十三，ESP32使用TCP/IP

1.简介

在本教程中，我们将学习如何使用ESP32的Internet功能。这将成为申请物联网（IoT）的基础知识。我们将学习一些概念，例如：TCP / UDP-IP，Web服务器，MQTT（消息队列遥测传输）协议。除此之外，我们还需要一个工具/应用程序来测试ESP32的Internet功能，因此我们将使用Node-RED。Node-RED是一个基于流的编程工具，由IBM的Emerging Technology Services 团队开发，现在是JS Foundation的一部分。

1.1 TCP / UDP – IP

CP和UDP是用于通过Internet将数据包发送到IP地址的协议。

TCP（传输控制协议）关心可靠性。这意味着TCP确保收件人以正确的顺序接收数据包并且没有错误。收件人将ACKnowledge发送回发送方以通知它收到了数据包。如果发送方在超时期限内没有得到确认，它将重新发送数据包给收件人，直到收件人收到数据包。重传仅在特定次数发生，而不是永远发生。许多高层应用程序协议使用TCP / IP进入Internet。它们是超文本传输​​协议（HTTP），文件传输协议（FTP），Telnet（Telnet）和简单邮件传输协议（SMTP）。TCP / IP使用客户端/服务器模型，服务器将在其中等待并侦听来自客户端的连接。

UDP（用户数据报协议）不关心可靠性。这意味着发件人不会确保收件人收到该数据包。如果收件人丢失了一些UDP数据包，则收件人无法再次请求这些数据包。但是，失去所有开销将使沟通更快。

在本次会议中，我们将学习如何将ESP32作为TCP客户端或服务器（2个演示）。我还将在此描述2个演示的要求：

– 演示8.1：当ESP32处于服务器模式时，它将等待来自客户端的连接，数据（“hello world”字符串），然后将此数据打印到终端。

– 演示8.2：当ESP32处于客户端模式时，它将创建一个连接并每隔5秒向服务器发送一个数据（一个“hello world”字符串）。

1.2节点RED

为了解决TCP / UDP，我建议我们应该使用一个名为Node-RED的工具

关于Node-RED，它是一个基于流的物联网编程。要了解更多信息，请访问：https：//nodered.org/#features

如需安装，您可以按照此处提及的步骤（根据您的操作系统）进行操作：

http://nodered.org/docs/getting -started / installation.html

为了运行它，您可以按照以下步骤操作：

https：//nodered.org/docs/getting-started/running运行

后，打开Web浏览器，转到地址：http： //127.0.0.1:1880/v

您可以在左侧看到，Node-RED提供了一个协议和实用程序节点列表，例如：tcp，udp，http，debug，inject，…

在本次会议中，我们只关注一些节点，如：tcp，udp，debug和inject。

– debug node：它可用于在侧栏的调试选项卡（位于Red Deploy按钮的右上角）中显示任何消息属性的输出。现在，您可以将节点拖放到FLOW工作区，然后双击它，您将看到有关它的所有信息。

– inject 节点：按下节点左侧的按钮可以将消息注入流中。您可以将其拖放到FLOW工作区以获取更多信息。这里的消息在有效负载名称下，它可以是string，boolean，json，…

– tcp输入 节点：此节点可以充当客户端或服务器模式，但在我们的情况下，我们需要将其充当服务器，接受ESP32客户端连接，接收数据并转发到调试节点进行打印。

– tcp输出节点：此节点可以充当客户端或服务器模式，但在我们的情况下，我们需要将其充当客户端。它将连接并将数据从注入节点转发到ESP32服务器。 

注意：Node-RED支持导入/导出模型功能，以便您可以在 JSON字符串格式下保存（导出）模型。然后重新打开（导入）它。这是导出功能的结果：

[{“id”：“4697139c.bf618c”，“type”：“tcp in”，“z”：“3fdd0fee.405598”，“name”：“”，“server”：“server”，“host”： “”， “口”： “8088”， “datamode”： “流”， “数据类型”： “UTF8”， “换行”： “”， “主题”： “”， “BASE64”：假的， “X” ：109.5， “Y”：156， “线”：[[ “ac4b15e3.4a2c88”]]}]

这足以用于TCP / IP使用。

1.3 TCP / IP ESP32

ESP32提供了一个使ESP32成为客户端或服务器的库。您需要了解一些课程：

1.3.1 WiFi

我们使用此类创建与WiFi的连接。它是一个静态类，它有一些重要的成员函数：

– WiFi.begin（ssid，密码）：你应该用你的WiFi ssid和密码替换ssid和密码。

– WiFi.status（）：返回WiFi的当前状态（连接与否）

– WiFi.localIP（）：获取ESP32的当前本地IP地址。

1.3.2 WiFiClient

我们使用此类创建TCP客户端实例。它有一些重要的成员函数：

– connect（主机，端口）：连接到主机上的TCP服务器（IP地址）和端口

– 打印（data []）：发送数据到服务器

– stop（）：停止连接

– 可用（ ）：检查数据是否可供读取

– 读取（）：读取一个字节的数据

– 读取（uint8_t * buf，size_t size）：读取大小字节数据到buf

– 写入（uint8_t数据）：写入一个字节数据

– write（const uint8_t * buf，size_t size）：在buf中写入大小字节

– connected（）：是客户端连接的

1.3.3 WiFiServer

我们使用此类创建TCP Server实例。它有一些重要的成员函数：

– begin（）：start Server

– available（）：是否有客户端要连接。

– accept（）：接受客户端连接

– 写入（uint8_t数据）：写入一个字节数据

– 写入（const uint8_t * buf，size_t size）：在buf中写入大小字节

有关更多信息，可以参考WiFiClient.h和WiFiServer.h

1.4演示8.1 – ESP32是TCP服务器 – 节点RED是TCP客户端

ESP32处于服务器模式它将等待来自客户端的连接，数据（“hello world”字符串），然后将此数据打印到终端。

提示：获取PC的IP地址。使用终端中的以下命令：

– Windows操作系统：使用ipconfig命令

– Linux / Mac OS：使用ifconfig命令

1.4.1 Node-RED模型

只需导入下面的Json字符串（记得在tcp节点中更改服务器的IP地址）：

[{“id”：“866fb572.d4ebc”，“type”：“tcp out”，“z “：” f5a25538.3c5518″ ， “主人”： “192.168.1.105”， “口”： “8088”， “的BEServer”： “客户端”， “BASE64”：假的， “结束”：假的， “名”： “”，“x”：420.5，“y”：163，“电线”：[]}]

然后单击按钮Deploy（右上角的红色按钮）以部署模型。

注意：

– 等到在tcp节点下看到连接的字符串，然后单击inject节点上的按钮

– 如果看到此错误，请等到tcp节点重新连接ESP32服务器

1.4.2 ESP32端

创建Arduino项目并使用代码保存为esp32server

#include 
const char* ssid     = "tenda";
const char* password = "phong707";
/* create a server and listen on port 8088 */
WiFiServer server(8088);
void setup()
{
    Serial.begin(115200);
    Serial.print("Connecting to ");
    Serial.println(ssid);
    /* connecting to WiFi */
    WiFi.begin(ssid, password);
    /*wait until ESP32 connect to WiFi*/while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
    }
    Serial.println("");
    Serial.println("WiFi connected with IP address: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
    /* start Server */
    server.begin();
}
void loop(){
    /* listen for client */
    WiFiClient client = server.available(); 
    uint8_t data[30]; 
    if (client) {                   
      Serial.println("new client");         
      /* check client is connected */           
      while (client.connected()) {          
          if (client.available()) {
              int len = client.read(data, 30);
              if(len < 30){
                  data[len] = '