物联网（四）---搭建自己的TCP服务器[ESP8266]

物联网（一）---快速上手[STM32+OneNET+ESP8266]
物联网（二）---原理分析[STM32+OneNET+ESP8266]
物联网（三）---WEB下发命令控制单片机[STM32+OneNET+ESP8266]
物联网（四）---搭建自己的TCP服务器[ESP8266]
物联网（五）---搭建自己的云平台[ESP8266+Django]

完成本节实验所需材料：
硬件：
    1.ESP8266 * 1
    2.串口 * 1
软件：
    1.NetAssist
    2.串口调试助手
    3.python软件 + 编辑器
    

阅读本节所需知识：
    1.对python语法有一定的了解
    2.对TCP通信有一定的了解

本节所需软件及课程程序下载地址：https://github.com/google66/IOT

前面三节已经分别介绍过如何使单片机向OneNET上上传数据，对数据交互的原理进行了相应的说明，以及如何从OneNET平台上下发命令控制单片机；但由于是使用别人已经制作好了的平台，因此就必须按人家规定的格式向平台上上传数据，否则数据就无法正确传输上去。

如果你觉得OneNET的规则太繁琐，仅仅是想发个数据，就要这么麻烦，那么你可以搭建自己的服务器，写好软件，规定你自己的通信格式(协议)，甚至还想做一个更好的平台和OneNET进行PK一下，这都是OK的。

本节将介绍如何搭建一个局域网服务器来完成和ESP8266的通信，完成物联网功能。

一、使用AT指令与NetAssist软件搭建好的服务器进行通信

1.连接好ESP8266和串口，和前面所介绍的一样

硬件连接

2.使用ESP8266和Assist软件建立好的TCP服务器通信

建议串口软件配置成下图这样，方便调试，这个软件不会用的自己摸索一下就会了。

SSCOM软件配置

连接好硬件后，确保波特率正确，发送AT(软件需勾选加回车换行)，如果能回复OK，那就表示硬件连接无问题，可以进行后续工作了。

2.1将ESP8266配置成STA+AP或STA模式：AT+CWMODE=1 或 AT+CWMODE=3

配置成STA客户端模式

2.2关闭服务器模式：AT+CIPSERVER=0

如果之前使用过如下命令开启过服务器模式才需要关闭，否则此步骤省略。

注：开启服务器模式的方法
开启多路连接：AT+CIPMUX=1
开启服务器模式，端口为8080：AT+CIPSERCER=1,8080

开启服务器模式的方法

关闭服务器模式

完成这几个步骤后最好发送AT+RST命令给ESP8266使之重启一下，以确保配置生效。

2.3 开启Assist网络调试助手 TCP服务器模式

这一步简单，打开软件点几下就行，就是要记得不要配置成TCP客户端模式就行了。配置后如下图。

assist 网络调试助手配置

2.4 ESP8266开启多路连接模式: AT+CIPMUX=1

配置多路连接模式

2.5 连接WIFI ：AT+CWJAP="YOUR-WIFI-NAME","YOUR-WIFI-PASSWORD"

image.png

查看WIFI连接状态：AT+CIFSR

image.png

2.5 和Assist网络调试助手建立TCP连接 : AT+CIPSTART=2,"TCP","192.168.137.1",8080

命令解读：AT+CIPSTART=[ID],"协议","服务器IP",服务器端口

连接成功

随后Assist网络调试助手中也能看到ESP8266的IP和端口号，如下图

Assist网络调试助手

至此，assist网络调试助手 开启的TCP服务器就已经和ESP8266成功的建立好了连接了。下面就可以进行数据收发工作了。

3.TCP服务器和ESP8266数据互相发送

3.1 服务器向ESP8266客户端发送数据

当TCP连接建立完成后，TCP服务器就可以随意的向客户端发送数据了，如下图：

image.png

3.2 ESP8266客户端 向TCP服务器发送数据：AT+CIPSEND=[ID],length

服务器可以向客户端直接发送数据，客户端也可以直接向服务器发送数据，但ESP8266再向服务端发送数据之前，还多了一步先告诉服务器他的ID和将要发送字符串的长度length。
使用方法如下(注意，这里先发送的命令，再发送的内容)：

