实验原理

1. Socket 套接字

说到 Socket，就不得不提两个计算机专业词汇最糟糕的翻译：鲁棒性（Robustness）和套接字（Socket），翻译之后与没有翻译的效果一样，依然看不懂什么意思。
当涉及到网络通信时，Socket 是一个常见的概念。它是在计算机网络中实现通信的一种抽象概念或编程接口。通过 Socket，不同计算机之间可以建立连接并进行数据交换。
Socket 可以看作是一种通信端点，它使用 IP 地址和端口号来标识不同的设备和应用程序。每个 Socket 都与一个特定的协议相关联，例如 TCP 或 UDP，用于在网络上进行数据传输。
Socket 是通信的基石，是支持 TCP/IP 协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议（通常是 TCP 或 UDP），本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的 IP 地址，远地进程的协议端口。

从上图可以看到，建立 Socket 通信需要一个服务器端和一个客户端。对于客户端，则需要知道电脑端的 IP 和端口即可建立连接。（端口可以自定义，范围在 0~65535，注意不占用常用的80等端口即可。）
下面是 Socket 的一些关键概念：
-IP地址：在计算机网络中，每个设备都有一个唯一的 IP 地址，用于标识设备的位置。IP 地址由一系列数字组成，例如 IPv4 地址是由四个十进制数（0-255）组成，中间用点分隔，如 192.168.0.1。

端口号：端口号用于标识一个特定的应用程序或服务，使数据可以传输到正确的目的地。端口号是一个数字，范围从 0 到 65535。0 到 1023 的端口号是为一些特定的服务保留的，例如HTTP的端口号是80，HTTPS的端口号是443。
Socket 类型：在 Socket 编程中，有两种常见的套接字类型：Stream Socket（流套接字）和 Datagram Socket（数据报套接字）。

- Stream Socket（流套接字）使用 TCP 协议，提供可靠的、面向连接的通信，确保数据的可靠性和按顺序的传输。
- Datagram Socket（数据报套接字）使用 UDP 协议，提供无连接的通信，适用于实时性要求高的应用，如音视频传输。

客户端和服务器：在 Socket 通信中，通常有两个主要角色：客户端和服务器。

客户端是发起连接请求的一方，通常是一个应用程序或设备。
服务器是提供服务的一方，它监听指定的端口号，并等待客户端的连接请求。
通过 Socket，客户端和服务器可以建立连接，并通过发送和接收数据进行通信。客户端可以向服务器发送请求，并接收服务器的响应。服务器可以接收客户端的请求，并向客户端发送响应。
在实际的 Socket 编程中，使用不同编程语言提供的 Socket API，如 C/C++ 的 socket 库、Python 的 socket 模块等，来创建、连接、发送和接收数据。这些 API 提供了一组函数和方法，开发者可以使用这些函数和方法来实现网络通信的各个方面。
总而言之，Socket 是一种用于实现网络通信的抽象概念，通过使用 IP 地址和端口号，不同计算机之间的应用程序可以建立连接，并通过发送和接收数据进行通信。
所以，socket 的出现只是可以更方便的使用 TCP/IP 协议栈而已，简单理解就是其对 TCP/IP 进行了抽象，形成了几个最基本的函数接口。比如 create，listen，accept，connect，read 和 write 等等。以下是通讯流程：
以上的内容，简单来说就是如果用户面向应用来说，那么 ESP32 只需要知道通讯协议是 TCP 或 UDP、服务器的 IP 和端口号这 3 个信息，即可向服务器发起连接和发送信息。
2. 前端
通过使用 HTML、CSS 和 JavaScript，前端开发者可以创建吸引人、交互式的 Web 页面和应用程序。HTML 负责构建页面结构，CSS 负责设计页面样式，JavaScript 负责处理用户行为和动态交互。这三种技术共同构建了现代 Web 开发的基础。
硬件电路设计
由于 ESP32 内置 WiFi 功能，所以直接在开发板上使用即可，无需额外连接。
软件程序设计
MicroPython 目前有两个 Web 框架：microWebSrv 和 Microdot。
Microdot 是一个受 Flask 启发的简约 Python Web 框架，被设计为轻量级的 Web 服务器，适用于资源受限的嵌入式设备，例如 ESP32，ESP8266。它只需要很少的 RAM 和存储空间，并且具有较低的 CPU 消耗.
下面是一个简单的介绍如何使用 Microdot：
首先，我们需要在 Microdot 的 GitHub 仓库下载对应的文件 microdot.pyopen in new window，或者，在我们的资料包中的 3.开发工具也能找到 Microdot 的源代码，并把该代码复制到 Micropython 设备中的 libs 目录下

接着需要创建 Microdot 应用，导入 Microdot 模块，并创建一个 Microdot 应用对象
```python
from libs.microdot import Microdot

app = Microdot()

在 Microdot 中，使用路由来指定 URL 与视图函数之间的关系。视图函数是处理请求并生成响应的函数。可以使用 @app.route 装饰器来定义路由，例如：
```python
@app.route('/')
def home():
    return 'Hello, MicroDot!'

在上述示例中，@app.route(‘/‘)定义了一个根路由，它对应于网站的根 URL。home()函数是视图函数，当访问根 URL 时，该函数将被执行。在此示例中，它简单地返回一个字符串作为响应。
最后就是运行这个应用，只需要在 Python 文件的末尾，添加一个简单的代码块：

if __name__ == '__main__':
    app.run()

这样我们就会启动 Microdot 开发服务器，并且监听默认的 5000 端口。你可以在手机端或者浏览器中访问 http://ESP32的局域网IP:5000 来查看应用程序的响应

我们可以通过以下方式实现手机 LED 亮灭的效果：

from machine import Pin

from common.wifi import wifi_connect
from libs.microdot import Microdot


led_pin = Pin(2, Pin.OUT)


# 定义 WIFI 的账号密码
ssid = 'wifi'
password = '123456qq.'

# 连接 WiFi
wifi_connect(ssid, password)

app = Microdot()

htmldoc = '''<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <title>ESP32 MicroPython Microdot Web 服务</title>
        <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
    </head>
    <body>
        <div>
            <h1>ESP32 MicroPython Microdot Web 服务</h1>
            <p>你好，Microdot!</p>
            <p><a href="/shutdown">关闭服务</a></p>
            <p><a href="/led">开关灯</a></p>
        </div>
    </body>
</html>
'''


@app.route('/')
def hello(request):
    return htmldoc, 200, {'Content-Type': 'text/html'}


@app.route('/shutdown')
def shutdown(request):
    request.app.shutdown()
    return 'The server is shutting down...'

@app.route('/led')
def led(request):
    led_pin.value(not led_pin.value())
    return htmldoc, 200, {'Content-Type': 'text/html'}


app.run(host='0.0.0.0', port=5000, debug=True)

热门搜索

Microdot 搭建 Web 服务

实验原理

1. Socket 套接字

2. 前端

硬件电路设计

软件程序设计

我们可以通过以下方式实现手机 LED 亮灭的效果：

相关推荐98