COAP协议 - arduino ESP32 M2M(端对端)通讯与代码详解
前言
最近我在研究 COAP 协议,在尝试使用 COAP 协议找了到了一个能在ESP32上用的coap-simple库,虽然库并不完善关于loop处理的部分应该是没写完,但是对于第一次接触COAP的朋友来说更容易理解,方便学习,需要的朋友可以去下面下载:
我之前使用 IOT PI 的 COAP 能和 PC node coap 通讯,但是因为 coap-simple 库不完善,正常的无法与 node coap 通讯,只能和同样使用这个库设备通讯,这次就来尝试 ESP32 之间的 M2M 通讯。
获取库
使用 arduino IDE 就能下载到这个库:

如果没有看到这个库,可以去首选项添加一下附加开发板管理器网址:
https://github.com/espressif/arduino-esp32/releases/download/1.0.5/package_esp32_index.json
具体使用可以参考的我 arduino 超详细的开发入门指导 或者直接通过我上面发的 GitHub 网址下载。
代码解析
以下代码为了方便讲解,可能经过了调换了顺序或者裁剪。
这个 demo 是客户端、服务端一体的,只需要注册对应的回调函数就行。
初始化部分
这部分包括了设备初始化,协议初始化等部分,重点在服务器/客户端的回调函数部分。和 SDDC 官方demo类似,在这注册回调函数之后,通过对应的端点找到对应的回调函数。
#include <WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <coap-simple.h>
void setup() {
Serial.begin(115200);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
// LED State
pinMode(9, OUTPUT);
digitalWrite(9, HIGH);
LEDSTATE = true;
// 添加服务器url端点.
// 可以添加多个端点url.
// coap.server(callback_switch, "switch");
// coap.server(callback_env, "env/temp");
// coap.server(callback_env, "env/humidity");
Serial.println("Setup Callback Light");
// 其实就是注册服务器处理回调函数
// 将处理函数指针与url添加到 uri.add 中
coap.server(callback_light, "light");
// 注册客户端响应的回调函数。
// this endpoint is single callback.
Serial.println("Setup Response Callback");
// 很上面一样,其实就是把回调函数指针注册到resp里
coap.response(callback_response);
// 使用默认端口5683 启动 coap server/client
coap.start();
}
void loop() {
// 作为客户端时向coap服务器发送GET或PUT coap请求.
// 可以发送给另外一个 ESP32
// msgid = coap.put(IPAddress(192, 168, 128, 101), 5683, "light", "0");
// msgid = coap.get(IPAddress(192, 168, 128, 101), 5683, "light");
delay(1000);
coap.loop();
}
回调函数
// CoAP 服务器端点 URL ,对客户端发过来的命令进行处理并且回应
void callback_light(CoapPacket &packet, IPAddress ip, int port)
{
// 这是一个模拟控灯的回调函数,通过接收的命令
Serial.println("[Light] ON/OFF");
Serial.println(packet.messageid);
// 发送响应
char p[packet.payloadlen + 1];
memcpy(p, packet.payload, packet.payloadlen);
p[packet.payloadlen] = NULL;
String message(p);
if (message.equals("0"))
LEDSTATE = false;
else if(message.equals("1"))
LEDSTATE = true;
if (LEDSTATE) {
digitalWrite(9, HIGH) ;
Serial.println("[Light] ON");
coap.sendResponse(ip, port, packet.messageid, "1");
} else {
digitalWrite(9, LOW) ;
Serial.println("[Light] OFF");
coap.sendResponse(ip, port, packet.messageid, "0");
}
}
// CoAP客户端响应回调
void callback_response(CoapPacket &packet, IPAddress ip, int port)
{
Serial.println("[Coap Response got]");
char p[packet.payloadlen + 1];
memcpy(p, packet.payload, packet.payloadlen);
p[packet.payloadlen] = NULL;
Serial.println(p);
}
库代码
报文结构定义:
// 确定消息类型,在 coap 消息层
typedef enum {
COAP_CON = 0, // 可靠传输
COAP_NONCON = 1, // 不可靠传输
COAP_ACK = 2, // 回复
COAP_RESET = 3 // 报文异常后的被动重发请求
} COAP_TYPE;
// 命令执行的动作,在请求/响应层
typedef enum {
COAP_GET = 1,
COAP_POST = 2, // 主动的重发命令
COAP_PUT = 3,
COAP_DELETE = 4
} COAP_METHOD;
// 响应码,相当于函数返回值或者err码之类的,在请求/响应层
typedef enum {
COAP_CREATED = RESPONSE_CODE(2, 1),
