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前言

MicroPython 是 Python 的一种精简实现，旨在运行于微控制器和嵌入式系统等资源受限的环境中。它提供了一种简单而强大的方式来编写和运行 Python 代码，使开发人员能够快速地创建各种嵌入式应用程序。

在嵌入式系统中，网络通信是一个常见的需求，而 TCP（传输控制协议）是一种可靠的通信协议，被广泛用于数据传输。在本文中，我们将探讨如何使用 MicroPython 创建简单的 TCP 客户端和服务器，以实现在嵌入式设备之间进行网络通信的功能。

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一、连接Wifi

如果你需要使用WIFI，你需要导入network模块。import network

1.1 创建STA接口

我们可以使用下面这个函数进行创建STA接口，以连接WIFI：

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)

1.2 激活wifi接口

我们可以使用下面这个函数激活wifi接口

wlan.active(True)

1.3 连接WIFI

我们可以使用下面这个函数进行WIFI的连接：

wlan.connect('wifi名称', '密码')

1.4 判断WIFI是否连接

我们可以使用下面这个函数判断WIFI是否连接成功，成功则返回True：

wlan.isconnected()

1.5 连接WIFI总体代码

import network
import time

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)  # 创建一个STA接口，用于连接WiFi

wlan.active(True)  # 激活WiFi接口
wlan.connect('WIFI', '123456789')  # 连接到WiFi网络

while not wlan.isconnected():
    print("Connecting...\n")
    time.sleep_ms(200)

print("Connect ok\n")

二、创建TCP 客户端

如果你需要使用TCP客户端，你需要导入usocket模块 import usocket

2.1 创建套接字

我们可以使用下面这个函数创建一个TCP套接字：

sock = usocket.socket(usocket.AF_INET, usocket.SOCK_STREAM)

2.2 设置TCP服务器的ip地址和端口

我们可以下面这个函数设置ip和端口

server_address = (ip, 8080)  # 假设端口号为 8080

2.3 连接TCP服务器

我们可以使用下面这个函数连接TCP服务器：

sock.connect(server_address)

2.3 发送数据

我们可以使用下面这个函数进行发送数据：

sock.sendall(str)

比如说这样：

message = "Hello, server!"
sock.sendall(message.encode())

2.4 接收数据

我们可以使用下面这个函数接收指定的数据：

sock.recv(recvNum)

例如可以下面这样：

data = sock.recv(1024)
print("Received:", data.decode())

2.5 断开连接

2.6 示例代码

import network
import time
import usocket

def ConnectTCP():
    sock = usocket.socket(usocket.AF_INET, usocket.SOCK_STREAM)
    server_address = ('192.168.217.197', 8080)  # 假设端口号为 1234
    sock.connect(server_address)
    # 在这里可以添加对连接成功的处理逻辑
    while True:
        data = sock.recv(1024)
        print("Received:", data.decode())
        sock.sendall(data)
        time.sleep_ms(500)


wlan = network.WLAN(network.STA_IF)  # 创建一个STA接口，用于连接WiFi
wlan.disconnect()

wlan.active(True)  # 激活WiFi接口
wlan.connect('WIFI', '123456789')  # 连接到WiFi网络

while not wlan.isconnected():
    print("Connecting...\n")
    time.sleep_ms(2000)  # 延迟更长一点，确保连接成功

print("Connect ok\n")

ConnectTCP()  # 在WiFi连接成功后执行TCP连接

三、TCP服务器的创建

3.1 绑定服务器地址和端口号

我们可以使用下面这个函数绑定服务器的地址和端口号：

server_socket.bind((SERVER_HOST, SERVER_PORT))

3.2 开始监听

我们可以使用下面这个函数进行监听：

server_socket.listen(1)

3.3 接收客户端的连接

我们可以使用下面这个函数接收客户端的连接：

server_socket.accept()

他的返回值为客户端的socket和客户端的地址。

我们可以这样使用：

client_socket, client_address = server_socket.accept()

3.4 发送和接收数据

我们只需要使用accept拿到的客户端socket使用recv和sendall函数即可

3.5 关闭服务器

我们可以使用下面这个函数关闭服务器:

server.close()

3.6 示例代码

import usocket

# 定义服务器地址和端口
SERVER_HOST = '0.0.0.0'  # 监听所有可用的网络接口
SERVER_PORT = 1234

# 创建 TCP 服务器套接字
server_socket = usocket.socket(usocket.AF_INET, usocket.SOCK_STREAM)

# 绑定服务器地址和端口
server_socket.bind((SERVER_HOST, SERVER_PORT))

# 开始监听传入的连接
server_socket.listen(1)
print("TCP server is listening on {}:{}".format(SERVER_HOST, SERVER_PORT))

while True:
    # 接受客户端连接
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    print("New connection from:", client_address)

    try:
        # 接收客户端发送的数据
        data = client_socket.recv(1024)
        if data:
            print("Received data:", data.decode())

            # 发送响应给客户端
            client_socket.sendall("Hello from MicroPython TCP server!".encode())
        else:
            print("No data received from client.")
    except Exception as e:
        print("Error:", e)
    finally:
        # 关闭客户端连接
        client_socket.close()

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总结

通过本文的学习，我们了解了如何利用 MicroPython 在嵌入式系统中创建 TCP 客户端和服务器。我们首先介绍了 TCP 协议的基本概念，然后详细讨论了如何使用 MicroPython 的 usocket 模块实现 TCP 客户端和服务器。

对于 TCP 客户端，我们学习了如何创建套接字、连接到服务器、发送和接收数据。而对于 TCP 服务器，我们则了解了如何创建套接字、绑定到特定的端口、监听连接请求，并在接受连接后进行数据交换。通过这些示例，读者可以快速上手并应用于自己的嵌入式项目中。

需要注意的是，TCP 通信涉及网络编程和异步处理，因此在实际应用中可能需要进一步优化和改进。例如，可以使用线程或异步框架来处理多个并发连接，以提高系统的性能和可扩展性。同时，安全性也是需要考虑的重要因素，因此在实际应用中应当采取适当的安全措施，确保数据的机密性和完整性。

总之，MicroPython 为嵌入式网络编程提供了简洁而强大的解决方案，使开发人员能够轻松地构建各种联网应用。通过深入学习和实践，我们可以进一步探索和利用 MicroPython 在嵌入式领域的广阔应用前景。