TCP
一、TCP 概述
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它主要用于在不可靠的网络环境中提供稳定的数据传输服务，确保数据能够按照顺序、无错误地到达接收端。TCP 通过三次握手建立连接，使用滑动窗口进行流量控制，以及通过校验和、确认应答、超时重传等机制来保证数据的可靠性。它是互联网协议套件（TCP/IP 协议族）的核心组成部分，广泛应用于各种网络应用中。
工作原理：
1.1 连接建立：TCP 协议使用三次握手协议来建立连接。
- 客户端发送一个 SYN（同步序列编号）报文给服务端，并携带一个随机生成的初始序列号。
- 服务端收到 SYN 报文后，发送一个 SYN+ACK（同步序列编号 + 确认应答）报文给客户端，表示确认收到了客户端的 SYN 报文，并携带自己的初始序列号。
- 客户端收到服务端的 SYN+ACK 报文后，发送一个 ACK（确认应答）报文给服务端，表示确认收到了服务端的 SYN+ACK 报文。至此，TCP 连接建立完成。
1.2 数据传输：
在连接建立后，双方就可以开始传输数据了。TCP 协议会将应用层发送的数据分割成适当长度的报文段（通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元 MTU 的限制），并为每个报文段分配一个序号。接收端在收到报文段后，会按照序号进行排序，并发送确认应答（ACK）给发送端。如果发送端在合理的往返时延（RTT）内未收到确认应答，则会重传对应的报文段。
1.3 连接释放：TCP 协议使用四次挥手协议来终止连接。
- 客户端发送一个 FIN（结束）报文给服务端，表示自己想要关闭连接。
- 服务端收到 FIN 报文后，发送一个 ACK 报文给客户端，表示确认收到了客户端的 FIN 报文。此时，客户端到服务端的连接关闭，但服务端到客户端的连接仍然打开。
- 服务端在发送完所有剩余数据后，也发送一个 FIN 报文给客户端，表示自己也想要关闭连接。
- 客户端收到服务端的 FIN 报文后，发送一个 ACK 报文给服务端，表示确认收到了服务端的 FIN 报文。至此，TCP 连接完全关闭。
二、准备硬件环境
“古人云：‘工欲善其事，必先利其器。’在深入介绍本功能示例之前，我们首先需要确保以下硬件环境的准备工作已经完成。”
2.1 Air201模组
使用 Air201 模组，如下图所示：
点击链接购买：合宙Air201模组淘宝购买链接 ；
此模组的详细使用说明参考：Air201 产品手册 。
2.2 SIM 卡
请准备一张可正常上网的 SIM 卡，该卡可以是物联网卡或您的个人手机卡。
特别提醒：请确保 SIM 卡未欠费且网络功能正常，以便顺利进行后续操作。
2.3 PC 电脑
请准备一台配备 USB 接口且能够正常上网的电脑。
电脑操作系统为：WIN10以及以上版本的WINDOWS系统。
2.4 数据通信线
请准备一根用于连接 Air201 模组和 PC 电脑的数据线，该数据线将实现业务逻辑的控制与交互。
- USB 数据线（其一端为 Type-C 接口，用于连接 Air201 模组）。通常，这种数据线的外观如下示意图所示：
普通的手机 USB 数据线一般都可以直接使用；
- 数据线是 USB 转 TTL 串口线。通常，这种数据线的外观如下示意图所示：
在本教程中，我们将采用以下数据线配置进行测试和数据查看：
- 第一种：USB 数据线：此数据线不仅用于为测试板供电，还用于查看数据日志。其一端为 Type-C 接口，连接 Air201模组；另一端为标准 USB 接口，连接 PC 电脑。
- 第二种：USB 转 TTL 串口线：此数据线主要用于 TCP-UART 数据的查看。其一端为 USB 接口，连接 PC 电脑；另一端为 TTL 串口接口，连接Air201模组，以便进行串口通信和数据传输。
2.5 组装硬件环境
2.5.1 请按照 SIM 卡槽上的指示方向正确插入 SIM 卡，务必确保插入方向正确，避免插反导致损坏！
通常，插入 SIM 卡的步骤如下：
- 将 SIM 卡的金属接触面朝下，对准卡槽的开口。
- 用力平稳地将 SIM 卡推入卡槽，直至推到最底端，表示 SIM 卡已正确安装到位。
2.5.2 USB 数据线，连接电脑和 Air201 模组，如下图所示：
三、准备软件环境
“凡事预则立，不预则废。”在详细阐述本功能示例之前，我们需先精心筹备好以下软件环境。
3.1 Luatools 工具
要想烧录 LuatOS 固件到 4G 模组中，需要用到合宙的强大的调试工具：Luatools；
下载地址：Luatools v3 下载调试工具。
Luatools 工具集具备以下几大核心功能：
- 一键获取最新固件：自动连接合宙服务器，轻松下载最新的合宙模组固件。
- 固件与脚本烧录：便捷地将固件及脚本文件烧录至目标模组中。
- 串口日志管理：实时查看模组通过串口输出的日志信息，并支持保存功能。
- 串口调试助手：提供简洁的串口调试界面，满足基本的串口通信测试需求。
Luatools 下载之后， 无需安装， 解压到你的硬盘，点击 Luatools_v3.exe 运行，出现如下界面，就代表 Luatools 安装成功了：
3.2 烧录代码
首先要说明一点： 脚本代码， 要和固件的LuatOS-SoC_V2002_Air201.soc文件一起烧录。
整体压缩文件：内含有 文件一：Core 固件 和 文件一：TCP-UART 脚本文件 文件二：TCP 单向认证脚本文件
文件三：TCP 断链续连 ，如下图所示。
3.2.1 压缩文件：完整文件包
3.2.2 压缩包内部文件
文件一：Core 固件
文件二：TCP-UART 脚本文件
文件三：TCP 单向认证 脚本文件
文件四：TCP 断链续连 脚本文件
3.2.3 找到烧录的固件文件
官网下载,底层 core 下载地址：LuatOS 底层 core 注：本 demo 使用如图所示固件
3.2.4 正确连接电脑和 4G 模组电路板
使用带有数据通信功能的数据线，不要使用仅有充电功能的数据线；
3.2.5 识别 4G 模组的 BOOT 引脚
Air201进入boot下载模式，烧录固件和程序，需要将预留的测试点（Air201板子 B面图） 的BOOT 上拉到vdd_ext（A面USB旁边），之后上电开机，即可进入下载模式，下载完程序后将boot脚悬空。
Air201板子 A面图
Air201板子 B面图
3.2.6 识别电脑的正确端口
判断是否进入 BOOT 模式：模块上电，此时在电脑的设备管理器中，查看串口设备， 会出现一个端口表示进入了 BOOT 下载模式，如下图所示：
一旦进入了boot下载模式，表示硬件连接上已经处于就绪状态，此时就可以使用Luatools工具进行烧录了！
3.2.7 新建项目
