乐鑫esp8266学习rtos3.0笔记第12篇:无需外网,如何实现在本地局域网与控制端做数据交换,分享开发心得。(附带demo)

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49 rtos3.2 aliyun sdk 直连接入阿里云物联网平台,实现天猫精灵找队友零配网功能和语音控制。 点我访问
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在这里插入图片描述

一、前言;


      将近2个月没更新 esp8266 的开发博文了,因为我也渐渐地转 esp32的语音交互学习了,大家在esp8266开发过程有任何技术疑问可以在博文下留言,或者加群,我会第一时间回复大家;

      这里,我会给大家介绍我新的一门课程视频《乐鑫esp8266直连天猫精灵iot平台》,内容十分丰富,从环境搭建到官方示范代码,到二次开发做个项目到教程。因为群里太多人对天猫精灵对接感兴趣了,而且又不熟开发,我决定做一期教程,月底出来!现在已经录制好一半了!


二、局域网控制的一些想法;


      对于局域网控制的想法多种多样,目前这种 C/S 模型,必须要有服务器端和客户端;所以,我们想法如下:


第一种:esp8266和前端都使用tcp或者udp通讯。

  • 这种方法是网上最为流传的,也是很多程序员头脑的第一想法,主要实现的过程如下:

  • esp8266作为热点开启,让前端上位机去连接它,获得网关地址,由手机主动发起通讯,之后数据交互;或者esp8266去连接指定的路由器,通过某渠道去获取当前设备的IP地址。 之后也是由手机主动发起通讯。


【总结】: 由上面的步骤可以看到,不管是TCP或者UDP,都需要主动拿到设备的IP地址,这样一来就减少了效率,而且在多个前端上位机都通过socket连接到设备,会造成阻塞,特别是这种长连接的tcp协议;


第二种:esp8266和前端使用http协议的postget请求数据。

  • 这种postget请求数据交互在电商的APP和服务器数据交互使用最为广泛(毕竟我是Android开发的),其主要实现的过程如下:

  • 前端主动通过http协议,把数据写在发送的内容上面发送到服务器,服务器(esp8266)接收到了之后,服务器接收到数据之后,剖析数据,返回数据给前端,之后立马断开连接,服务器不会主动向前端发送数据!


【总结】: 由上面的步骤可以看到;前端需要主动发送数据到服务器,但是服务器不会主动向前端发送数据这缺点大家都想到了:就是当服务器esp8266发生状态变化时候,前端是不知道的,需要主动去获取。如果客户端前端定时去服务器获取状最新态,这种做法不可靠,毕竟也是消耗服务器效应资源呢?


三.上面两种方法相结合成最佳方案;

  • 总结如下:
方法 优点 缺点
tcp udp 前端可以实时收到设备的最新状态。 如果多个前端一直连接,那么服务器要向多个设备发送数据,会造成阻塞。
http协议 前端主动发送数据之后,立刻断开,避免多个前端一直连接设备。 前端无法实时同步设备的最新状态。

以上2种方法结合一起使用,总结如下:

这里写图片描述


  • 上面的图可以看到

  • 2种想法相结合,设备采用本地UDP广播包来发送状态出去,最重要的是,广播包还含有其局域网的ID地址,后面我们就可以根据这个地址去http协议的post请求;


四. 代码;


4.1 本地udp广播;

  • 本地UDP广播实现,注意不要处理任何接收到的信息,因为我们要实现的是UDP广播包只管发数据!
  • 注意一定是等获取ip之后再创建;
  • 我这里固定往端口号 8989 广播数据!远程地址填 255.255.255.255 表示全网广播;
void Task_local_broadcast(void *pData)
{
    struct sockaddr_in client_addr;
    int sock_fd;
    int err;
    int count = 0;

    sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sock_fd == -1)
    {
        printf("[SY] failed to create sock_fd!\n");
    }

    memset(&client_addr, 0, sizeof(client_addr));
    client_addr.sin_family = AF_INET;
    client_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("255.255.255.255");
    client_addr.sin_port = htons(8989);

    while (1)
    {
        //sprintf(udp_msg,"");
        vTaskDelay(2000 / portTICK_RATE_MS);
        err = sendto(sock_fd, (char *)udp_msg, sizeof(udp_msg), 0,
                     (struct sockaddr *)&client_addr, sizeof(client_addr));
        if (err < 0)
        {
            printf("[SY] failed to send local ! ... \n");
        }
    }
}

4.2 创建 tcp 服务端(即做 webserver)

