一、介紹
在上一篇「【開箱文】Raspberry Pi Pico 進階套件教學全攻略」，我們使用Pi Pico 搭配Grove 擴展板以及各種感測器模組，了解各種感測器如何使用及運作，例如：控制LED燈、伺服馬達、蜂鳴器，讀取溫溼度資料等，但因為缺少網路相關模組所以無法將蒐集到的資料上傳雲端，在這個大IoT 時代中什麼都可以沒有，就網路這功能絕不能缺少，這次我們將會使用NBIoT 模組AM7020 來充當網路模組的角色，將蒐集到的資料上傳雲端，完成一個簡易的雲端溫溼度監測站。
二、軟體安裝
軟體安裝與環境設定可參考上一篇「【開箱文】Raspberry Pi Pico 進階套件教學全攻略」的「三、軟體安裝」，裡面包含Thonny IDE的安裝以及MircoPython Firmware的燒錄步驟。
三、硬體配置
我們這次會使用到的模組有SHT3x溫溼度模組、1.3吋 OLED、LED燈模組以及AM7020 NBIoT網路模組，接線方式如下對照圖表所示。
| 模組 | Pi Pico擴展板 |
| AM7020 | UART0 |
| 1.3吋OLED | I2C0 |
| SHT31 | I2C1 |
| 10mm LED | D20 |
實際功能為將讀取到的溫溼度資料顯示到1.3吋 OLED上，以及定時將資料透過AM7020上傳雲端，並且提供遠端網頁控制LED燈的功能，除了控制LED燈外也可結合繼電器實現控制家電（e.g.電燈、電扇、澆水設備……等 ）。
四、雲端設定
這次我們會使用Adafruit IO做為雲端平台，它將會存放溫度、濕度，以及LED燈控制訊息相關資料，並且透過內建服務Dashboard將資料以圖形化方式呈現。
進到Adafruit IO官網新增三個Feed，分別為「temperature」、「humidity」、「led」，如下圖所示（若對Adafruit IO 操作不熟悉可參考「5步驟輕鬆上手Adafruit IO平台！」）。
接著請新增一個Dashboard，名稱為「pico」，如下圖所示。
繼續在pico Dashboard內新增折線圖表以及按鈕開關，折線圖資料來源選擇Feed「temperature」、「humidity」，按鈕開關資料來源選擇Feed「led」，如下圖所示。
五、程式撰寫
本篇所用到的範例程式碼可至下列連結下載。
(一)載入相關Library
為了簡化程式碼複雜度，我們將會使用AM7020、SHT31、OLED 的MicroPython Library 來處理Driver 的部分，請將這三個Library 預先存入Pi Pico內以便之後主程式呼叫。
首先使用Thonny從本機開啟要存入的檔案，並選擇檔案>>另存新檔>>Raspberry pi pico>>輸入檔案名稱(需與原檔名相同)。(詳細可參考「【開箱文】Raspberry Pi Pico 進階套件教學全攻略」的「(八)溫溼度感測器模組實作」)
Pico Library檔案結構如下圖所示。
第一層為lib資料夾
lib資料夾裡為「am7020」資料夾、「sht31.py」、「ssd1306.py」。
am7020資料夾裡為「am7020_modem.py」、「am7020_mqtt.py」、「am7020_nb.py」。
(二)程式設計
開啟打開範例「example/adafriotIO_pico.py」並執行。
程式碼說明：
1. 引入這次實作所需模組。
2. 建立並傳入I2C1建立SHT31物件，用來讀取溫溼度；建立並傳入I2C0建立OLED物件，用來操作OLED，OLED設定寬高為128*64；建立LED物件，pin設定為20，並設為輸出，用來顯示網頁控制開關狀態。
3. 設定NBIoT 模組所使用的APN、Band（不同電信商會不一樣，此為台灣大哥大，Band 28），設定MQTT相關參數，Broker 使用Adafruit IO，Port 使用1883，帳號密碼請自行修改，設定溫溼度、LED Topic，請務必與雲端設定相同，35行設定資料上傳雲端的間隔，使用者可自行依需求調整，這裡設為30秒上傳一次；建立AM7020、AM7020MQTT物件，用來將資料發送至雲端平台。
4. 定義NBIoT 連線程序，呼叫AM7020 物件init 初始化方法以及nbiotConnect 方法直到成功，接著呼叫waitForNetwork 方法等待連線完成。
5. 定義MQTT 重新連線程序，使用AM7020MQTT 物件的connBroker 方法連線到指定Broker，這裡須注意每個裝置的mqtt_id不可相同，若相同Broker 將會剔除上一次的連線，連線完畢後使用AM7020MQTT 物件的subscribe 方法訂閱LED的 Topic，並傳入callback（於下一段說明），用以接收LED開關狀態。
6. 定義LED資料的Callback，當AM7020MQTT物件收到LED主題資料時就會呼叫此方法，在此方法裡面判斷訊息並控制LED亮滅。
7. 建立檢查連線狀態、發布資料的計時器；將OLED畫面清除並顯示初始化訊息，並等待NBIOT模組初始化成功。
8. 進入無窮迴圈，92~93行讀取溫溼度資料，97~114定時檢查NBIOT以及MQTT的連線狀態，若中間有斷線便會呼叫上面定義的重新連線方法，並透過OLED顯示目前狀態。
9. 透過計時器的方式定時發送溫溼度資料到雲端（預設為30秒上傳一次），發送資料使用AM7020MQTT物件的publish方法，參數帶入目標Topic以及要發布的訊息。
10. 128行使用AM7020MQTT物件的procSubs方法檢查是否有訂閱資料到達；將溫溼度資料顯示到OLED上。
六、執行結果
完成以上步驟，並執行範例程式碼，我們就可以在OLED及雲端上看到溫溼度資料，並且可以直接透過網頁按鈕控制Pico 的LED燈，如下圖所示。