首先，确保你的 Luatools 的版本大于或者等于 3.0.6 版本.
在 Luatools 的左上角上有版本显示的，如图所示：
Luatools 版本没问题的话， 就点击 Luatools 右上角的“项目管理测试”按钮，如下图所示：
这时会弹出项目管理和烧录管理的对话框，如下图：
3.2.8 开始烧录
选择 201板子对应的底层 core 和刚改的 main.lua 脚本文件。下载到板子中。
点击下载后，我们需要进入 BOOT 模式才能正常下载。
如下载成功会提示下载成功，如下所示：
3.3 合宙 TCP/UDP web 测试工具
为了方便测试，合宙提供了免费的不可商用的 TCP/UDP web 测试工具：合宙 TCP/UDP web 工具 (luatos.com)
详细使用说明参考：合宙 TCP/UDP web 测试工具使用说明 。
3.4 PC 端串口工具
本示例中使用的是sscom 串口工具，硬件使用的连接扩展板，直接接入板子上的main_uart串口。
3.4.1 SSCOM 工具设置：初始配置
四、TCP-UART 透传实现的概述
本小节教你怎么使用 LuatOS脚本语言，就可以让合宙 4G 模组连接上一个 TCP 服务器，并且模组和服务器之间实现数据的双向传输！
4.1 本教程实现的功能定义：
- 通过网页端启动一个 TCP 服务器；
- 4G 模组插卡开机后，连接上 TCP 服务器；
- 4G 模组向 TCP 服务器发送 "TCP CONNECT"，服务器可以收到数据并且在网页端显示；
- TCP 服务器网页端向 4G 模组发送
data from TCP server，4G 模组可以收到数据并且通过串口输出显示；
4.2 文章内容引用
- 201模组软硬件资料 ： Air201 产品手册
- 以上接口函数不做详细介绍，可通过此链接查看具体介绍：socket - 网络接口 - LuatOS 文档
4.3 核心脚本代码详解
4.3.1 串口初始化
本文示例：串口使用 MAIN_UART(uart1)
--初始化
local uartid = 1 -- 根据实际设备选取不同的uartid
uart.setup(
uartid,--串口id
115200,--波特率
8,--数据位
1--停止位
)
4.3.2 数据接收回调：搭建响应桥梁
这里使用 uart.rx 接口，和以 zbuff 的方式存储从 uart1 外部串口收到的数据 -- 收取数据会触发回调, 这里的"receive" 是固定值不要修改。。
uart.on(uartid, "receive", function(id, len)
while true do
-- 接收串口收到的数据，并赋值到uart_rx_buff
local len = uart.rx(id, uart_rx_buff)
if len <= 0 then -- 接收到的字节长度为0 则退出
break
end
-- 如果已经在线了，则发送socket.EVENT消息来打断任务里的阻塞等待状态，让任务循环继续
if connect_state then
sys_send(taskName, socket.EVENT, 0)
end
end
end)
4.3.3 TCP 网络配置：铺就数据通道
----------------------------------------------网络配置-------------------------------------------------
local libnet = require "libnet" -- libnet库，支持tcp、udp协议所用的同步阻塞接口
local ip = "112.125.89.8" -- 连接TCP服务器的ip地址
local port = 46244 -- 连接TCP服务器的端口
local netCB = nil -- socket服务的回调函数
local connect_state = false -- 连接状态 true:已连接 false:未连接
local protocol = false -- 通讯协议 true:UDP协议 false:TCP协议
local ssl = false -- 加密传输 true:加密 false:不加密
local tx_buff = zbuff.create(1024) -- 发送至TCP服务器的数据
=======================================================
sys.waitUntil("IP_READY") -- 等待联网成功
netCB = socket.create(nil, taskName) -- 创建socket对象
socket.debug(netCB, true) -- 打开调试日志
socket.config(netCB, nil, protocol, ssl) -- 此配置为TCP连接，无SSL加密
4.3.4 TCP 至串口透传：数据无缝流转
succ, param, _, _ = socket.rx(netCB, rx_buff) -- 接收数据
if not succ then
log.info("服务器断开了", succ, param, ip, port)
break
end
if rx_buff:used() > 0 then
log.info("收到服务器数据，长度", rx_buff:used())
uart.tx(uartid, rx_buff) -- 从服务器收到的数据转发 从串口输出
rx_buff:del()
end
4.3.5 串口至 TCP 反透传：信息双向传递
tx_buff:copy(nil, uart_rx_buff) -- 将串口数据赋值给TCP待发送数据的buff中
uart_rx_buff:del() -- 清除串口buff的数据长度
if tx_buff:used() > 0 then
log.info("发送到服务器数据，长度", tx_buff:used())
local result = libnet.tx(taskName, 0, netCB, tx_buff) -- 发送数据
if not result then
log.info("发送失败了", result, param)
break
end
end
tx_buff:del()
4.4 成果演示与深度解析：视频 + 图文全面展示
4.4.1 成果运行精彩呈现
4.4.2 演示视频生动展示
4.4.3 完整实例深度剖析
-- LuaTools需要PROJECT和VERSION这两个信息
PROJECT = "uart_tcp"
VERSION = "1.0.0"
log.info("main", PROJECT, VERSION)
-- 引入必要的库文件(lua编写), 内部库不需要require
