NodeMCU學習(四)：與其他設備通信

TCP連接

　TCP是電腦網路中運輸層協議，是應用層協議http協議的支撐協議。兩台遠程主機之間可以通過TCP/UDP協議進行通信並交換信息，前提是，相互通信的兩台主機之間必須知道彼此的IP地址和埠號。

NodeMCU作為TCP客戶端實現區域網內點亮Led燈（通過路由器中轉）  

    NodeMCU可以被配置為一個TCP客戶端（如圖4-1），同時將一臺網路設備（如電腦）配置為TCP伺服器端，將NodeMCU連接到已經配置好的TCP伺服器端上後，兩者即可進行通信。

通信方法有兩種，方法一是將NodeMCU設置為Soft AP模式，讓電腦之間連接到它的WiFi上之後再與它進行通信。方法二是將NodeMCU和電腦同時連接到一個WiFi上，這樣做的好處是與NodeMCU通信的設備數量不會受到較大的限制，因為將NodeMCU設置為SoftAP模式時，最大可以連接到其上的設備數為8個。

圖4-1 打開網路調試助手，並將其設置為TCP Server

  首先使用方法二使兩者連接到一起併進行通信，打開網路調試助手，將其協議類型設置為TCP Server，更改本地埠號為任意值，在本次實驗中被設置為1234。記住TCP Server的IP地址和埠號之後，將其打開(連接)。將程式中的IP地址和埠號換成上面設置好的值，

  並把NodeMCU的D0埠連接上一個Led（如圖4-2），將程式燒錄到Node MCU中。完成之後在網路調試助手中發送“0”或者“1”就會改變Led的狀態。

圖4-2 NodeMCU電路連接圖

  NodeMCU程式如下：

 1 /*-----------------------------------------------------------
 2                        written by helio, 2019
 3 WiFiLed.ino - NodeMCU連接到路由器WiFi，將其配置為TCP
 4 客戶端同時與連接到路由器上的Tcp伺服器設備（手機或電腦）
 5 建立Tcp連接
 6 ------------------------------------------------------------*/
 7 
 8 const int Led = 16;
 9 const char *RemoteIp = "192.168.1.105"; // 設置遠程主機Ip地址
10 const int RemotePort = 1234; // 設置遠程主機埠號
11 
12 #include "ESP8266WiFi.h"
13 
14 WiFiClient client; // 創建Tcp客戶端
15 void setup()
16 {
17   Serial.begin(115200);
18   Serial.println();
19 
20   WiFi.begin("CEET305", "office305");  // 設置連接到的WiFi名稱和密碼
21   Serial.print("Connecting...");
22   
23   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
24   {
25     delay(500);
26     Serial.print(".");
27   }
28   
29   Serial.println();
30   Serial.println(WiFi.localIP()); // 列印NodeMCU的IP地址
31     
32   if (!client.connect(RemoteIp, RemotePort)) // 建立tcp連接
33   {
34     Serial.println("Connected failed!");
35     return;
36   }
37 
38   pinMode(Led, OUTPUT); // 設置GPIO16為輸出模式
39   digitalWrite(Led, LOW); // 初始時，GPIO16輸出低電平 
40 }
41 
42 void loop()
43 {
44   if (client.available())  
45   {    
46     char ch = client.read(); // 讀取遠程網路串口發來的數據
47     if (ch == '0')
48       digitalWrite(Led, LOW); 
49     else if (ch == '1')
50       digitalWrite(Led, HIGH);
51   }
52 }
53                 

WiFiLed.ino函數解析

    實例化一個 WiFiClient 對象，對象名稱為client。WiFiClient類是在esp8266庫中已經封裝好的一個TCP客戶端，使用它可以實現TCP客戶端的實例化，與TCP伺服器的連接、通信、狀態判斷等功能。隨後，通過WiFiClient類的一個成員函數 connect() 設置需要連接的伺服器的 IP地址和埠號，並與遠程TCP伺服器建立連接，通過其返回值判斷是否連接成功。連接成功後，即可與伺服器進行通信，通過類的成員函數 isavailable() 函數判斷是否有消息從伺服器端發送過來，並根據消息的內容對NodeMCU上GPIO16口的Led燈進行控制。

