esp32 ble 发送数据 uuid esp32 udp

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mob64ca13ff28f1 2024-07-05 05:46:24

文章标签 esp32 ble 发送数据 uuid udp 网络服务器 UDP 文章分类 架构后端开发

文章目录

❤️UDP通信，客户端与服务器❤️

📢TCP与UDP优缺点
☀️UDPClient —— 客户端请求

1.1 创建STA模式
1.2 激活station模式
1.3 连接到您的WiFi网络
1.4 检查连接是否建立
1.5 创建socket对象
1.6 构建ServerIP+ServerPort
1.7 发起请求
1.8 响应请求
1.9 关闭socket

✨UDPClient 示例

本地局域网PC机构建UDPServer，ESP32访问它

☀️UDPServer —— 服务端响应

2.1 创建STA模式
2.2 激活station模式
2.3 连接到您的WiFi网络
2.4 检查连接是否建立
2.5 创建socket对象
2.6 构建ServerIP+ServerPort
2.7 绑定地址
2.8 响应请求
2.9 关闭socket

✨UDPServer 示例

本地局域网PC机构建UDPClient，访问ESP32 UDPServer

❤️UDP通信，客户端与服务器❤️

📢TCP与UDP优缺点

TCP是面向连接，也就是发送数据之前是需要建立连接;UDP是面向无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。

首先 UDP 是不需要和 TCP一样在发送数据前进行三次握手建立连接的，想发数据就可以开始发送了。并且也只是数据报文的搬运工，不会对数据报文进行任何拆分和拼接操作。（也就是每个数据报之间是独立的，没有任何关联先后顺序，因此应用层数据必须选择合适大小的报文数据。）
在网络数据传输模型中，发送端应用层将数据传递给传输层的 UDP，UDP 协议只会给数据增加一个 UDP 头标识下是 UDP 协议，然后就传递给网络IP层了
在接收端，网络IP层将数据传递给传输层，UDP 只去除 IP 报文头就传递给应用层，不会任何拼接操作

TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力做到可靠，即不保证绝对可靠。

首先不可靠性体现在无连接上，通信都不需要建立连接，想发就发，这样的情况肯定不可靠。
并且收到什么数据就传递什么数据，并且也不会备份数据，发送数据也不会关心对方是否已经正确接收到数据了。
UDP 没有拥塞控制，一直会以恒定的速度发送数据。即使网络条件不好，也不会对发送速率进行调整。这样实现的弊端就是在网络条件不好的情况下可能会导致丢包，但是优点也很明显，在某些实时性要求高的场景（比如电话会议）就需要使用 UDP 而不是 TCP，因为丢弃了一些数据无关紧要。

UDP具有较好的实时性，工作效率比TCP高，适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。

UDP头部开销小，传输数据报文时是很高效的

每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
TCP对系统资源要求较多，UDP对系统资源要求较少。

UDP 是 User Datagram Protocol 的简称，是一种无连接、不可靠的协议，每一个数据报都是一个独立的信息，它在网络上以任何可能的路径传到目的地，但不保证是否真的传到目的地、是否过程中真的保证了数据的完整性！

UDP就好像无手机时代，你要去探望亲戚，但是你不知道亲戚有没有在家（也就是说可能会丢包）；

TCP就好像有手机时代，你要去探望亲戚，你会打电话过去提前沟通好，你会确保亲戚在家里才会买东西过去探望（数据不会丢包）；

MicroPython 提供丰富的网络功能，可以加快物联网应用的开发速度。了解网络功能之后，就可以将产品轻松的接入网络，实现更多物联网功能。
在使用 MicroPython 进行网络编程首先需要了解的就是 usocket 模块，模块提供对BSD套接字接口的访问。

而在TCP/UDP基础上我们又会TCPClient、TCPServer、UDPClient、UDPServer。TCP相关已经讲解，本篇重点讲解UDP相关。

目前基于UDP的应用层协议应用比较广泛就是CoAP。

而在usocket 模块中，我们需要了解一些基本的常量（网络基础）含义：

IP地址类型

socket.AF_INET =2 — TCP/IP – IPv4 socket.AF_INET6 =10 — TCP/IP – IPv6

套接字类型

socket.SOCK_STREAM =1 — TCP流（重点）
socket.SOCK_DGRAM =2 — UDP数据报（重点）
socket.SOCK_RAW =3 — 原始套接字
socket.SO_REUSEADDR =4 — socket可重用