  • 只有做 webserver ,才可以给 客户端请求,所以我们要求做一个标准端 webserver,其过程我也学到不少东西;
    • 1:它是基于 tcp 连接,等到 客户端连接发送数据之后,记得一定要返回正确数据以及主动断开;
    • 2: 返回端数据一定要遵循 http 的格式,否则客户端认为你返回数据不对,一直等待回复;
    • 3: 断开连接后,要重新等待一个新的连接!
    • 4: webserver的端口默认是 80 ,所以务必填 80 ;
void Task_local_server(void *ab)
{

    char rx_buffer[512];
    char addr_str[128];
    char output[1024] = {0};
    int addr_family;
    int ip_protocol;

    while (1)
    {

        struct sockaddr_in destAddr;
        destAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        destAddr.sin_family = AF_INET;
        destAddr.sin_port = htons(80);
        addr_family = AF_INET;
        ip_protocol = IPPROTO_IP;
        inet_ntoa_r(destAddr.sin_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1);

        int listen_sock = socket(addr_family, SOCK_STREAM, ip_protocol);
        if (listen_sock < 0)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket created");

        int err = bind(listen_sock, (struct sockaddr *)&destAddr, sizeof(destAddr));
        if (err != 0)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to bind: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket binded");

        err = listen(listen_sock, 1);
        if (err != 0)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Error occured during listen: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket listening");
        int sock;
        while (1)
        {
            struct sockaddr_in sourceAddr;
            uint addrLen = sizeof(sourceAddr);
            sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr *)&sourceAddr, &addrLen);
            if (sock < 0)
            {
                ESP_LOGE(TAG, "Unable to accept connection: errno %d", errno);
                break;
            }
            ESP_LOGI(TAG, "Socket accepted");

            int len = recv(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0);
            // Error occured during receiving
            if (len > 0)
            {
                char *sendstr = (char *)malloc(1024);
                inet_ntoa_r(((struct sockaddr_in *)&sourceAddr)->sin_addr.s_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1);
                rx_buffer[len] = 0; // Null-terminate whatever we received and treat like a string
                ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes from %s:", len, addr_str);
                ESP_LOGI(TAG, "%s", rx_buffer);
                //查找body内容 我这笨重点 用 {} 分割
                findStr(rx_buffer, output);
                ESP_LOGI(TAG, "output : %s", output);
                //尤其注意格式
                sprintf(sendstr, "HTTP/1.1 200 OK\r\nAccept-Ranges: bytes\nContent-Length: %d\nContent-Type: text/html\nServer: ESP8266\n\n%s", strlen(output), output);
                //发送给客户端
                int err = send(sock, sendstr, strlen(sendstr), 0);
                free(sendstr);
                //发送给请求端之后,立刻主动断开连接
                int result = close(sock);
            }
        }

        if (sock != -1)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Shutting down socket and restarting...");
            shutdown(sock, 0);
            close(sock);
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

4.3 如何数据交互

      前面已经讲述了代码是如何实现本地广播和客户端如何post请求送控制数据到前端,那么我们如何接受 控制数据以及发送回调给客户端呢?

      我们再梳理下流程(以下纯手写拍照):

  1. 手机控制端通过 post 请求发送参数到 8266 进行控制;
  2. 8266 广播到信息包含 8266 在局域网的ip地址和设备状态参数;
  3. 如何判断是否控制成功?比如在 http 请求结果返回ok表示成功,抑或在 udp 广播中状态对比做判断;

在这里插入图片描述

      因此,我建立一个队列,大家这样会更好理解,请自备 rtos 系统常识;

  if (ParseJSONQueueHandler == NULL)
        ParseJSONQueueHandler = xQueueCreate(5, sizeof(struct esp_mqtt_msg_type *));

    //开启json解析线程
    if (mHandlerParseJSON == NULL)
    {
        xTaskCreate(Task_ParseJSON, "Task_ParseJSON", 1024, NULL, 3, &mHandlerParseJSON);
    }

      我们可以在 接受到前端数据发送数据到队列里面去;

 //发送数据到队列
 struct esp_mqtt_msg_type *pTmp;
 tempMsg.workMode = 0;
 sprintf(tempMsg.allData, "%s", output);
 pTmp = &tempMsg;
 xQueueSend(ParseJSONQueueHandler, (void *)&pTmp, portMAX_DELAY);

      接受做处理:

void Task_ParseJSON(void *pvParameters)
{
    printf("[SY] Task_ParseJSON_Message creat ... \n");
    while (1)
    {
        struct esp_mqtt_msg_type *pMqttMsg;

        printf("[SY] Task_ParseJSON_Message xQueueReceive wait ... \n");
        xQueueReceive(ParseJSONQueueHandler, &pMqttMsg, portMAX_DELAY);
        printf("[SY] xQueueReceive  data [%s] \n", pMqttMsg->allData);
    }
}

五. 关于http协议请求的一些常识;


  • 我们知道http属于短连接,即为一旦发送数据接收到回复,立刻断开连接。这个是建立在tcp之上的,也就是所谓的比tcp还要高级,因此,务必先让esp8266建立tcp服务器端。

  • esp8266建立tcp服务器端的端口一定是80,这个端口号是http协议中默认的。

  • esp8266反馈给前端的信息是要遵循规律的,要不会发生前端提示服务器没反应!!其信息格式大概如下:

    Headers注意这个状态码200 必须要, Content-Length 代码body到字符串长度。还有提示协议版本。下面的Content-Type指定了返回的内容格式,下面的是文本字符串格式。相信做服务器开发的朋友很熟悉这个了!下面的OK!!就是返回的自定义的内容,比如我还可以加进去一些传感器的数值等。

 HTTP/1.1 200 OK 
 Date: Sat Jun 30 10:45:57 2018
 Content-Length: 4
 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
 
 OK!!

六、其他;


       本博文代码下载链接:https://github.com/xuhongv/StudyInEsp8266/tree/master/44_ESP8266_Rtos3.0_DS18B20


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