ESP8266向服务器发送数据的过程

这里要注意的是：
1.ESP8266向TCP服务器发送数据之前一定要先发送一条AT+CIPSEND=ID,length的命令，以告知TCP服务器ESP8266的ID和即将发送数据的长度（这里的长度信息应该不是告诉服务器的，而是告诉ESP8266内部的单片机应该从缓冲区读取多少个字符的），这里的长度目前还需要自己算一下，程序中可以使用函数计算。
2.ESP8266 向服务器发送数据必须经过两步才能完成，即先发命令，再发数据。

到这里就完成了ESP8266和本地服务器通信的过程了。如果能理解上面所讲的，那么接下来要做的，就是把assist 网络调试助手产生的服务器替换成我们自己编写的服务器就好了，其他的ESP8266那部分是不用修改的。

二、编写自己的TCP服务器

这里直接贴程序源码了，程序比较简单，也写了注释，如果看不懂，那就去学习一下啊socket和多线程就行了。
这里有TCP相关的教程：
TCP/IP 教程
这里有对python编程的socket简单的介绍：
Python3 网络编程
TCP编程

import socket,time,threading


def tcpLink(sock, addr):
    print('Accept new connection from %s:%s...' % addr)
    sock.send('Welcome!'.encode())  # 当有新的连接到来时，向其回复Welcome!
    while True:
        data = sock.recv(1024).decode()      # 单次最多接收 1K 
        time.sleep(1)
        if data == 'exit':
            break
        print('RECV: %s' % data)
    sock.close()
    print('Connection from %s:%s closed.' % addr)


s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 监听端口:
s.bind(('192.168.137.1', 8080))  # 这里的IP地址不是任意的，是电脑热点的IP地址
s.listen(5)
print('Waiting for connection...')
while True:
    # 接受一个新连接:
    sock, addr = s.accept()
    # 创建新线程来处理TCP连接:
    t = threading.Thread(target=tcpLink, args=(sock, addr))
    t.start()

ESP8266连接自己创建的TCP服务器的交互过程，这里需要注意的就是需要重新开启多路连接，再开启TCP连接才行。

执行步骤：执行编写好的文件，开启服务器->ESP8266重启->设置多路连接（之前会自动连接WIFI）->开启TCP连接。

ESP8266连接自己创建的TCP服务器

ESP8266通过串口向服务器发送数据，这里发送的是 Hello,fresh man!

ESP8266通过串口向服务器发送数据

关闭TCP连接

到这里，就完成了本地TCP服务器的搭建，实现了自建服务器和EPS8266通信，但这里还是在一个局域网内，如果想在广域网内也能实现同样的效果，只要把我们写好的服务器程序源码上传至服务器运行即可实现。

小结：
本节先是介绍了如何让ESP8266与本地assist网络调试助手建立的服务器进行通信，完成数据收发工作，然后再编写了一个自己的服务器来代替assist网络调试助手产生的服务器，然后完成了数据的收发工作。

本节主要需要掌握ESP8266入网过程及AT指令的使用，TCP相关原理。
注：
1.TCP和HTTP的不同首先体现在他们在七层网络模型中不是处于同一层，TCP在传输出，HTTP在应用层，即HTTP协议是通过对TCP协议进行了封装，最终还是要交给TCP的。
2.HTTP只能由客户端发起请求，而不能由服务端发起请求，服务端只能收到客户端的请求后再响应，而不可以主动给HTTP客户端送消息。但TCP则是端到端的，客户端可以主动向服务端发送请求，服务端也可以主动向客户端发送请求。上面介绍的Welcome!则是服务器主动发送给客户端的，而后面的Hello,fresh man!则是客户端主动发送给服务器的。