IP协议号（在大多数情况下不需要指定这个，MicroPython也不推荐，作为了解即可）

socket.IPPROTO_TCP =16
socket.IPPROTO_UDP =17
原因：因为 SOCK_STREAM 套接字类型会自动选择 IPPROTO_TCP 和 SOCK_DGRAM - IPPROTO_UDP。因此，这些常量的唯一实际用途是作为 setsockopt() 的参数。

☀️UDPClient —— 客户端请求

esp32 ble 发送数据 uuid esp32 udp_网络_02

这里博主特意用两种颜色区分STA和Client过程。

1.1 创建STA模式

import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)

注意：

第一次按照MicroPython固件的时候，ESP32配置为热点模式，因此AP_IF接口有效，STA_IF接口无效。

1.2 激活station模式

import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)

1.3 连接到您的WiFi网络

import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.connect('<your ESSID>', '<your password>')

1.4 检查连接是否建立

import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.isconnected()

1.5 创建socket对象

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)

使用给定的地址群、类型和协议号创建一个新的socket对象

1.6 构建ServerIP+ServerPort

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort
addr = socket.getaddrinfo('www.micropython.org', 80)[0][-1]

将参数翻译为一个5元组序列，该序列包含创建一个与设备连接的socket所需的全部必要参数。
该5元组列表有以下结构:

(family, sockettype, proto, canonname, sockaddr)
简称 ftpca
family: 表示socket使用的协议簇。常用的协议簇包括AF_UNIX(本机通信）/AF_INET（TCP/IP协议簇中的IPv4协议）/AF_INET6（TCP/IP协议簇中的IPv4协议）。在python的socket包中，用1表示AF_UNIX，2表示AF_INET，10表示AF_INET6。
sockettype：表示socket的类型。常见的socket类型包括SOCK_STREAM（TCP流）/SOCK_DGRAM（UDP数据报）/SOCK_RAW（原始套接字）。其中，SOCK_STREAM=1，SOCK_DGRAM=2，SOCK_RAW=3
proto：顾名思义，就是指定协议。套接口所用的协议。如调用者不想指定，可用0。常用的协议有，IPPROTO_TCP(=6)和IPPTOTO_UDP(=17)，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议。
canonname：主机名字
sockaddr：IP地址+端口

注意：

socket.getaddrinfo 返回的是一个元组数组(这里可以解释 [0][-1] 的由来，获取到IP地址和端口元组)。类似于：

[(2, 1, 6, '', ('220.181.111.86', 80)),
 (2, 2, 17, '', ('220.181.111.86', 80)),
 (2, 1, 6, '', ('123.125.114.144', 80)),
 (2, 2, 17, '', ('123.125.114.144', 80)),
 (2, 1, 6, '', ('220.181.111.85', 80)),
 (2, 2, 17, '', ('220.181.111.85', 80))]

这个ftpca的前三位可以用来构造一个socket。

2 是 AF_INET
1 是 SOCK_STREAM
6 是 IPPROTOTCP

1.7 发起请求

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort
addr = socket.getaddrinfo('www.micropython.org', 80)[0][-1]
# 发起请求
print("esp32 micropython udp")
s.sendto("esp32 micropython udp",addr)

1.8 响应请求

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort
addr = socket.getaddrinfo('www.micropython.org', 80)[0][-1]
# 发起请求
print("esp32 micropython udp")
s.sendto("esp32 micropython udp",addr)
# 响应请求
while True:
     data = s.recv(100)
     if data:
        print(str(data, 'utf8'), end='')
     else:
        break