COAP_DELETED = RESPONSE_CODE(2, 2),
COAP_VALID = RESPONSE_CODE(2, 3),
COAP_CHANGED = RESPONSE_CODE(2, 4),
COAP_CONTENT = RESPONSE_CODE(2, 5),
COAP_BAD_REQUEST = RESPONSE_CODE(4, 0),
COAP_UNAUTHORIZED = RESPONSE_CODE(4, 1),
COAP_BAD_OPTION = RESPONSE_CODE(4, 2),
COAP_FORBIDDEN = RESPONSE_CODE(4, 3),
COAP_NOT_FOUNT = RESPONSE_CODE(4, 4),
COAP_METHOD_NOT_ALLOWD = RESPONSE_CODE(4, 5),
COAP_NOT_ACCEPTABLE = RESPONSE_CODE(4, 6),
COAP_PRECONDITION_FAILED = RESPONSE_CODE(4, 12),
COAP_REQUEST_ENTITY_TOO_LARGE = RESPONSE_CODE(4, 13),
COAP_UNSUPPORTED_CONTENT_FORMAT = RESPONSE_CODE(4, 15),
COAP_INTERNAL_SERVER_ERROR = RESPONSE_CODE(5, 0),
COAP_NOT_IMPLEMENTED = RESPONSE_CODE(5, 1),
COAP_BAD_GATEWAY = RESPONSE_CODE(5, 2),
COAP_SERVICE_UNAVALIABLE = RESPONSE_CODE(5, 3),
COAP_GATEWAY_TIMEOUT = RESPONSE_CODE(5, 4),
COAP_PROXYING_NOT_SUPPORTED = RESPONSE_CODE(5, 5)
} COAP_RESPONSE_CODE;
// Option 编号 ,在 coap 消息层
typedef enum {
COAP_IF_MATCH = 1,
COAP_URI_HOST = 3,
COAP_E_TAG = 4,
COAP_IF_NONE_MATCH = 5,
COAP_URI_PORT = 7,
COAP_LOCATION_PATH = 8,
COAP_URI_PATH = 11,
COAP_CONTENT_FORMAT = 12,
COAP_MAX_AGE = 14,
COAP_URI_QUERY = 15,
COAP_ACCEPT = 17,
COAP_LOCATION_QUERY = 20,
COAP_PROXY_URI = 35,
COAP_PROXY_SCHEME = 39
} COAP_OPTION_NUMBER;
// 内容类型和 Accept 用于表示CoAP负载的媒体格式
typedef enum {
COAP_NONE = -1,
COAP_TEXT_PLAIN = 0,
COAP_APPLICATION_LINK_FORMAT = 40,
COAP_APPLICATION_XML = 41,
COAP_APPLICATION_OCTET_STREAM = 42,
COAP_APPLICATION_EXI = 47,
COAP_APPLICATION_JSON = 50,
COAP_APPLICATION_CBOR = 60
} COAP_CONTENT_TYPE;
class CoapOption {
public:
uint8_t number;
uint8_t length;
uint8_t *buffer;
};
class CoapPacket {
public:
uint8_t type = 0;
uint8_t code = 0;
const uint8_t *token = NULL;
uint8_t tokenlen = 0;
const uint8_t *payload = NULL;
size_t payloadlen = 0;
uint16_t messageid = 0;
uint8_t optionnum = 0;
CoapOption options[COAP_MAX_OPTION_NUM];
void addOption(uint8_t number, uint8_t length, uint8_t *opt_payload);
};
组包发送:
在这里填写包的UDP需要地址,端口,端点等路径相关信息以及 COAP 请求/响应层的信息
uint16_t Coap::send(IPAddress ip, int port, const char *url, COAP_TYPE type, COAP_METHOD method, const uint8_t *token, uint8_t tokenlen, const uint8_t *payload, size_t payloadlen, COAP_CONTENT_TYPE content_type) {
// make packet
CoapPacket packet;
packet.type = type;
packet.code = method;
packet.token = token;
packet.tokenlen = tokenlen;
packet.payload = payload;
packet.payloadlen = payloadlen;
packet.optionnum = 0;
packet.messageid = rand();
// use URI_HOST UIR_PATH
char ipaddress[16] = "";
sprintf(ipaddress, "%d.%d.%d.%d", ip[0], ip[1], ip[2], ip[3]);
packet.addOption(COAP_URI_HOST, strlen(ipaddress), (uint8_t *)ipaddress);
// parse url
int idx = 0;
for (int i = 0; i < strlen(url); i++) {
if (url[i] == '/') {
packet.addOption(COAP_URI_PATH, i-idx, (uint8_t *)(url + idx));
idx = i + 1;
}
}
if (idx <= strlen(url)) {
packet.addOption(COAP_URI_PATH, strlen(url)-idx, (uint8_t *)(url + idx));