sys = require("sys")
_G.sysplus = require("sysplus")
local taskName = "TCP_TASK" -- sysplus库用到的任务名称，也作为任务id
if wdt then
--添加硬狗防止程序卡死，在支持的设备上启用这个功能
wdt.init(9000)--初始化watchdog设置为9s
sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000)--3s喂一次狗
end
local uartid = 1 -- 根据实际设备选取不同的uartid
local uart_rx_buff = zbuff.create(1024) -- 串口接收到的数据
local libnet = require "libnet" -- libnet库，支持tcp、udp协议所用的同步阻塞接口
local ip = "112.125.89.8" -- 连接tcp服务器的ip地址
local port = 46244 -- 连接tcp服务器的端口
local netCB = nil -- socket服务的回调函数
local connect_state = false -- 连接状态 true:已连接 false:未连接
local protocol = false -- 通讯协议 true:UDP协议 false:TCP协议
local ssl = false -- 加密传输 true:加密 false:不加密
local tx_buff = zbuff.create(1024) -- 发送至tcp服务器的数据
local rx_buff = zbuff.create(1024) -- 从tcp服务器接收到的数据
--初始化
uart.setup(
uartid,--串口id
115200,--波特率
8,--数据位
1--停止位
)
function TCP_TASK()
-- 打印一下连接的目标ip和端口号
log.info("connect ip: ", ip, "port:", port)
sys.waitUntil("IP_READY") -- 等待联网成功
netCB = socket.create(nil, taskName) -- 创建socket对象
socket.debug(netCB, true) -- 打开调试日志
socket.config(netCB, nil, protocol, ssl) -- 此配置为TCP连接，无SSL加密
-- 串口和TCP服务器的交互逻辑
while true do
-- 连接服务器，返回是否连接成功
result = libnet.connect(taskName, 15000, netCB, ip, port)
-- 收取数据会触发回调, 这里的"receive" 是固定值不要修改。
uart.on(uartid, "receive", function(id, len)
while true do
local len = uart.rx(id, uart_rx_buff) -- 接收串口收到的数据，并赋值到uart_rx_buff
if len <= 0 then -- 接收到的字节长度为0 则退出
break
end
-- 如果已经在线了，则发送socket.EVENT消息来打断任务里的阻塞等待状态，让任务循环继续
if connect_state then
sys_send(taskName, socket.EVENT, 0)
end
end
end)
-- 如果连接成功，则改变连接状态参数，并且随便发一条数据到服务器，看服务器能不能收到
if result then
connect_state = true
libnet.tx(taskName, 0, netCB, "TCP CONNECT")
end
-- 连接上服务器后，等待处理接收服务器下行至模块的数据 和 发送串口的数据到服务器
while result do
succ, param, _, _ = socket.rx(netCB, rx_buff) -- 接收数据
if not succ then
log.info("服务器断开了", succ, param, ip, port)
break
end
if rx_buff:used() > 0 then
log.info("收到服务器数据，长度", rx_buff:used())
uart.tx(uartid, rx_buff) -- 从服务器收到的数据转发 从串口输出
rx_buff:del()
end
tx_buff:copy(nil, uart_rx_buff) -- 将串口数据赋值给tcp待发送数据的buff中
uart_rx_buff:del() -- 清除串口buff的数据长度
if tx_buff:used() > 0 then
log.info("发送到服务器数据，长度", tx_buff:used())
local result = libnet.tx(taskName, 0, netCB, tx_buff) -- 发送数据
if not result then
log.info("发送失败了", result, param)
break
end
end
tx_buff:del()
-- 如果zbuff对象长度超出，需要重新分配下空间
if uart_rx_buff:len() > 1024 then
uart_rx_buff:resize(1024)
end
if tx_buff:len() > 1024 then
tx_buff:resize(1024)
end
if rx_buff:len() > 1024 then
rx_buff:resize(1024)
end
log.info(rtos.meminfo("sys")) -- 打印系统内存
-- 阻塞等待新的消息到来，比如服务器下发，串口接收到数据
result, param = libnet.wait(taskName, 15000, netCB)
if not result then
log.info("服务器断开了", result, param)
break
end
end
-- 服务器断开后的行动，由于while true的影响，所以会再次重新执行进行 重新连接。
connect_state = false
libnet.close(d1Name, 5000, netCB)
tx_buff:clear(0)
rx_buff:clear(0)
sys.wait(1000)
end
end
-- libnet库依赖于sysplus，所以只能通过sysplus.taskInitEx创建的任务函数中运行
sysplus.taskInitEx(TCP_TASK, taskName, netCB)
