在上一章节中，我们学习了TCPClient通信测试的相关知识。接下来，本章节将以此为基础，构建一个基础性的TCPServer连接机制，该机制将利用之前所建立的WIFI网络连接。为方便演示，我们将借助网络调试助手工具进行数据的发送，进而对网络通信中接收到的数据进行测试，确保这些数据能够准确无误地回传，以验证通信机制的有效性和稳定性。
本节课目标：
基于ESP32开发板的WiFi网络，实现一个简单的TCPServer连接，通过网络调试助手发送数据，并将接收到的数据原原本本地返回。
本节课内容：
- network 与 socket 库的简介
- network库的构造与方法
- socket 库的构造与方法
- 硬件设计
- 软件设计
- 下载验证
一、network 与 socket 库的简介
MicroPython 的 network 库与 socket 库皆为实现网络连接的重要工具，它们各自拥有独特的功能性并共享某些共通特点。
作为 MicroPython 的一个关键第三方库，network 库专门负责处理 WiFi 和网络连接的各项任务。通过此库，用户能够成功接入无线网络，查询当前网络状态，以及实现数据的收发等功能。在 MicroPython 的架构下，network 库扮演着促进设备间网络连接与通信的核心角色。
至于 network 库与 socket 库之间的主要差异，则体现在它们的应用场景与功能侧重上。具体而言，network 库侧重于设备的 WiFi 和基础网络连接功能的实现，而 socket 库则聚焦于高级网络协议的连接建立与数据传输过程。因此，在实际进行网络连接功能的设计与实施时，需根据具体需求及所依赖的硬件平台，谨慎选择并合理运用相应的库资源。
下面是MicroPython库的network 与 socket 库的链接。
network — 网络配置 — MicroPython latest documentation
socket – 套接字模块 — MicroPython latest documentation
类 WLAN – 控制内置 WiFi 接口 — MicroPython 最新文档
二、network.WLAN类的构造与方法
1. network.WLAN类的构造
构造对象方法如下：
class network.WLAN(interface_id)
使用示例：wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| interface_id | 支持接口
|
返回值：WLAN网络接口对象
2. network.WLAN类的方法
（1）激活或停用网络接口
其方法原型如下：
WLAN.active(is_active[ ])
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| is_active |
|
返回值：无
（2）连接网络
其方法原型如下：
WLAN.connect(ssid=None, password=None)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| ssid | WiFi账号 |
| password | WiFi密码 |
返回值：Ture：连接成功；Fail：连接失败。
（3）关闭网络
其方法原型如下：
WLAN.disconnet()
返回值：无
（4）获取或者设置网络参数
其方法原型如下：
WLAN.ifconfig((ip, subnet, gateway, dns)[])
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| ip | IP地址 |
| subnet | 子网掩码 |
| gateway | 网关 |
| dns | DNS服务器 |
返回值：若此函数为无参数传入，则返回连接网络的信息，反次，为设置网络参数。
以上是 network.WLAN 类常用的方法，还有其他方法可参考 MicroPython 的在线文档。
三、socket 库的构造与方法
1. socket类的构造
构造对象方法如下：
class socket.socket(af=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=IPPROTO_TCP, /)
使用示例：socket = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| af | 地址族
|
| type | socket类型
|
| proto | 网络协议
|
返回值：socket对象
2. socket类的方法
（1）关闭socket接口
其方法原型如下：
socket.close()
返回值：无
（2）设置socket 选项的值
其方法原型如下：
socket.setsockopt(level, optname, value)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| level | 是被设置的选项的级别，如果想要在套接字级别上设置选项，就必须把level设置为 |
| optname | 在套接字级别上(SOL_SOCKET)，option_name可以有以下取值：
|
| value | True：开启；False：关闭 |
返回值：无
（3）socket绑定到地址
其方法原型如下：
socket.bind(address)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| address | IP地址（字符串形式输入，如‘192.168.1.100’） |
返回值：无
（4）监听连接
用作于 TCPServer 连接。
其方法原型如下：
socket.listen(backlog[])
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| backlog | 监听连接数量 |
返回值：无
（5）接受连接
用作于 TCPServer 连接。注：在此之前，需监听连接
其方法原型如下：
socket.accept()
返回值：conn：新的套接字对象，用来收发消息；address：连接到服务器的客户端地址。
（6）连接远程IP地址
其方法原型如下：
socket.connect(address)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| address | IP地址（字符串形式输入，如‘192.168.1.100’） |
返回值：无
（7）发送数据，返回发送的字节数
其方法原型如下：
socket.send(bytes)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| bytes | 需发送的字节数据 |