}
// if Content-Format option
uint8_t optionBuffer[2] {0};
if (content_type != COAP_NONE) {
optionBuffer[0] = ((uint16_t)content_type & 0xFF00) >> 8;
optionBuffer[1] = ((uint16_t)content_type & 0x00FF) ;
packet.addOption(COAP_CONTENT_FORMAT, 2, optionBuffer);
}
// send packet
return this->sendPacket(packet, ip, port);
}
在这里的组装 coap 包消息层的数据
uint16_t Coap::sendPacket(CoapPacket &packet, IPAddress ip, int port) {
uint8_t buffer[COAP_BUF_MAX_SIZE];
uint8_t *p = buffer;
uint16_t running_delta = 0;
uint16_t packetSize = 0;
// 制作coap包基头
*p = 0x01 << 6;
*p |= (packet.type & 0x03) << 4;
*p++ |= (packet.tokenlen & 0x0F);
*p++ = packet.code;
*p++ = (packet.messageid >> 8);
*p++ = (packet.messageid & 0xFF);
p = buffer + COAP_HEADER_SIZE;
packetSize += 4;
// make token
if (packet.token != NULL && packet.tokenlen <= 0x0F) {
memcpy(p, packet.token, packet.tokenlen);
p += packet.tokenlen;
packetSize += packet.tokenlen;
}
// make option header
for (int i = 0; i < packet.optionnum; i++) {
uint32_t optdelta;
uint8_t len, delta;
if (packetSize + 5 + packet.options[i].length >= COAP_BUF_MAX_SIZE) {
return 0;
}
optdelta = packet.options[i].number - running_delta;
COAP_OPTION_DELTA(optdelta, &delta);
COAP_OPTION_DELTA((uint32_t)packet.options[i].length, &len);
*p++ = (0xFF & (delta << 4 | len));
if (delta == 13) {
*p++ = (optdelta - 13);
packetSize++;
} else if (delta == 14) {
*p++ = ((optdelta - 269) >> 8);
*p++ = (0xFF & (optdelta - 269));
packetSize+=2;
} if (len == 13) {
*p++ = (packet.options[i].length - 13);
packetSize++;
} else if (len == 14) {
*p++ = (packet.options[i].length >> 8);
*p++ = (0xFF & (packet.options[i].length - 269));
packetSize+=2;
}
memcpy(p, packet.options[i].buffer, packet.options[i].length);
p += packet.options[i].length;
packetSize += packet.options[i].length + 1;
running_delta = packet.options[i].number;
}
// make payload
if (packet.payloadlen > 0) {
if ((packetSize + 1 + packet.payloadlen) >= COAP_BUF_MAX_SIZE) {
return 0;
}
*p++ = 0xFF;
memcpy(p, packet.payload, packet.payloadlen);
packetSize += 1 + packet.payloadlen;
}
_udp->beginPacket(ip, port);
_udp->write(buffer, packetSize);
_udp->endPacket();
return packet.messageid;
}
因为这个库解包的loop部分没做完所以这里就先不说了
结果展示
COAP 客户端发送了ID 为20125,24157,12868的三个消息,然后服务器端返回了这三个消息,并带上了数据,客户端也got 到了需要的数据。


总结
感觉很怪?怪就对了,这个 demo 并不完善,只是这个库比较简单方便理解,同时有一个基本框架,看懂这个代码更容易理解 COAP 。
COAP协议 - arduino ESP32 M2M(端对端)通讯与代码详解的更多相关文章
- MQTT协议 - arduino ESP32 通过精灵一号 MQTT Broker 进行通讯的代码详解
前言 之前研究了一段时间的 COAP 协议结果爱智那边没有测试工具,然后 arduino 也没有找到合适的库,我懒癌发作也懒得修这库,就只能非常尴尬先暂时放一放了.不过我在 爱智APP -> 设 ...
- 理论经典:TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解
1.前言 尽管TCP和UDP都使用相同的网络层(IP),TCP却向应用层提供与UDP完全不同的服务.TCP提供一种面向连接的.可靠的字节流服务. 面向连接意味着两个使用TCP的应用(通常是一个客户和一 ...
- TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解
1.前言 尽管TCP和UDP都使用相同的网络层(IP),TCP却向应用层提供与UDP完全不同的服务.TCP提供一种面向连接的.可靠的字节流服务. 面向连接意味着两个使用TCP的应用(通常是一个客户和一 ...