NodeMCU作為TCP伺服器端實現區域網內點亮Led燈（不使用路由器）

  第二種方法是將NodeMCU設置為softAP模式，相當於一種熱點模式，設置好其WiFi的名字和密碼之後，電腦（TCP客戶端）即可通過WiFi連接到其上並與之進行通信。

圖4-3 程式燒錄至NodeMCU中之後打開串口監視器

  具體步驟如下，先把Led燈連接到NodeMCU的GPIO16口，之後將程式燒錄至NodeMCU中之後，在串口監視器中可以看到設置成softAP模式成功，同時可以獲知NodeMCU的IP地址。同時電腦的WiFi管理中心中也可以看到剛剛設置的WiFi，將電腦連接到此WiFi。

  之後，在網路調試助手中，將協議類型設置為TCP Client，同時將IP地址設置為剛剛在串口監視器中得到的IP地址（如圖4-3），埠設置為在程式中已經設置好的埠好。完成以上步驟之後，連接到TCP Server，連接上之後馬上就會收到來自TCP Server發送來的消息“Hello from NodeMCU”（如圖4-4），在TCP Client中發送”0”或者”1”即可控制Server端-NodeMCU上的Led燈。

圖4-4 設置網路調試助手

Node MCU的程式如下：

 1 /*------------------------------------------------------------
 2                     written by helio, 2019
 3 SoftApLed.ino - 將NodeMCU設置為soft-AP模式（熱點模式
 4 ）其他設備可以連接到該熱點,並將NodeMCU設置為Tcp伺服器
 5 端，同時將其他設備（手機，電腦）配置為Tcp客戶端，並連接
 6 到NodeMCU伺服器上，向其發送控制消息
 7 ------------------------------------------------------------*/
 8 
 9 #include <ESP8266WiFi.h>
10 const int Led = 16;          // 將Led連接到GPIO16埠
11 const int LocalPort = 8266; // 設置ModeMCU埠
12 
13 WiFiServer server(LocalPort);
14 void setup()
15 {
16   Serial.begin(115200);
17   Serial.println();
18 
19   Serial.print("Setting soft_AP..."); 
20   if (WiFi.softAP("ESP8266", NULL))
21     Serial.print("Ready");
22   else 
23     Serial.print("Failed");  
24 
25   Serial.println();
26   server.begin();
27   Serial.printf("TcpServerstarted,%s", WiFi.softAPIP().toString().c_str());
28   
29   pinMode(Led, OUTPUT);
30   digitalWrite(Led, LOW);
31 }
32 
33 void loop()
34 {  
35   WiFiClient client = server.available(); // 等待客戶端連接
36   if (client)
37   {
38     client.write("Hello from NodeMCU");
39     Serial.println("Client connected");
40     while (client.connected())  // 當客戶端保持連接時，從客戶端讀取數據
41     {      
42       if (client.available()) // 當客戶端發送數據時
43       {
44         char ch = client.read();        
45         if (ch == '0')  
46           digitalWrite(Led, LOW);
47         else if (ch == '1')
48           digitalWrite(Led, HIGH);
49       }
50     }
51   } 
52 
53   client.stop();  // 斷開連接  
54 }

SoftApLed.ino 解析

    實例化一個WiFi Serve類的對象server,並設置server的埠號，隨後將Node MCU使用函數WiFi.softAP()設置為SoftAP模式，同時通過函數WiFi.softAPIP()獲得其IP地址並列印到串口上，在loop迴圈中，通過WiFiServer類的一個成員函數available()等待客戶端的連接，當有客戶端連接至NodeMCU之後，通過client.write()函數往客戶端發送“Hello from Node MCU”字元串並與客戶端保持連接，再通過WiFiClient類的一個成員函數available接收從客戶端發來的數據並通過其發送來的數據的不同從而控制NodeMCU上的Led燈。

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