返回值：发送的数据字节数。
（8）接收数据，返回值是一个字节对象
其方法原型如下：
socket.recv(bufsize)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| bufsize | 接收数据的存储区 |
返回值：接收数据字节对象。
（9）接收数据，返回值是一个字节对象
其方法原型如下：
socket.recvfrom(bufsize)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| bufsize | 接收数据的存储区 |
返回值：bytes：接收数据字节对象；addressa：套接字发送的地址数据。
（10）UDP发送数据，一般用于UDP连接
其方法原型如下：
socket.sendto(bytes, address)
参数描述如下：
| 参数 | 描述 |
| bytes | 发送的数据 |
| address | 发送至哪个远程IP地址 |
返回值：发送的数据字节数。
以上方法列出了本书中常用的套接字方法，对于剩余的套接字方法，请参考MicroPython最新的在线文档。
四、硬件设计
1. 例程功能
在本次实验中，我们将ESP32开发板与WiFi网络进行了连接，并完成了TCPServer的连接配置。当TCPServer成功建立连接后，我们采用了网络调试助手作为客户端设备，而开发板则作为服务器端设备。在此环境下，当客户端设备（即网络调试助手）向服务器端设备（即开发板）发送数据时，服务器端设备将接收到的数据完整地回传至客户端设备，从而实现了数据的双向交互。
2. 硬件资源
- WIFI ：ESP32内部自带WIFI模块
四、软件设计
1. 程序流程图
2. 程序
import network
import socket
# 网络信息
SSID = 'OrayBox-zsf' # WIFI名称
PASSWORD = '123456789' # WIFI密码
Server_IP = '10.168.1.164' # 服务器IP地址
wlan = None # 定义一个无线网络
pos = 0 # 状态机，用于状态切换
def connect():
"""
连接 WIFI 路由器
"""
global wlan
wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
if not wlan.isconnected():
print('connecting to network...')
wlan.connect(SSID, PASSWORD)
while not wlan.isconnected():
pass
print('network config:', wlan.ifconfig()) # 打印网络参数
def goto(label):
"""
切换状态
:param label: 状态号
"""
global pos
pos = label
"""
------------------------------------------------------------------------------------
下面为主函数
------------------------------------------------------------------------------------
"""
# 1、连接 WIFI 路由器
connect()
while True:
# 循环
while pos == 0: # 状态 0 ： 用于建立socket，连接服务器
# 2、获取本地 IP 地址，并打印
ip = wlan.ifconfig()[0]
print('network config:', ip)
# 3、创建 TCP 套接字
TCPServer = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 创建 TCPServer 对象，IPV4 \ TCP 类型
# 4、绑定 本地IP 和 端口号
# 设置端口复用，是用来设置套接字选项的函数调用。这个选项用于指定套接字的行为，打开地址复用功能，以便在绑定到一个端口时，能够重新使用这个端口。否则会出错
TCPServer.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, True)
TCPServer.bind(('', 8080))
# 5、监听，参数是同时连接的客户端数量
TCPServer.listen(10)
# 6、阻塞等待客户端连接
# 返回一个元组 （新 socket, (客户端 IP,端口) ）
try:
new_socket, client_ip_port = TCPServer.accept() # 连接服务器
except BaseException:
# 故障处理程序
new_socket.close() # 关闭新套接字
TCPServer.close() # 关闭套接字
print(' 关闭套接字.... ')
goto(0) # 重新返回状态 0
break
else:
print('连接建立成功......')
new_socket.send('************** ESP32 服务器： '.encode() + str(ip).encode() + ' 欢迎你！！！ ****************\r\n'.encode())
goto(1) # 进入状态 1：网络连接成功，处理通信
while pos == 1:
# 状态 1 ： 用于连接服务器后，发送接收到的服务器数据
try:
# 接收到客户端的数据
data = new_socket.recv(1024)
print(data.decode())
except BaseException:
# 故障时，关闭连接，重新建立连接
new_socket.close()
TCPServer.close() # 关闭套接字
goto(0)
break
else:
# 空数据时，不回显
if (len(data) == 0):
print('接收到空的数据')
new_socket.close()
TCPServer.close() # 关闭套接字
goto(0)
break
else:
# 非空数据回显
new_socket.send(data)
五、下载验证
将ESP32开发板与电脑通过WIFI路由器，连接在同一WiFi网络中，配置电脑上的网络调试助手TCP Client参数，如下图所示，并连接服务器网络，将接收到ESP32开发板服务器发送过来的数据。
与ESP32通过TCP协议相互通信。
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