- 新手入门:史上最全Web端即时通讯技术原理详解
前言 有关IM(InstantMessaging)聊天应用(如:微信,QQ).消息推送技术(如:现今移动端APP标配的消息推送模块)等即时通讯应用场景下,大多数都是桌面应用程序或者native应用较为 ...
- Web端即时通讯技术原理详解
前言 有关IM(InstantMessaging)聊天应用(如:微信,QQ).消息推送技术(如:现今移动端APP标配的消息推送模块)等即时通讯应用场景下,大多数都是桌面应用程序或者native应用较为 ...
- centos 6.5环境利用iscsi搭建SAN网络存储服务及服务端target和客户端initiator配置详解
一.简介 iSCSI(internet SCSI)技术由IBM公司研究开发,是一个供硬件设备使用的.可以在IP协议的上层运行的SCSI指令集,这种指令集合可以实现在IP网络上运行SCSI协议,使其能够 ...
- PHP-Socket服务端客户端发送接收通信实例详解
原创作品,允许转载,转载时请务必以超链接形式标明文章 原始出处 .作者信息和本声明.否则将追究法律责任.http://fighter.blog.51cto.com/1318618/1533957 So ...
- 新手入门贴:史上最全Web端即时通讯技术原理详解
关于IM(InstantMessaging)即时通信类软件(如微信,QQ),大多数都是桌面应用程序或者native应用较为流行,而网上关于原生IM或桌面IM软件类的通信原理介绍也较多,此处不再赘述.而 ...
- 四、frp内网穿透服务端frps.ini各配置参数详解
[必须]标识头[common]是不可或缺的部分 [必须]服务器IPbind_addr = 0.0.0.00.0.0.0为服务器全局所有IP可用,假如你的服务器有多个IP则可以这样做,或者填写为指定其中 ...
随机推荐
- 两个栈实现队列 牛客网 剑指Offer
两个栈实现队列 牛客网 剑指Offer 题目描述 用两个栈来实现一个队列,完成队列的Push和Pop操作. 队列中的元素为int类型. class Solution: def __init__(sel ...
- JAVA笔记11__File类/File类作业/字节输出流、输入流/字符输出流、输入流/文件复制/转换流
/** * File类:文件的创建.删除.重命名.得到路径.创建时间等,是唯一与文件本身有关的操作类 */ public class Main { public static void main(St ...
- 第01课 OpenGL窗口(2)
下一段包括了所有的绘图代码.任何您所想在屏幕上显示的东东都将在此段代码中出现.以后的每个教程中我都会在例程的此处增加新的代码.如果您对OpenGL已经有所了解的话,您可以在 glLoadIdentit ...
- kail入侵xp实例
Kali的IP地址是192.168.0.112 Windows XP的IP地址是192.168.0.108 本文演示怎么使用Metasploit入侵windows xp sp3. 启动msfconso ...
- Linux 服务器的基本性能及测试方法
1. 摘要 一个基于 Linux 操作系统的服务器运行的同时,也会表征出各种各样参数信息.通常来说运维人员.系统管理员会对这些数据会极为敏感,但是这些参数对于开发者来说也十分重要,尤其当程序非正常工作 ...
- 基于霸道秉火的STM32F103ZET6嵌入式开发之------基于定时TIM3的PWM实验
1:PWM脉冲宽度调制 STM32 的定时器除了 TIM6 和 7.其他的定时器都可以用来产生 PWM 输出.其中高级定时器 TIM1 和 TIM8 可以同时产生多达 7 路的 PWM 输出.而通用定 ...
- 菜鸡的Java笔记 第三十三 - java 泛型
泛型 GenericParadigm 1.泛型的产生动机 2.泛型的使用以及通配符 3.泛型方法的使用 JDK1.5 后的三大主 ...
- 菜鸡的Java笔记 第四 - java 基础运算符
数学运算符,逻辑运算,三目运算,位运算 double d2 = 314e2; //采用科学计数法的写法,表示10的2次方.= 31400.0 代码写的越简单越好 简化运算符 代码:x=x+y 可以 ...
- 浏览器 Proxy SwitchyOmega 插件设置代理访问内网服务器
使用Proxy SwitchyOmega 插件通过代理 直接访问到内网网站 一.使用场景 如下图所示,如果在电脑的网络设置中开启代理,每次更换代理就需要进入这里设置改变代理.且我们可能回需求到两个网页 ...
- Spring Aop面向切面编程&&自动注入
1.面向切面编程 在程序原有纵向执行流程中,针对某一个或某一些方法添加通知,形成横切面的过程叫做面向切面编程 2.常用概念 原有功能:切点,pointcut 前置通知:在切点之前执行的功能,befor ...