ESP8266_12 ESP8266客户端模式下的TCP通信
ESP8266_19MQTT协议接入ONENET平台_订阅主题
ESP8266_20 基于ONENET平台的数据上传之TCP的POST操作
上一节说了UDP,这一节就聊聊TCP,毕竟它俩经常同时出现。优缺点上一节也提了一下:安全性好,速度慢。
除了这两点,还有就是:
TCP通信之前是需要建立连接的,如同打电话之前先拨号一样,而UDP无连接;
TCP只能一对一通信,UDP不止一对一,还支持一对多;
TCP对系统资源要求更多,UDP相对少一些。
所以两者各有优缺点,大家在选择通信协议的时候一定要根据自己的实际情况来确定。
然后就是客户端,这是啥?和它伴随的,还有一个词经常出现,就是:服务器端。这两者又是什么关系?
基本上,这两者在TCP通信过程中,都是结伴出现的。以浏览器为例,它就是一个客户端,当我们想上网的时候,输入一个网址。浏览器会根据我们输入的网址向相应的服务器端发出请求,然后服务器端返回相应的网页给浏览器。这就是它们的应用场景之一。
所以,在TCP通信过程中,一般都是由客户端发起请求,服务器端相应请求。
那么,在windows/linux下,是如何进行这方面的编程的?步骤如下(参考百度):
TCP编程的服务器端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket();
2、设置socket属性,用函数setsockopt(); * 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();
4、开启监听,用函数listen();
5、接收客户端上来的连接,用函数accept();
6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();
7、关闭网络连接;
8、关闭监听;
TCP编程的客户端一般步骤是:
1、创建一个socket,用函数socket();
2、设置socket属性,用函数setsockopt();* 可选
3、绑定IP地址、端口等信息到socket上,用函数bind();* 可选
4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性;
5、连接服务器,用函数connect();
6、收发数据,用函数send()和recv(),或者read()和write();
7、关闭网络连接;
可以看到,从第四步开始,客户端和服务器端的工作内容有了不一样。
socket是啥?
简单来说,是个函数,用来创建套接字。
那么,套接字又是什么鬼?
为了防止本篇日志闲扯太多,我尽量简单说,根据字面意思,socket字面意思是(电源)插座,而套接字本质上是一种网络编程接口,用来完成两个应用程序之间的数据传输。你把设备插头插到电源插座上,设备通上电了,同理,你把应用程序的端口插到socket里,数据就通上了。
注:因为本人是硬件出身,所以对这些协议的理解全靠百度和工作积累,如果有表达错误的,欢迎指正。
这一节先在8266上面写一个客户端的程序,咱们看一下实现的效果。跟上一节一样,还是要借助一个网络调试助手。同时,本节代码都是在上一节基础上修改来的,所以,如果上一节看懂了,这一节就很好理解,反之,你懂的~
先说步骤,依然很多,参考上面提到的“TCP编程的客户端一般步骤”,这里大致分为7步:
1、包含头文件
#include "espconn.h"
#include "mem.h"
主要是"espconn.h",涉及到TCP通讯所需的各种数据结构。上一节已经包含了,可以略过。
2、设置工作模式为station+ soft-ap模式,并连接到当前环境下的wifi
因为前几步跟上一节一模一样,所以整合了一下:
wifi_set_opmode(0x03); // station+ soft-ap模式
struct softap_config config; //定义AP参数结构体,
wifi_softap_get_config(&config); //获取当前AP模式的参数
os_memcpy(config.ssid,"ESP8266",strlen("ESP8266")); //修改AP名称
os_memcpy(config.password,"123456789",strlen("123456789")); //修改AP密码
config.ssid_len=strlen("ESP8266"); //修改 AP名称的长度
wifi_softap_set_config(&config); //使修改后的参数生效
然后连到我家wifi,你们要改成你们家里或者办公室里的wifi。
3、确定TCP连接的参数
这里要确定几点:你是谁?你要和谁连接?连接的端口是多少?
你是谁——ESP8266,8266连接家里路由成功之后,会自动获得一个IP,这是客户端IP
你要和谁连接——因为是在我电脑上使用网络调试助手模拟TCP服务器端,所以服务器端的IP是我电脑的IP:192.168.1.103
连接的端口——长话短说,TCP连接的端口从0到65535都有,但一般0~1023是公有的,从1024开始往后,可以选为自己的端口。这里选1024.
