ESP8266 Урок 24. FreeRTOS. Wi-Fi. STA. UDP Client. Передача данных

 

 

 

Продолжаем программирование микроконтроллера ESP8266 с использованием операционной системы реального времени FREEFTOS и, также продолжая тему передачи данных по беспроводной сети, мы с использованием ОС попробуем теперь передать какие-то осознанные данные. Для этого мы воспользуемся транспортным протоколом UDP, так как для этого в SDK всё имеется в наличии и нам не потребуется самостоятельно формировать наши пакеты. На данном уроке мы попытаемся сочинить простенький UDP-клиент, который будет передавать в сеть на определённый адрес и порт постоянно инкрементирующиеся 16-разрядные знаковые величины.

Мы уже писали клиент UDP в уроке 15, только теперь будет ряд отличий. Во-первых, использование ОС, что даёт нам ряд преимуществ, я даже не буду называть – каких именно, это и так понятно. Во-вторых, мы будем передавать числа, а не строки. А в-третьих, я считаю это главным, мы будем использовать уже не библиотеку ESPCONN, а библиотеку LWIP. Из занятий по контроллерам STM32 мы прекрасно знаем данную библиотеку, мы прошли по ней очень много уроков, знаем, что в данной библиотеке существует три различных интерфейса – RAW, NETCONN и SOCKET, работали с ними со всеми. Поэтому нам в данном уроке потребуется лишь грамотно объединить наши знания для достижения цели. Использовать мы будем интерфейс SOCKET, который, как я считаю, программируется легче остальных, а также в нём уже всё настроено, что касается протокольных потоков, которые в других интерфейсах нужно распределять самостоятельно.

Режим мы будем использовать STA, а подключаться мы будем либо к роутеру, либо напрямую к смартфону, настроив в нём также точку доступа. Кстати, я набросал небольшую утилитку для мониторинга сетевого трафика, которая работает пока только как UDP-сервер и принимать и отображать на дисплее может только 16-разрядные цифры, что и требуется для нашего урока. Также подобная программка была написана и под OS Windows.

Схемой нашего урока также будет обычная отладочная плата ESP NodeMCU, подключенная к порту USB компьютера для последующей заливки ПО и мониторинга различных состояний в терминальной программе

 

 

А проект мы за основу возьмём из урока 22 с именем WIFI_AP_RTOS и назовём его WIFI_STA_UDP_CLIENT_TX_RTOS.

Постфикс TX обозначает то, что на данном уроке мы будем пока данные только передавать, приёмом мы займёмся позже. 

Откроем наш проект в Eclipse и в файле user_config.h добавим ещё макросы с адресом и портом узла, на который мы будем передавать наши пакеты, а также с адресом порта нашего клиента. Сетевой адрес у нас будет динамический, тот, который нам присвоит точка доступа, поэтому его мы не дефайним

 

 

Далее в файле main.c в функции user_init закомментируем инициализацию точки доступа и вызовем функцию инициализации режима STA

 

//start_wifi_ap(WIFI_APSSID, WIFI_APPASSWORD);

start_wifi_station(WIFI_CLIENTSSID, WIFI_CLIENTPASSWORD);

 

В заголовочном файле wifi.h подключим нужные файлы библиотеки LWIP

 

 

А чтобы данные файлы были хорошо видны и не подчёркивались как ошибочные, мы пропишем следующие пути в настройках проекта

 

 

Переходим в файл wifi.c, далее будем работать с ним.

В функции инициализации init_esp_wifi нам также надо будет настроить режим станции, а не точки доступа, поэтому следующие 2 строчки закомментируем и добавим 2 другие

 

//set_on_client_connect(on_wifi_client_connect);

//set_on_client_disconnect(on_wifi_client_disconnect);

set_on_station_connect(on_wifi_connect);

set_on_station_disconnect(on_wifi_disconnect);

 

Закомментируем вот эту строку и добавим другую

 

//stop_wifi_station();

stop_wifi_ap();

 

Мы так делаем для универсальности, чтобы в любой момент снова настроить точку доступа.

