TCP-UART透传
介绍
TCP-UART透传是一种将TCP数据流直接传输到UART接口的通信方式。它允许用户通过TCP连接将数据发送到远程设备，然后将这些数据通过UART接口发送到本地设备。这种通信方式在需要将远程设备的数据传输到本地设备时非常有用，例如在远程监控和远程控制系统中。
以下是TCP-UART透传的一些主要功能：
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数据传输：TCP-UART透传可以将TCP数据流直接传输到UART接口，实现数据的实时传输。
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远程控制：通过TCP-UART透传，用户可以在远程设备上控制本地设备，例如远程控制机器人、远程控制摄像头、远程控制开关等。
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数据监控：TCP-UART透传可以将远程设备的数据传输到本地设备，实现数据的实时监控。
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数据备份：TCP-UART透传可以将远程设备的数据传输到本地设备，实现数据的实时备份。
TCP和UDP两种传输协议的区别
TCP协议
- 面向连接的协议，在数据传输之前必须建立连接。这意味着在发送数据之前，双方必须进行三次握手（SYN、SYN-ACK、ACK）
- 提供可靠的数据传输，确保数据包按顺序到达，并且没有数据丢失。它通过使用序列号、确认和重传机制来实现这一点。
- 由于需要额外的开销（如确认、重传等），因此传输速度相对较慢。
- 由于TCP头部较大（约20字节），因此有效载荷较小，通常为1460字节（不包括IP头部）。
- 适用于需要可靠传输的应用，如网页浏览、文件传输等。
- 不支持广播和多播。
UDP协议
- 无连接的协议，数据传输之前不需要建立连接。数据包直接发送到目标地址，不保证数据包的顺序或完整性。
- 不保证数据包的顺序或完整性。它不提供确认机制，因此数据包可能会丢失、重复或乱序到达。
- 由于没有这些额外的开销，因此传输速度较快，适用于对时间敏感的应用，如视频流等。
- UDP头部较小（8字节），因此有效载荷较大，通常为65507字节（不包括IP头部）。
- 适用于对实时性要求高、对数据丢失不敏感的应用，如视频流、在线游戏、VoIP等。
- 支持广播和多播。
串口需要做的准备
1.初始化串口
本文示例：串口使用MAIN_UART(uart1)
local uartid = 1 -- 使用uart1，可根据实际设备选取不同的uartid
--初始化 参数都可以根据实施情况修改
uart.setup(
uartid,--串口id
115200,--波特率
8,--数据位
1--停止位
)
2.注册接收数据的回调函数
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。
local uart_rx_buff = zbuff.create(1024) -- 串口接收到的数据
-- 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
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
end
end)
TCP连接
1.建立TCP链接
如果没有验证TCP服务的测试环境，或者连接其他TCP服务器出现了问题，想要另外找一个服务器做对比。 那可以使用合宙自建的TCP/UDP测试服务器 netlab.luatos.com
sys.taskInit(function()
local d1Name = "TCP_TASK"
local ip = "112.125.89.8" -- 连接tcp服务器的ip地址
local port = 43618 -- 连接tcp服务器的端口
-- 等待联网成功
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, nil, nil) -- 此配置为TCP连接，无SSL加密
result = libnet.connect(d1Name, 15000, netCB, ip, port)
if result then
connect_state = true
end
end)
2.TCP下行数据透传发送给串口
local rx_buff = zbuff.create(1024)
succ, param, _, _ = socket.rx(netCB, rx_buff) -- 接收TCP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
3.串口的数据透传发送到TCP服务器
local tx_buff = zbuff.create(1024) -- 发送至tcp服务器的数据
tx_buff:copy(nil, uart_rx_buff) -- 将 uart_rx_buff 串口数据赋值给tcp待发送数据的 tx_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()
完整示例
-- 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 = 47104 -- 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, "helloworld")
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!!!!!
代码运行结果：