struct ip_info info;
const char remote_ip[4]={192,168,1,103}; //TCP服务端IP
wifi_get_ip_info(STATION_IF,&info); //获取8266的WIFI信息
tcp_client_init((struct ip_addr *)remote_ip,&info.ip,1024);
4、TCP客户端初始化
其实就是第三步里面的tcp_client_init函数,咱们主要看一下函数内部实现的功能。首先是在client.h文件中定义了一个espconn格式的结构体:
struct espconn user_tcp_conn; //对应网络连接的结构体
然后在tcp_client_init函数中,对结构体的各个部分进行配置:
{
//TCP通信时,对应的espconn参数配置
user_tcp_conn.type=ESPCONN_TCP;
user_tcp_conn.state=ESPCONN_NONE;
user_tcp_conn.proto.tcp=(esp_tcp *)os_zalloc(sizeof(esp_tcp));
os_memcpy(user_tcp_conn.proto.tcp->local_ip,local_ip,4);
os_memcpy(user_tcp_conn.proto.tcp->remote_ip,remote_ip,4);
user_tcp_conn.proto.tcp->local_port=espconn_port();
user_tcp_conn.proto.tcp->remote_port=remote_port;
//注册连接回调函数和重连回调函数
espconn_regist_connectcb(&user_tcp_conn,user_tcp_connect_cb);
espconn_regist_reconcb(&user_tcp_conn,user_tcp_recon_cb);
//启用连接
espconn_connect(&user_tcp_conn);
}
函数中可以看到,espconn的参数设置完成之后,注册了两个回调函数,连接完成回调函数(连接完成以后,你想干嘛?)和重连回调函数(重连的时候,该咋办?):
espconn_regist_connectcb(&user_tcp_conn,user_tcp_connect_cb);
espconn_regist_reconcb(&user_tcp_conn,user_tcp_recon_cb);
最后,开始TCP连接:
espconn_connect(&user_tcp_conn); //连接TCP server,连接成功返回0.
5、定义连接成功的回调函数
void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_connect_cb(void *arg){
struct espconn *pespconn=arg;
espconn_regist_recvcb(pespconn,user_tcp_recv_cb);
espconn_regist_sentcb(pespconn,user_tcp_sent_cb);
espconn_regist_disconcb(pespconn,user_tcp_discon_cb);
espconn_sent(pespconn,"hello,this is esp8266!",strlen("hello,this is esp8266!"));
}
函数内部进行了几个操作:
注册接收完成的回调函数:接收完成以后,你想做点啥~
注册发送完成的回调函数:发送完成以后,你想做点啥~
注册断开TCP连接的回调函数:断开TCP连接以后,你想做点啥~
TCP连接下,发送数据:hello,this is esp8266!
6、定义user_tcp_connect_cb函数内部注册的回调函数
这里先说一下,基本上从上一节开始,代码的编写就进入了回调函数套回调函数的情形。如果是没接触过回调函数的,刚开始看肯定有些别扭。但如果适应以后,你会发现这样操作还是很方便的。
因为每个回调函数,在手册里都有说明,功能、参数、返回值,都很清晰。基本上只要看着手册和官方SDK里的例程,大部分问题都能解决。
//接收完成回调函数,把收到的数据打印出来,延时,断开连接
void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_recv_cb(void *arg,
char *pdata,
unsigned short len){
os_printf("receive data:%s\r\n",pdata);
os_delay_us(300);
espconn_disconnect((struct espconn *)arg);
}
//发送完成回调函数,打印发送完成标志
void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_sent_cb(void *arg){
os_printf("send success!");
}
//断开TCP连接的回调函数,打印相关信息
void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_discon_cb(void *arg){
os_printf("disconnect success!");
}
7、定义TCP重连的回调函数
在第4步里注册了两个回调函数,一个是连接成功的回调函数,第5步已经说了。另一个就是重连的回调函数:
//如果连接错误,打印一下故障码,然后重新连接
void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_recon_cb(void *arg, sint8 err){
os_printf("error,error code is%d\r\n",err);
espconn_connect((struct espconn *)arg);
}
好,到此为止,程序修改完毕。
注:本例程里提到的大部分函数,都参照手册2c-esp8266_sdk_api_guide_cn_v1.5.4。
再说一点,很多函数定义的时候,后面会跟一个参数:void *arg,这是什么?
以第5步里注册回调函数为例:
espconn_regist_recvcb(pespconn,user_tcp_recv_cb);
注册了user_tcp_recv_cb函数,这个函数在定义的时候就有如下几个参数
(void *arg,char *pdata,unsigned short len)
从哪来的?
打开手册2c-esp8266_sdk_api_guide_cn_v1.5.4,查找espconn_regist_recvcb函数,可以看到如下说明;
其中的espconn_recv_callback,咱们继续向下找:
至此,可以看到相关参数已经在回调函数的格式里定义好了,咱们只需要照着写就行。
程序修改完成,保存、清理、编译、下载一条龙,然后重新上电。这里,需要借助串口助手和网络调试助手两个工具来查看效果。效果如下所示:
设置网络调试助手:
可以看到,在网络调试助手上,分别显示了client上线的时间和发来的数据。如果这时候咱们手动给client发一个数据:mcu lover。
可以在串口助手上看到:
显示了收到的数据,最后断开TCP连接。
至此,TCP客户端通信说完了。还是希望大家多动手,毕竟这类东西要动手才有收获。后面会说一下TCP服务器端的用法(跟这个差不多),然后是POST和GET的用法,再然后,就可以根据GET,搞一个天气预报的小应用,相信很多人会比较感兴趣。
这篇日志写的比较痛苦,因为我是从一个硬件工程师的视角去说这些东西,所以希望跟我类似的人能比较好的理解日志中出现的这些网络协议。因为通常来说,搞硬件的就是搞硬件,画画PCB、搞搞焊接、给单片机写写程序,甚至再写一写上位机,在linux下写一些应用。至于说整天研究TCP/UDP,或者POST、GET,比较少,或者说不算硬件工程师/单片机工程师的范畴了。
但是物联网芯片的出现打破了这一屏障,它小巧,单片机级别的资源就能应用;但它又强大,可以联网,实现各种网络通信。所以,我们要不停的学习,千万不要自我满足。
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