Добавим функцию для ещё одной задачи, в которой мы будем формировать и отправлять пакеты UDP. В теле данной функции мы сначала объявим переменную, требуемую для функции задержки, так как задержку мы будем использовать особенную, в которой будет учитываться начало этой задержки и время, прошедшее до следующей задержки, будет вычитаться из времени следующей задержки. Тем самым мы добиваемся точных периодов следования наших пакетов. С такой задержкой мы знакомы из уроков по FreeRTOS для контроллеров STM32. Также мы объявим символьный массив для строки, передаваемой в терминальную программу, символьный массив для строкового значения адреса и целочисленную переменную для дескриптора сокета

 

 

Отправим в терминальную программу сообщение о начале создания сокета

 

 

Объявим переменные структур для адреса клиента и сервера

 

 

Попытаемся создать наш сокет, если попытка не увенчается успехом, отправим соответствующее сообщение в терминальную программу и уничтожим нашу задачу

 

 

Обнулим полностью память, выделенную под переменные структур

 

 

Заполним поля переменной структуры клиента

 

 

Свяжем сокет с адресом клиента, при неудаче также выведем в терминал соответствующее сообщение и уничтожим задачу

 

 

Затем отправим в терминальную программу сообщение об удачном связывании сокета с клиентом и заполним теперь в соответствующей переменной структуры информацию о сервере

 

 

Запишем время в переменную для задержки

 

 

А далее в цикле, который получится бесконечным, мы отправляем пакет с числом на сервер раз в 10 милисекунд

 

 

А затем мы, как полагается, завершим наше соединение и уничтожим задачу, хотя мы вряд ли сюда когда-то попадём, но для порядка всё же добавим данный код

 

 

Ну и, самое главное, не забываем создать нашу задачу в функции wifi_event_handler_cb вот здесь

 

 

Вот и готов наш клиент.

Соберём наш код, прошьём контроллер и посмотрим, что у нас в терминальной программе

 

 

Судя по сообщениям, к точке доступа мы подключились, сокет создан и связан с клиентом. Также у нас успешно работает параллельная задача.

 

 

То, что пакеты сейчас из нашего клиента передаются вникуда, это вполне нормально для UDP, он же не требует соединения.

Проверим сначала, как наши пакеты приходят в приложение в смартфоне.

Для этого устанавливаем приложение (ссылка и QR-код для установки внизу страницы) на смартфон (или планшет), запускаем его и жмём единственную кнопку Start. Соответственно, наше мобильное устройство должно быть подключено к той же сети и его адрес должен быть user_config.h.

Если всё нормально, то на дисплее мы увидим, как приходят и отображаются числа с клиента

 

 

Можно нажать кнопку Stop, в которую превратилась кнопка Start и прекратить приём чисел.

Теперь давайте запустим приложение на компьютере (ссылка также внизу страницы), которое достаточно просто запустить, установка не требуется. Далее вместо IP-адреса мобильного устройства мы заносим в макрос в user_config.h IP-адрес компьютера, собираем и прошиваем код, и также нажимаем кнопку Start

 

 

Мы видим, что циферки наши тут таким же образом бегут со скоростью 100 пакетов в секунду.

Запустим анализатор пакетов WireShark, чтобы также убедиться, что пакеты наши безошибочные (контрольная сумма в порядке).

Для этого отфильтруем пакеты по IP-адресу нашего ESP (а его мы видели в терминальной программе в момент соединения с точкой доступа)

 

 

Давайте раскроем какой-нибудь пакет

 

 

Мы видим, что контрольные суммы в нашем пакете корректные (заголовке IP и в заголовке UDP).

Итак, в данном занятии нам удалось создать простой UDP-клиент с использованием операционной системы FreeRTOS и библиотеки LWIP. Пусть этот клиент умеет пока только передавать данные, но самое главное, что мы с данного урока начали обмен данными по беспроводной сети с использованием контроллера ESP8266.

 

Всем спасибо за внимание!

 

Предыдущий урок Программирование МК ESP8266 Следующий урок

 

Исходный код

 

TCP UDP client-server for Android

 

QR-код на скачивание приложения:

 

UDP server for Windows

 

 

Модуль ESP NodeMCU можно купить здесь: Модуль ESP NodeMCU

Различные модули ЕSP8266 можно приобрести здесь Модули ЕSP8266

Переходник USB to TTL можно приобрести здесь ftdi ft232rl

Многофункциональный переходник CJMCU FT232H USB к JTAG UART FIFO SPI I2C можно приобрести здесь ftdi ft232rl

Логический анализатор 16 каналов можно приобрести здесь

 

 

Смотреть ВИДЕОУРОК (нажмите на картинку)

 

ESP8266 FreeRTOS. Wi-Fi. STA. UDP Client

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*