-- 用户代码已结束---------------------------------------------
-- 结尾总是这一句
sys.run()
-- sys.run()之后后面不要加任何语句!!!!!
五、TCP 单向认证
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）本身是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，它并不直接涉及认证过程。然而，在 TCP 连接的基础上，可以实现各种安全机制，其中包括认证。在网络通信中，“单向认证”指的是只对通信某一方的身份合法性进行认证。
本小节教你怎么使用 LuatOS脚本语言，就可以让合宙 4G 模组和 TCP 服务器进行单向认证
5.1 本教程实现的功能定义：
- 通过网页端启动一个 TCP 服务器；
- 4G 模组插卡开机后，连接上 TCP 服务器；
- 4G 模组向 TCP 服务器发送 "TCP CONNECT"，服务器可以收到数据并且在网页端显示；
- TCP 服务器网页端向 4G 模组发送
data from TCP server，4G 模组可以收到数据并且通过串口输出显示；
5.2 文章内容引用
- 201 模组软硬件资料 ： Air201 产品手册
- 以上接口函数不做详细介绍，可通过此链接查看具体介绍：socket - 网络接口 - LuatOS 文档
5.3 核心脚本代码详解
5.3.1 串口初始化
本文示例：串口使用 MAIN_UART(uart1)
--初始化
local uartid = 1 -- 根据实际设备选取不同的uartid
uart.setup(
uartid,--串口id
115200,--波特率
8,--数据位
1--停止位
)
5.3.2 数据接收回调：搭建响应桥梁
这里使用 uart.rx 接口,和以 zbuff 的方式存储从 uart1 外部串口收到的数据 -- 收取数据会触发回调, 这里的"receive" 是固定值不要修改。
uart.on(uartid, "receive", function(id, len)
while true do
-- 接收串口收到的数据，并赋值到uart_rx_buff
local len = uart.rx(id, uart_rx_buff)
if len <= 0 then -- 接收到的字节长度为0 则退出
break
end
-- 如果已经在线了，则发送socket.EVENT消息来打断任务里的阻塞等待状态，让任务循环继续
if connect_state then
sys_send(taskName, socket.EVENT, 0)
end
end
end)
5.3.3 TCP 网络配置：铺就数据通道--------注：SSL 填写 true
----------------------------------------------网络配置-------------------------------------------------
local libnet = require "libnet" -- libnet库，支持tcp、udp协议所用的同步阻塞接口
local ip = "112.125.89.8" -- 连接TCP服务器的ip地址
local port = 46244 -- 连接TCP服务器的端口
local netCB = nil -- socket服务的回调函数
local connect_state = false -- 连接状态 true:已连接 false:未连接
local protocol = false -- 通讯协议 true:UDP协议 false:TCP协议
local ssl = true** ** -- 加密传输 true:加密 false:不加密
local tx_buff = zbuff.create(1024) -- 发送至TCP服务器的数据
=======================================================
sys.waitUntil("IP_READY") -- 等待联网成功
netCB = socket.create(nil, taskName) -- 创建socket对象
socket.debug(netCB, true) -- 打开调试日志
socket.config(netCB, nil, protocol, ssl) -- 此配置为TCP连接，无SSL加密
5.3.4 TCP 至串口透传：数据无缝流转
succ, param, _, _ = socket.rx(netCB, rx_buff) -- 接收数据
if not succ then
log.info("服务器断开了", succ, param, ip, port)
break
end
if rx_buff:used() > 0 then
log.info("收到服务器数据，长度", rx_buff:used())
uart.tx(uartid, rx_buff) -- 从服务器收到的数据转发 从串口输出
rx_buff:del()
end
5.3.5 串口至 TCP 反透传：信息双向传递
tx_buff:copy(nil, uart_rx_buff) -- 将串口数据赋值给TCP待发送数据的buff中
uart_rx_buff:del() -- 清除串口buff的数据长度
if tx_buff:used() > 0 then
log.info("发送到服务器数据，长度", tx_buff:used())
local result = libnet.tx(taskName, 0, netCB, tx_buff) -- 发送数据
if not result then
log.info("发送失败了", result, param)
break
end
end
tx_buff:del()
5.4 成果演示与深度解析：视频 + 图文全面展示
5.4.1 成果运行精彩呈现
5.4.2 演示视频生动展示
5.4.3 完整实例深度剖析
-- main.lua文件
-- LuaTools需要PROJECT和VERSION这两个信息
PROJECT = "uart_tcp"
VERSION = "1.0.0"
log.info("main", PROJECT, VERSION)
-- 引入必要的库文件(lua编写), 内部库不需要require
sys = require("sys")
_G.sysplus = require("sysplus")
local taskName = "TCP_TASK" -- sysplus库用到的任务名称，也作为任务id
if wdt then
