socket通信——多角度控制LED灯亮灭

今天以物联网网关（网关链接）以服务器，在多个客户端就做一个非常简单的功能：点亮或熄灭网关上的LED灯。目前想到了三种方式，分别是：TCP&UDP测试工具、自编Java客户端和Mono
Android客户端。相信这会很有意思的。

1、服务器端

在使用或编写客户端之前，首先来看看服务器端代码，其专门通过串口烧进网关内部

OutputPort led = new OutputPort((Cpu.Pin)GPIO_NAMES.PF8, false);

Socket sc;
Socket ss = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//创建tcp套接字
IPEndPoint iep = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.13.200"), 8888);//网关IP已静态配置，端口自选
try
{
	ss.Bind(iep);
	ss.Listen(3);
	Debug.Print("create server ok");
}
catch
{
	Debug.Print("connection failed");
}

然后等待客户端的数据并在终端打印，根据所收信息来判断灯亮灭，最后向客户端发反馈

while (true)
{
	if ((sc = ss.Accept()) != null)
	{
		Debug.Print("someone connected：" + sc.RemoteEndPoint.ToString());
		while (true)
		{
			Array.Clear(data, 0, data.Length);//一定要清
			sc.Receive(data, 16, 0);//从java客户端收到的包括\r\n
			string str = new string(System.Text.Encoding.UTF8.GetChars(data));
			Debug.Print(str);
			Debug.Print(str.Length.ToString());
			if (str.IndexOf("ON") >= 0) // = 号不要忽略了
			{
				led.Write(true);
			}
			else if (str.IndexOf("OFF") >= 0)
			{
				led.Write(false);
			}

			Debug.Print("recv ok,about to send ");
			sc.Send(System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(str.IndexOf("ON") >= 0 ? "ON\r\n" : "OFF\r\n"));//为方便java中的readline，添加了行结束符
		}
	}
 }

注释的地方基本上是我犯错的地方

2、客户端

2.1、TCP&UDP测试工具

测试效果如下：

2.2、Java客户端

代码如下：

public class LightLED {

	private Socket client;
	private String host = "192.168.13.200";
	private int port = 8888;

	private String on = "ON";
	private String off = "OFF";

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException,IOException {
		// TODO Auto-generated method stub
		new LightLED().doLED();
	}

	public LightLED() throws IOException{
		client = new Socket(host,port);
		System.out.println("connected...");
	}

	public void doLED() throws IOException,InterruptedException {
		try {
			BufferedReader br = getReader(client);
			PrintWriter pw = getWriter(client);
			while (true){
				pw.println(on); //不能用print，为什么？而且发过去的包括\r\n
				System.out.println("LED: " + br.readLine());
				Thread.sleep(1000);

				pw.println(off);
				System.out.println("LED: " + br.readLine());
				Thread.sleep(1000);
			}
		} catch (IOException e) {
			// TODO: handle exception
		}
	}

	private PrintWriter getWriter(Socket s) throws IOException{
		OutputStream ous = s.getOutputStream();
		return new PrintWriter(ous,true);
	}

	private BufferedReader getReader(Socket s) throws IOException {
		InputStream ins = s.getInputStream();
		return new BufferedReader(new InputStreamReader(ins));
	}
}

VS调试窗口：

Java调试窗口：

2.3、Mono Android客户端

其实用C#也可以写android程序的，并且还可跨平台，也轻松移植到IOS上。它使用的框架是Mono，开发环境是Xamarin,以前叫Mono Develop。网上有很多教程，我在这里就不细说了。我本人的相关软件放在了这里

之前我也没用过mono写过android程序，所以今天是个很好的尝试。事实证明算这一客户端最有趣了，待我细细道来。。

我突然想改变一下前面的想法，由于网关上有3个LED灯，于是这次想让客户端同时操作这3个灯。当我发一个数值时，相应的灯亮或灭。具体细则是这样规定的：我所发送的数值范围是0-7，共8个数，化成二进制恰好可以代表3个灯的状态，1为亮，0为灭，就这样简单定义。而且，为了使得多个android客户端可同时登陆服务器，利用多线程方式来实现。主线程只负责接收客户端连接，每个客户端对应一个单独线程来与服务器通信。

既然这样，服务器端代码就得变了，见下：

首先还是服务器的初使化：

Socket sc = null;
Socket ss = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);//创建tcp套接字
IPEndPoint iep = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.13.200"), 8888);//网关IP已静态配置，端口自选
try
{
	ss.Bind(iep);
	ss.Listen(5);
	Debug.Print("create server ok");
}
catch
{
	Debug.Print("connection failed");
}

然后无限循环接收客户连接：

while (true)
{
	byte[] recedata = new byte[1];
	if ((sc = ss.Accept()) != null)
	{
		Debug.Print("someone connected:" + sc.RemoteEndPoint.ToString());
		ClientThread ch = new ClientThread(sc);//创建客户线程类
		Thread t = new Thread(new ThreadStart(ch.service));
		t.Start();
	}
}