从socket上接收数据。返回值是一个表示接收到的数据的字节对象。要接收到的数据最大数量由缓冲区大小指定。

1.9 关闭socket

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort
addr = socket.getaddrinfo('www.micropython.org', 80)[0][-1]
# 发起请求
print("esp32 micropython udp")
s.sendto("esp32 micropython udp",addr)
# 响应请求
while True:
     data = s.recv(100)
     if data:
        print(str(data, 'utf8'), end='')
     else:
        break
# 关闭socket
s.close()

标记关闭的socket。一旦发生这种情况，所有将对socket对象进行的操作都将失败。远程端将无法再接收到任何数据（队列数据刷新后）。
Socket在垃圾回收时自动关闭，但是建议您明确地关闭它们

✨UDPClient 示例

本地局域网PC机构建UDPServer，ESP32访问它

步骤：

网络调试助手打开UDPServer，获取本地主机IP地址和本地主机端口号port
esp32创建UDPClient，连接该IP和port，发送 “esp32 micropython udp”过去

新建network_udp_client.py

# 导入usocket模块
import usocket
# 导入网络模块
import network

# 定义一个连接函数
def do_connect():
    # 创建STA模式
    sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
    # 返回网络工作状态
    print('network status1:', sta_if.status())
    # 检查连接是否建立
    if not sta_if.isconnected():
        print('connecting to network...')
        # 激活station模式
        sta_if.active(True)
        # 连接到您的WiFi网络
        sta_if.connect('TP-LINK_5344', 'xxxxxx')
        # 返回网络工作状态
        print('network status2:', sta_if.status())
        # 检查连接是否建立
        while not sta_if.isconnected():
            pass
    # 返回网络工作状态
    print('network status3:', sta_if.status())
    
# 开机自动连接
do_connect() 

# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort,这里得填写自己的网络调试助手
addr = usocket.getaddrinfo('192.168.1.105', 32666)[0][-1]
print(addr)
# 发起请求
print("esp32 micropython udp")
s.sendto("esp32 micropython udp",addr)
# 响应请求
while True:
     data = s.recv(100)
     if data:
        print(str(data, 'utf8'), end='')
     else:
        break
# 关闭socket
s.close()

结果：

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
network status1: 1010
network status3: 1010
('192.168.1.105', 32666)
esp32 micropython udp

☀️UDPServer —— 服务端响应

esp32 ble 发送数据 uuid esp32 udp_UDP_03

这里博主特意用两种颜色区分STA和Server过程。

2.1 创建STA模式

import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)

注意：

第一次按照MicroPython固件的时候，ESP32配置为热点模式，因此AP_IF接口有效，STA_IF接口无效。

2.2 激活station模式

import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)

2.3 连接到您的WiFi网络

import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.connect('<your ESSID>', '<your password>')

2.4 检查连接是否建立

import network
sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.isconnected()

2.5 创建socket对象

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)

使用给定的地址群、类型和协议号创建一个新的socket对象

2.6 构建ServerIP+ServerPort

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort
addr = socket.getaddrinfo('www.micropython.org', 80)[0][-1]

将参数翻译为一个5元组序列，该序列包含创建一个与设备连接的socket所需的全部必要参数。
该5元组列表有以下结构:

(family, sockettype, proto, canonname, sockaddr)
简称 ftpca
family: 表示socket使用的协议簇。常用的协议簇包括AF_UNIX(本机通信）/AF_INET（TCP/IP协议簇中的IPv4协议）/AF_INET6（TCP/IP协议簇中的IPv4协议）。在python的socket包中，用1表示AF_UNIX，2表示AF_INET，10表示AF_INET6。
sockettype：表示socket的类型。常见的socket类型包括SOCK_STREAM（TCP流）/SOCK_DGRAM（UDP数据报）/SOCK_RAW（原始套接字）。其中，SOCK_STREAM=1，SOCK_DGRAM=2，SOCK_RAW=3
proto：顾名思义，就是指定协议。套接口所用的协议。如调用者不想指定，可用0。常用的协议有，IPPROTO_TCP(=6)和IPPTOTO_UDP(=17)，它们分别对应TCP传输协议、UDP传输协议。
canonname：主机名字
sockaddr：IP地址+端口