--添加硬狗防止程序卡死，在支持的设备上启用这个功能
wdt.init(9000)--初始化watchdog设置为9s
sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000)--3s喂一次狗
end
local uartid = 1 -- 根据实际设备选取不同的uartid
local uart_rx_buff = zbuff.create(1024) -- 串口接收到的数据
local libnet = require "libnet" -- libnet库，支持tcp、udp协议所用的同步阻塞接口
local ip = "112.125.89.8" -- 连接tcp服务器的ip地址
local port = 46428 -- 连接tcp服务器的端口
local netCB = nil -- socket服务的回调函数
local connect_state = false -- 连接状态 true:已连接 false:未连接
local protocol = false -- 通讯协议 true:UDP协议 false:TCP协议
local ssl = true -- 加密传输 true:加密 false:不加密
local tx_buff = zbuff.create(1024) -- 发送至tcp服务器的数据
local rx_buff = zbuff.create(1024) -- 从tcp服务器接收到的数据
--初始化
uart.setup(
uartid,--串口id
115200,--波特率
8,--数据位
1--停止位
)
function TCP_TASK()
-- 打印一下连接的目标ip和端口号
log.info("connect ip: ", ip, "port:", port)
sys.waitUntil("IP_READY") -- 等待联网成功
netCB = socket.create(nil, taskName) -- 创建socket对象
socket.debug(netCB, true) -- 打开调试日志
socket.config(netCB, nil, protocol, ssl) -- 此配置为TCP连接，无SSL加密
-- 串口和TCP服务器的交互逻辑
while true do
-- 连接服务器，返回是否连接成功
result = libnet.connect(taskName, 15000, netCB, ip, port)
-- 收取数据会触发回调, 这里的"receive" 是固定值不要修改。
uart.on(uartid, "receive", function(id, len)
while true do
local len = uart.rx(id, uart_rx_buff) -- 接收串口收到的数据，并赋值到uart_rx_buff
if len <= 0 then -- 接收到的字节长度为0 则退出
break
end
-- 如果已经在线了，则发送socket.EVENT消息来打断任务里的阻塞等待状态，让任务循环继续
if connect_state then
sys_send(taskName, socket.EVENT, 0)
end
end
end)
-- 如果连接成功，则改变连接状态参数，并且随便发一条数据到服务器，看服务器能不能收到
if result then
connect_state = true
libnet.tx(taskName, 0, netCB, "TCP CONNECT")
end
-- 连接上服务器后，等待处理接收服务器下行至模块的数据 和 发送串口的数据到服务器
while result do
succ, param, _, _ = socket.rx(netCB, rx_buff) -- 接收数据
if not succ then
log.info("服务器断开了", succ, param, ip, port)
break
end
if rx_buff:used() > 0 then
log.info("收到服务器数据，长度", rx_buff:used())
uart.tx(uartid, rx_buff) -- 从服务器收到的数据转发 从串口输出
rx_buff:del()
end
tx_buff:copy(nil, uart_rx_buff) -- 将串口数据赋值给tcp待发送数据的buff中
uart_rx_buff:del() -- 清除串口buff的数据长度
if tx_buff:used() > 0 then
log.info("发送到服务器数据，长度", tx_buff:used())
local result = libnet.tx(taskName, 0, netCB, tx_buff) -- 发送数据
if not result then
log.info("发送失败了", result, param)
break
end
end
tx_buff:del()
-- 如果zbuff对象长度超出，需要重新分配下空间
if uart_rx_buff:len() > 1024 then
uart_rx_buff:resize(1024)
end
if tx_buff:len() > 1024 then
tx_buff:resize(1024)
end
if rx_buff:len() > 1024 then
rx_buff:resize(1024)
end
log.info(rtos.meminfo("sys")) -- 打印系统内存
-- 阻塞等待新的消息到来，比如服务器下发，串口接收到数据
result, param = libnet.wait(taskName, 15000, netCB)
if not result then
log.info("服务器断开了", result, param)
break
end
end
-- 服务器断开后的行动，由于while true的影响，所以会再次重新执行进行 重新连接。
connect_state = false
libnet.close(d1Name, 5000, netCB)
tx_buff:clear(0)
rx_buff:clear(0)
sys.wait(1000)
end
end
-- libnet库依赖于sysplus，所以只能通过sysplus.taskInitEx创建的任务函数中运行
sysplus.taskInitEx(TCP_TASK, taskName, netCB)
-- 用户代码已结束---------------------------------------------
-- 结尾总是这一句
sys.run()
-- sys.run()之后后面不要加任何语句!!!!!
