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前言

MicroPython 是 Python 的一種精簡實現，旨在運行于微控制器和嵌入式系統等資源受限的環境中。它提供了一種簡單而強大的方式來編寫和運行 Python 代碼，使開發人員能夠快速地創建各種嵌入式應用程序。

在嵌入式系統中，網絡通信是一個常見的需求，而 TCP（傳輸控制協議）是一種可靠的通信協議，被廣泛用于數據傳輸。在本文中，我們將探討如何使用 MicroPython 創建簡單的 TCP 客戶端和服務器，以實現在嵌入式設備之間進行網絡通信的功能。

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一、連接Wifi

如果你需要使用WIFI，你需要導入network模塊。import network

1.1 創建STA接口

我們可以使用下面這個函數進行創建STA接口，以連接WIFI：

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)

1.2 激活wifi接口

我們可以使用下面這個函數激活wifi接口

wlan.active(True)

1.3 連接WIFI

我們可以使用下面這個函數進行WIFI的連接：

wlan.connect('wifi名稱', '密碼')

1.4 判斷WIFI是否連接

我們可以使用下面這個函數判斷WIFI是否連接成功，成功則返回True：

wlan.isconnected()

1.5 連接WIFI總體代碼

import network
import timewlan = network.WLAN(network.STA_IF)  # 創建一個STA接口，用于連接WiFiwlan.active(True)  # 激活WiFi接口
wlan.connect('WIFI', '123456789')  # 連接到WiFi網絡while not wlan.isconnected():print("Connecting...\n")time.sleep_ms(200)print("Connect ok\n")

二、創建TCP 客戶端

如果你需要使用TCP客戶端，你需要導入usocket模塊 import usocket

2.1 創建套接字

我們可以使用下面這個函數創建一個TCP套接字：

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

2.2 設置TCP服務器的ip地址和端口

我們可以下面這個函數設置ip和端口

server_address = (ip, 8080)  # 假設端口號為 8080

2.3 連接TCP服務器

我們可以使用下面這個函數連接TCP服務器：

sock.connect(server_address)

2.3 發送數據

我們可以使用下面這個函數進行發送數據：

sock.sendall(str)

比如說這樣：

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

2.4 接收數據

我們可以使用下面這個函數接收指定的數據：

sock.recv(recvNum)

例如可以下面這樣：

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

2.5 斷開連接

2.6 示例代碼

import network
import time
import usocketdef ConnectTCP():sock = usocket.socket(usocket.AF_INET, usocket.SOCK_STREAM)server_address = ('192.168.217.197', 8080)  # 假設端口號為 1234sock.connect(server_address)# 在這里可以添加對連接成功的處理邏輯while True:data = sock.recv(1024)print("Received:", data.decode())sock.sendall(data)time.sleep_ms(500)wlan = network.WLAN(network.STA_IF)  # 創建一個STA接口，用于連接WiFi
wlan.disconnect()wlan.active(True)  # 激活WiFi接口
wlan.connect('WIFI', '123456789')  # 連接到WiFi網絡while not wlan.isconnected():print("Connecting...\n")time.sleep_ms(2000)  # 延遲更長一點，確保連接成功print("Connect ok\n")ConnectTCP()  # 在WiFi連接成功后執行TCP連接

三、TCP服務器的創建

3.1 綁定服務器地址和端口號

我們可以使用下面這個函數綁定服務器的地址和端口號：

server_socket.bind((SERVER_HOST, SERVER_PORT))

3.2 開始監聽

我們可以使用下面這個函數進行監聽：

server_socket.listen(1)

3.3 接收客戶端的連接

我們可以使用下面這個函數接收客戶端的連接：

server_socket.accept()

他的返回值為客戶端的socket和客戶端的地址。

我們可以這樣使用：

client_socket, client_address = server_socket.accept()

3.4 發送和接收數據

我們只需要使用accept拿到的客戶端socket使用recv和sendall函數即可

3.5 關閉服務器

我們可以使用下面這個函數關閉服務器:

server.close()

3.6 示例代碼

import usocket# 定義服務器地址和端口
SERVER_HOST = '0.0.0.0'  # 監聽所有可用的網絡接口
SERVER_PORT = 1234# 創建 TCP 服務器套接字
server_socket = usocket.socket(usocket.AF_INET, usocket.SOCK_STREAM)# 綁定服務器地址和端口
server_socket.bind((SERVER_HOST, SERVER_PORT))# 開始監聽傳入的連接
server_socket.listen(1)
print("TCP server is listening on {}:{}".format(SERVER_HOST, SERVER_PORT))while True:# 接受客戶端連接client_socket, client_address = server_socket.accept()print("New connection from:", client_address)try:# 接收客戶端發送的數據data = client_socket.recv(1024)if data:print("Received data:", data.decode())# 發送響應給客戶端client_socket.sendall("Hello from MicroPython TCP server!".encode())else:print("No data received from client.")except Exception as e:print("Error:", e)finally:# 關閉客戶端連接client_socket.close()

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總結

通過本文的學習，我們了解了如何利用 MicroPython 在嵌入式系統中創建 TCP 客戶端和服務器。我們首先介紹了 TCP 協議的基本概念，然后詳細討論了如何使用 MicroPython 的 usocket 模塊實現 TCP 客戶端和服務器。

對于 TCP 客戶端，我們學習了如何創建套接字、連接到服務器、發送和接收數據。而對于 TCP 服務器，我們則了解了如何創建套接字、綁定到特定的端口、監聽連接請求，并在接受連接后進行數據交換。通過這些示例，讀者可以快速上手并應用于自己的嵌入式項目中。

需要注意的是，TCP 通信涉及網絡編程和異步處理，因此在實際應用中可能需要進一步優化和改進。例如，可以使用線程或異步框架來處理多個并發連接，以提高系統的性能和可擴展性。同時，安全性也是需要考慮的重要因素，因此在實際應用中應當采取適當的安全措施，確保數據的機密性和完整性。

總之，MicroPython 為嵌入式網絡編程提供了簡潔而強大的解決方案，使開發人員能夠輕松地構建各種聯網應用。通過深入學習和實踐，我們可以進一步探索和利用 MicroPython 在嵌入式領域的廣闊應用前景。