注意：

socket.getaddrinfo 返回的是一个元组数组(这里可以解释 [0][-1] 的由来，获取到IP地址和端口元组)。类似于：

[(2, 1, 6, '', ('220.181.111.86', 80)),
 (2, 2, 17, '', ('220.181.111.86', 80)),
 (2, 1, 6, '', ('123.125.114.144', 80)),
 (2, 2, 17, '', ('123.125.114.144', 80)),
 (2, 1, 6, '', ('220.181.111.85', 80)),
 (2, 2, 17, '', ('220.181.111.85', 80))]

这个ftpca的前三位可以用来构造一个socket。

2 是 AF_INET
1 是 SOCK_STREAM
6 是 IPPROTOTCP

2.7 绑定地址

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort
addr = socket.getaddrinfo('www.micropython.org', 80)[0][-1]
# 绑定地址
s.bind(addr）

将套接字绑定到地址，套接字不能是已经绑定的。

2.8 响应请求

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort
addr = socket.getaddrinfo('www.micropython.org', 80)[0][-1]
# 绑定地址
s.bind(addr
# 响应请求
while True:
     data = s.recv(100)
     if data:
        print(str(data, 'utf8'), end='')
     else:
        break

从socket上接收数据。返回值是一个表示接收到的数据的字节对象。要接收到的数据最大数量由缓冲区大小指定。

2.9 关闭socket

# 导入usocket模块
import usocket
# 创建 udp socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort
addr = socket.getaddrinfo('www.micropython.org', 80)[0][-1]
# 发起请求
print("esp32 micropython udp")
s.sendto("esp32 micropython udp",addr)
# 响应请求
while True:
     data = s.recv(100)
     if data:
        print(str(data, 'utf8'), end='')
     else:
        break
# 关闭socket
s.close()

标记关闭的socket。一旦发生这种情况，所有将对socket对象进行的操作都将失败。远程端将无法再接收到任何数据（队列数据刷新后）。
Socket在垃圾回收时自动关闭，但是建议您明确地关闭它们

✨UDPServer 示例

本地局域网PC机构建UDPClient，访问ESP32 UDPServer

步骤：

网络调试助手打开UDPClient，获取本地主机IP地址和本地主机端口号port
esp32创建UDPServer，处理发过来的数据

新建network_udp_server.py

# 导入usocket模块
import usocket
# 导入网络模块
import network

# 定义一个连接函数
def do_connect():
    # 创建STA模式
    sta_if = network.WLAN(network.STA_IF)
    # 返回网络工作状态
    print('network status1:', sta_if.status())
    # 检查连接是否建立
    if not sta_if.isconnected():
        print('connecting to network...')
        # 激活station模式
        sta_if.active(True)
        # 连接到您的WiFi网络
        sta_if.connect('TP-LINK_5344', 'xxxxxxxx')
        # 返回网络工作状态
        print('network status2:', sta_if.status())
        # 检查连接是否建立
        while not sta_if.isconnected():
            pass
    # 返回网络工作状态
    print('network :', sta_if.ifconfig())
    
# 开机自动连接
do_connect() 

# 创建 UDP socket
s = usocket.socket(usocket.AF_INET,usocket.SOCK_DGRAM)  
# 构建ServerIP+ServerPort,这里得填写自己的网络调试助手
addr = usocket.getaddrinfo('192.168.1.102', 32666)[0][-1]
print(addr)
# 绑定地址
s.bind(addr)
# 响应请求
while True:
     data,clientaddr = s.recvfrom(1024)
     print("data:",data)
     print("from:",clientaddr)
     if data:
        print(str(data, 'utf8'), end='')
     else:
        break
# 关闭socket
s.close()

结果：

esp32 ble 发送数据 uuid esp32 udp_服务器_04

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
network status1: 1010
network : ('192.168.1.102', '255.255.255.0', '192.168.1.1', '192.168.1.1')
('192.168.1.102', 32666)
data: b'from Packet Sender'
from: ('192.168.1.105', 64657)
from Packet Senderdata: b'from Packet Sender'
from: ('192.168.1.105', 64657)
from Packet Sender

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