六、TCP 双向认证
（待更新）
七、TCP 断链续连
TCP（传输控制协议）确保数据在网络中可靠传输。当 TCP 连接因网络问题、设备故障等原因断开时，需要重新建立连接以继续数据传输。
7.1 本教程实现的功能定义：
断链：TCP 连接断开，可能由于网络不稳定、设备故障等。
续链：重新建立 TCP 连接。通常通过“三次握手”过程：
- 客户端请求连接。
- 服务器响应并同意连接。
- 客户端确认连接建立。
7.2 文章内容引用
- 201 模组软硬件资料 ： Air201 产品手册
- 以上接口函数不做详细介绍，可通过此链接查看具体介绍：socket - 网络接口 - LuatOS 文档
7.3 核心脚本代码详解
7.3.1 串口初始化
本文示例：串口使用 MAIN_UART(uart1)
--初始化
local uartid = 1 -- 根据实际设备选取不同的uartid
uart.setup(
uartid,--串口id
115200,--波特率
8,--数据位
1--停止位
)
7.3.2 数据接收回调：搭建响应桥梁
这里使用 uart.rx 接口，和以 zbuff 的方式存储从 uart1 外部串口收到的数据 -- 收取数据会触发回调, 这里的"receive" 是固定值不要修改。
uart.on(uartid, "receive", function(id, len)
while true do
-- 接收串口收到的数据，并赋值到uart_rx_buff
local len = uart.rx(id, uart_rx_buff)
if len <= 0 then -- 接收到的字节长度为0 则退出
break
end
-- 如果已经在线了，则发送socket.EVENT消息来打断任务里的阻塞等待状态，让任务循环继续
if connect_state then
sys_send(taskName, socket.EVENT, 0)
end
end
end)
7.3.3 TCP 网络配置：铺就数据通道--------注：需要认证 SSL 填写：true，不需要 填写： false。
----------------------------------------------网络配置-------------------------------------------------
local libnet = require "libnet" -- libnet库，支持tcp、udp协议所用的同步阻塞接口
local ip = "112.125.89.8" -- 连接TCP服务器的ip地址
local port = 46244 -- 连接TCP服务器的端口
local netCB = nil -- socket服务的回调函数
local connect_state = false -- 连接状态 true:已连接 false:未连接
local protocol = false -- 通讯协议 true:UDP协议 false:TCP协议
local ssl = true** ** -- 加密传输 true:加密 false:不加密
local tx_buff = zbuff.create(1024) -- 发送至TCP服务器的数据
=======================================================
sys.waitUntil("IP_READY") -- 等待联网成功
netCB = socket.create(nil, taskName) -- 创建socket对象
socket.debug(netCB, true) -- 打开调试日志
socket.config(netCB, nil, protocol, ssl) -- 此配置为TCP连接，无SSL加密
7.3.4 TCP 至串口透传：数据无缝流转
succ, param, _, _ = socket.rx(netCB, rx_buff) -- 接收数据
if not succ then
log.info("服务器断开了", succ, param, ip, port)
break
end
if rx_buff:used() > 0 then
log.info("收到服务器数据，长度", rx_buff:used())
uart.tx(uartid, rx_buff) -- 从服务器收到的数据转发 从串口输出
rx_buff:del()
end
7.3.5 串口至 TCP 反透传：信息双向传递
tx_buff:copy(nil, uart_rx_buff) -- 将串口数据赋值给TCP待发送数据的buff中
uart_rx_buff:del() -- 清除串口buff的数据长度
if tx_buff:used() > 0 then
log.info("发送到服务器数据，长度", tx_buff:used())
local result = libnet.tx(taskName, 0, netCB, tx_buff) -- 发送数据
if not result then
log.info("发送失败了", result, param)
break
end
end
tx_buff:del()
7.3.6 断链续连
while true do
-- 连接服务器，返回是否连接成功
result = libnet.connect(taskName, 15000, netCB, ip, port)
-- 收取数据会触发回调, 这里的"receive" 是固定值不要修改。
uart.on(uartid, "receive", function(id, len)
while true do
local len = uart.rx(id, uart_rx_buff) -- 接收串口收到的数据，并赋值到uart_rx_buff
if len <= 0 then -- 接收到的字节长度为0 则退出
break
end
-- 如果已经在线了，则发送socket.EVENT消息来打断任务里的阻塞等待状态，让任务循环继续
if connect_state then
sys_send(taskName, socket.EVENT, 0)
end
end
end)
-- 如果连接成功，则改变连接状态参数，并且随便发一条数据到服务器，看服务器能不能收到
if result then
connect_state = true
libnet.tx(taskName, 0, netCB, "TCP CONNECT")
end
-- 连接上服务器后，等待处理接收服务器下行至模块的数据 和 发送串口的数据到服务器
while result do
succ, param, _, _ = socket.rx(netCB, rx_buff) -- 接收数据