相信已发现上面用到了一个类ClientThread，这是我自定义的：

internal class ClientThread
{
	enum GPIO_NAMES
	{
		PA0, PA1, PA2, PA3, PA4, PA5, PA6, PA7, PA8, PA9, PA10, PA11, PA12, PA13, PA14, PA15,
		PB0, PB1, PB2, PB3, PB4, PB5, PB6, PB7, PB8, PB9, PB10, PB11, PB12, PB13, PB14, PB15,
		PC0, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, PC6, PC7, PC8, PC9, PC10, PC11, PC12, PC13, PC14, PC15,
		PD0, PD1, PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, PD7, PD8, PD9, PD10, PD11, PD12, PD13, PD14, PD15,
		PE0, PE1, PE2, PE3, PE4, PE5, PE6, PE7, PE8, PE9, PE10, PE11, PE12, PE13, PE14, PE15,
		PF0, PF1, PF2, PF3, PF4, PF5, PF6, PF7, PF8, PF9, PF10, PF11, PF12, PF13, PF14, PF15,
		PG0, PG1, PG2, PG3, PG4, PG5, PG6, PG7, PG8, PG9, PG10, PG11, PG12, PG13, PG14, PG15
	};

	private Socket sc;
	OutputPort led1 = new OutputPort((Cpu.Pin)GPIO_NAMES.PF8, false);//第一个LED
	OutputPort led2 = new OutputPort((Cpu.Pin)GPIO_NAMES.PF7, false);//第二个LED
	OutputPort led3 = new OutputPort((Cpu.Pin)GPIO_NAMES.PF6, false);//第三个LED

	public ClientThread(Socket s)
	{
		sc = s;
		//sc.ReceiveTimeout = 60000; // 1分钟内若未收到数据，则关闭连接。由于在虚拟设备中反应很慢，所以就注释掉了
	}

	public void service()
	{
		byte[] recedata = new byte[1];//目前只接收0-7的某个数
		try
		{
			while (sc.Receive(recedata) != 0)
			{
				Debug.Print(recedata[0].ToString());
				doLED(recedata);//根据数值点亮或熄灭灯
				Array.Clear(recedata,0,1);
			}
		}
		catch (System.Exception ex)
		{
			sc.Close();
			Debug.Print("rece timeout" + ex.Message);
		}

	}
	private void doLED(byte[] recedata)
	{
		//感觉下面写得不太简洁
		byte L1 = (byte)(recedata[0] >> 2);
		byte L2 = (byte)((recedata[0] & 3) >> 1);
		byte L3 = (byte)(recedata[0] & 1);
		if (L1 == 1)
		{
			led1.Write(true);
		}
		else
		{
			led1.Write(false);
		}
		if (L2 == 1)
		{
			led2.Write(true);
		}
		else
		{
			led2.Write(false);
		}
		if (L3 == 1)
		{
			led3.Write(true);
		}
		else
		{
			led3.Write(false);
		}
	}
}

好，以上就是修改过的服务器端。下面是用c#写的android客户端。安装好相关软件，打开Xamarin，创建android工程：

相关细节就不详述了，具体可参考官方文档，写得很详细，其实还是用到了android开发的相关概念比如Activity

IDE已经为你生成了相关框架代码，生成了类MainActivity，继承自Activity，重点修改其OnCreate方法，它在界面出现时被调用。

首先创建一些私有量：

private Socket sc = null;
private string host = "192.168.13.200";//服务器端IP和端口
private int port = 8888;

修改OnCreate方法如下：

protected override void OnCreate (Bundle bundle)
{
	base.OnCreate (bundle);
	var layout = new LinearLayout (this);
	layout.Orientation = Orientation.Vertical;

	var lbl = new TextView (this);
	lbl.Text = "hello,xmarin.android";

	sc= new Socket (AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
	try
	{
		sc.Connect(IPAddress.Parse(host),port);//连接服务器
		lbl.Text = "connected with gateway server";
	}
	catch {
		lbl.Text = "conn failed";
	}

	EditText et = new EditText (this);
	var btn = new Button (this);
	btn.Text = "click and send";
	btn.Click += (sender, e) => {	//添加事件处理
		doLED(et.Text);
	};

	layout.AddView (lbl);
	layout.AddView (et);
	layout.AddView (btn);
	SetContentView (layout);
}

一旦button被点击，执行发送：

public void doLED(string leddata)
{
	byte num = Convert.ToByte (leddata);//获取EditText的数值
	byte[] senddata = new byte[1] {num};
	sc.Send (senddata);
}

最后来一张界面截图：

Yoxi.. 客户端代码就是这样，接下来配置好android模拟器，先在模拟器中跑一跑。在服务器端设一个断点，首先开启服务器，然后再开启Xamarin中的程序。一段时间的等待后(android模拟器启动忒慢)，部署程序到模拟器，自动启动了客户端。于是首先在文本框中输入7，使3个灯全亮，见下图：

果然，三灯全亮。再输入4，使第1灯亮，其余二个灯全灭：

最后输入0，不用说，全灭。如果没有反应，可尝试给网关重新上电。

好，最后一招，将客户端部署到android手机。注意，要提前破解Mono for Android，而且不要简简单单地把bin目录中的apk安装到手机中，我试过，不能启动。正确做法是将手机连接PC，安装好驱动后，在IDE中可看到设备：

我在第一次部署到手机时，碰到了这个问题：FastDev directory creation failed。经查询这里有了答案：

https://bugzilla.xamarin.com/show_bug.cgi?id=14474

所以我首先采用release模式部署，再改成debug模式，最后部署成功。

启动android客户端，连上路由器使手机与网关在同一个局域网内。先后输入7，4，0，三灯反应正常：

VS调试窗口如下：

OK，到目前为止，我的目标总算是实现了，能在android跑还是挺欢喜的。逻辑上没问题，至于界面的美化嘛，慢慢修改呗。

其实，又有了个新想法，可创建一个html5 移动web应用，放在手机上运行，应该也可以。那个前端东西我不是很熟悉就不做了，感觉应该也不难。或者这样也可以，以网关为服务器，以Netduino为客户端，通过红外操作netduino，从而控制网关，这样也不错。今天暂搁笔于此，以后有想法再补充。

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时间： 2024-10-24 07:29:08

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