if not succ then
log.info("服务器断开了", succ, param, ip, port)
break
end
if rx_buff:used() > 0 then
log.info("收到服务器数据，长度", rx_buff:used())
uart.tx(uartid, rx_buff) -- 从服务器收到的数据转发 从串口输出
rx_buff:del()
end
tx_buff:copy(nil, uart_rx_buff) -- 将串口数据赋值给tcp待发送数据的buff中
uart_rx_buff:del() -- 清除串口buff的数据长度
if tx_buff:used() > 0 then
log.info("发送到服务器数据，长度", tx_buff:used())
local result = libnet.tx(taskName, 0, netCB, tx_buff) -- 发送数据
if not result then
log.info("发送失败了", result, param)
break
end
end
tx_buff:del()
-- 如果zbuff对象长度超出，需要重新分配下空间
if uart_rx_buff:len() > 1024 then
uart_rx_buff:resize(1024)
end
if tx_buff:len() > 1024 then
tx_buff:resize(1024)
end
if rx_buff:len() > 1024 then
rx_buff:resize(1024)
end
log.info(rtos.meminfo("sys")) -- 打印系统内存
-- 阻塞等待新的消息到来，比如服务器下发，串口接收到数据
result, param = libnet.wait(taskName, 15000, netCB)
if not result then
log.info("服务器断开了", result, param)
break
end
end
-- 服务器断开后的行动，由于while true的影响，所以会再次重新执行进行 重新连接。
7.4 成果演示与深度解析：视频 + 图文全
7.4.1 成果运行精彩呈现
7.4.2 演示视频生动展示
7.4.3 完整实例深度剖析
-- main.lua文件
-- LuaTools需要PROJECT和VERSION这两个信息
PROJECT = "uart_tcp"
VERSION = "1.0.0"
log.info("main", PROJECT, VERSION)
-- 引入必要的库文件(lua编写), 内部库不需要require
sys = require("sys")
_G.sysplus = require("sysplus")
local taskName = "TCP_TASK" -- sysplus库用到的任务名称，也作为任务id
if wdt then
--添加硬狗防止程序卡死，在支持的设备上启用这个功能
wdt.init(9000)--初始化watchdog设置为9s
sys.timerLoopStart(wdt.feed, 3000)--3s喂一次狗
end
local uartid = 1 -- 根据实际设备选取不同的uartid
local uart_rx_buff = zbuff.create(1024) -- 串口接收到的数据
local libnet = require "libnet" -- libnet库，支持tcp、udp协议所用的同步阻塞接口
local ip = "112.125.89.8" -- 连接tcp服务器的ip地址
local port = 47494 -- 连接tcp服务器的端口
local netCB = nil -- socket服务的回调函数
local connect_state = false -- 连接状态 true:已连接 false:未连接
local protocol = false -- 通讯协议 true:UDP协议 false:TCP协议
local ssl = false -- 加密传输 true:加密 false:不加密
local tx_buff = zbuff.create(1024) -- 发送至tcp服务器的数据
local rx_buff = zbuff.create(1024) -- 从tcp服务器接收到的数据
--初始化
uart.setup(
uartid,--串口id
115200,--波特率
8,--数据位
1--停止位
)
function TCP_TASK()
-- 打印一下连接的目标ip和端口号
log.info("connect ip: ", ip, "port:", port)
sys.waitUntil("IP_READY") -- 等待联网成功
netCB = socket.create(nil, taskName) -- 创建socket对象
socket.debug(netCB, true) -- 打开调试日志
socket.config(netCB, nil, protocol, ssl) -- 此配置为TCP连接，无SSL加密
-- 串口和TCP服务器的交互逻辑
while true do
-- 连接服务器，返回是否连接成功
result = libnet.connect(taskName, 15000, netCB, ip, port)
-- 收取数据会触发回调, 这里的"receive" 是固定值不要修改。
uart.on(uartid, "receive", function(id, len)
while true do
local len = uart.rx(id, uart_rx_buff) -- 接收串口收到的数据，并赋值到uart_rx_buff
if len <= 0 then -- 接收到的字节长度为0 则退出
break
end
-- 如果已经在线了，则发送socket.EVENT消息来打断任务里的阻塞等待状态，让任务循环继续
if connect_state then
sys_send(taskName, socket.EVENT, 0)
end
end
end)
-- 如果连接成功，则改变连接状态参数，并且随便发一条数据到服务器，看服务器能不能收到
if result then
connect_state = true
libnet.tx(taskName, 0, netCB, "TCP CONNECT")
end
-- 连接上服务器后，等待处理接收服务器下行至模块的数据 和 发送串口的数据到服务器
while result do
succ, param, _, _ = socket.rx(netCB, rx_buff) -- 接收数据
if not succ then
log.info("服务器断开了", succ, param, ip, port)
break
end
if rx_buff:used() > 0 then
log.info("收到服务器数据，长度", rx_buff:used())
uart.tx(uartid, rx_buff) -- 从服务器收到的数据转发 从串口输出
rx_buff:del()
end
tx_buff:copy(nil, uart_rx_buff) -- 将串口数据赋值给tcp待发送数据的buff中
uart_rx_buff:del() -- 清除串口buff的数据长度
if tx_buff:used() > 0 then
log.info("发送到服务器数据，长度", tx_buff:used())
local result = libnet.tx(taskName, 0, netCB, tx_buff) -- 发送数据
if not result then
log.info("发送失败了", result, param)
break
end
end
tx_buff:del()
-- 如果zbuff对象长度超出，需要重新分配下空间
if uart_rx_buff:len() > 1024 then
uart_rx_buff:resize(1024)
end
if tx_buff:len() > 1024 then
tx_buff:resize(1024)
end
if rx_buff:len() > 1024 then
rx_buff:resize(1024)
end
log.info(rtos.meminfo("sys")) -- 打印系统内存
-- 阻塞等待新的消息到来，比如服务器下发，串口接收到数据
result, param = libnet.wait(taskName, 15000, netCB)
if not result then
log.info("服务器断开了", result, param)
break
end
end
-- 服务器断开后的行动，由于while true的影响，所以会再次重新执行进行 重新连接。
connect_state = false
libnet.close(d1Name, 5000, netCB)
tx_buff:clear(0)
rx_buff:clear(0)
sys.wait(1000)
end
end
-- libnet库依赖于sysplus，所以只能通过sysplus.taskInitEx创建的任务函数中运行
sysplus.taskInitEx(TCP_TASK, taskName, netCB)
-- 用户代码已结束---------------------------------------------
-- 结尾总是这一句
sys.run()
-- sys.run()之后后面不要加任何语句!!!!!
八、TCP 低功耗唤醒
（待更新）
九、总结
TCP（传输控制协议）和 UDP（用户数据报协议）是 OSI 模型中运输层的两种协议。TCP 是面向连接的可靠传输协议，通过复杂的拥塞控制和重传机制确保数据无差错、不丢失、不重复且有序地到达；而 UDP 则是无连接的不可靠传输协议，它尽最大努力交付数据，不保证数据的可靠性，但具有较好的实时性和较高的工作效率，适用于对高速传输和实时性要求较高的通信场景。
十、常见问题
sys.waitUntil("IP_READY") -- 等待联网成功
好多新入手的可能看到此函数 不理解 在整个脚本里面没有发布此事件 sys.publish（"IP_READY"） 为什么 后面还联网成功了？
此处解释一下 模组上电以后固件内部联网成功以后会自动发布 sys.publish（"IP_READY")。
十一、扩展
11.1 TCP 单向认证
- 定义：单向认证是指在通信过程中，只有一方（通常是服务器）对另一方（通常是客户端）进行身份验证。
- 应用：在 TCP 连接中，单向认证常用于客户端向服务器发起请求时，服务器验证客户端的身份。
- 特点：实现简单，但安全性相对较低，因为只验证了一方的身份。
11.2 TCP 双向认证
- 定义：双向认证是指通信双方都需要对对方进行身份验证，只有双方都通过对方的认证请求时，通信才会被允许。
- 应用：在需要高安全性的场景中，如金融服务、医疗信息传输等，TCP 双向认证被广泛应用。
- 特点：安全性高，但实现复杂，且可能带来一定的性能开销。
11.3 获取或设置 APN
注：专属可需要添加白名单才能使用
1. 在 LuatOS 脚本中，使用 mobile.setApn("<APN>") 函数来设置 APN。 2. 调用 mobile.connect() 函数来激活网络连接。 3. 使用 mobile.getIp() 函数来查询设备的 IP 地址，确认连接状态
mobile.apn(index, cid, new_apn_name, user_name, password, ip_type, protocol)
获取或设置APN，设置APN必须在入网前就设置好，比如在SIM卡识别完成前就设置好
**参数**
传入值类型 解释
int 编号,默认0. 在支持双卡的模块上才会出现0或1的情况
int cid, 默认0，如果要用非默认APN来激活，必须>0
string 新的APN,不填就是获取APN, 填了就是设置APN, 是否支持设置取决于底层实现
string 新的APN的username,如果APN不是空,那必须填写,如果没有留个空字符串””。如果APN是空的，那可以nil
string 新的APN的password,如果APN不是空,那必须填写,如果没有留个空字符串””。如果APN是空的，那可以nil
int 激活APN时的IP TYPE,1=IPV4 2=IPV6 3=IPV4V6,默认是1
int 激活APN时,如果需要username和password,就要写鉴权协议类型,1~3,默认3,代表1和2都尝试一下。不需要鉴权的写0
boolean 是否删除APN,true是,其他都否,只有参数3新的APN不是string的时候才有效果
**返回值**
返回值类型 解释
string 获取到的默认APN值,失败返回nil
例子：
mobile.apn(0,1,"cmiot","","",nil,0) -- 移动公网卡设置APN为cmiot,一般不用设置mobile.apn(0,1,"name","user","password",nil,3) -- 专网卡设置的demo，name，user，password联系卡商获取