Соединяем две Piranha ESP32 по UDP и передаём массив данных

Общие сведения:

В этом проекте мы соединим две Piranha ESP32 по WiFi и будем передавать массивы данных с одной на другую при помощи протокола UDP.

UDP (англ. User Datagram Protocol) — протокол пользовательских датаграмм. UDP предоставляет ненадёжный сервис, и датаграммы могут прийти не по порядку, дублироваться или вовсе исчезнуть без следа. UDP подразумевает, что проверка ошибок и исправление либо не нужны, либо должны исполняться в приложении.

Фомат массива

При передаче и получении информации используются байты. Одним байтом возможно передать число от 0 до 255, что соответствует типу данных byte и uint8_t, а также от -128 до 127, что соответствует типам char и int8_t. При передаче б_о_льших чисел используется трюк с преобразованием типов адресов (указателей). Например, если это массив с типом данных int (что соответствует четырём байтам для esp32), то каждый элемент массива отсылается побайтово. Таким образом число типа int i = -1 будет передано как четыре байта со значениями 0xff. Далее принимающая сторона преобразует байты обратно в int. Этот приём работает только при приёме/передаче данных представляющих непрерывные структуры в памяти, таких как массивы. Со связанными списками это приём не работает. При таком подходе очень легко выйти за границы массива, поэтому при передаче данных передаётся и их размер в байтах полученный при помощи оператора sizeof. Принимающая сторона вычисляет количество элементов приводя количество полученных байтов к размеру типа ожидаемых данных, так же при помощи оператора sizeof.

Видео:

редактируется ...

Нам понадобится:

• 2x Piranha ESP32
• 2x Кабель Micro USB

Подключение:

Скетчи проекта для прямого подключения (esp32 - esp32):

Скетч для ESP32 в качестве UDP сервера

В данном скетче отправка данных осуществляется при помощи функции printf, а получение при помощи преобразования указателей. Это сделано для демонстрации двух способов. В первом случае получатель должен парсить строку, во втором отправитель должен отсылать только байты необходимых данных.

Копировать12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576`// Подключаем библиотеки #include <AsyncUDP.h> #include <WiFi.h> #include <WiFiAP.h>

// Определяем название и пароль точки доступа const char ssid = "esp32asAP"; const char password = "password12345";

// Создаём объект UDP соединения AsyncUDP udp;

// Определяем порт const uint16_t PORT = 49152;

// Массив данных для отправки int SDATA[2] {1984, 2021};

// Определяем callback функцию обработки пакета void parsePacket(AsyncUDPPacket packet) {

// Записываем адрес начала данных в памяти int pdata = (int)packet.data();

// Вычисляем размер данных const size_t len = packet.length() / sizeof(&pdata);

// Если адрес данных не равен нулю и размер данных больше нуля... if (pdata != NULL && len > 0) {

// Проходим по элементам массива for (size_t i = 0; i < len; i++) {

// Выводим каждый элемент в последовательный порт Serial.print(pdata[i]); Serial.print(", "); }

Serial.println();

// Отправляем данные клиенту packet.printf("Пакет получен. Ответ: %d, %d\n", SDATA[0], SDATA[1]); } }

void setup() {

// Инициируем последовательный порт Serial.begin(115200); Serial.println(); Serial.println("Инициируем точку доступа WiFi");

// Инициируем точку доступа WiFi WiFi.softAP(ssid, password); IPAddress myIP = WiFi.softAPIP();

// Выводим IP-адрес Serial.print("IP-адрес точки доступа: "); Serial.println(myIP);

// Инициируем сервер if(udp.listen(PORT)) {

// При получении пакета вызываем callback функцию udp.onPacket(parsePacket); }

Serial.println("Сервер запущен."); }

void loop() { delay(10); }`

Скетч для ESP32 в качестве UDP клиента

В скетче клиента отправка данных осуществляется побайтово, а приём при помощи парсинга строки.

Копировать123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384`// Подключаем библиотеки #include "WiFi.h" #include "AsyncUDP.h"

// Создаём переменную состояния кнопки bool keyState = false;

// Массив данных для отправки int DATA[2] {11276, 1969};

// Определяем название и пароль точки доступа const char ssid = "esp32asAP"; const char password = "password12345";

// Определяем порт const uint16_t PORT = 49152;

// Создаём объект с IP-адресом точки доступа IPAddress ADDR(192, 168, 4, 1);

// Создаём объект UDP соединения AsyncUDP udp;

// Определяем callback функцию обработки пакета void parsePacket(AsyncUDPPacket packet) { String msg = packet.readStringUntil(':'); int first = packet.readStringUntil(',').toInt(); int second = packet.readStringUntil('\n').toInt();

// Выводим преобразованные данные в последовательный порт Serial.printf("%s %d, %d\n", msg.c_str(), first, second); }

void setup() { // Инициируем последовательный порт Serial.begin(115200);

// Устанавливаем режим работы в качестве клиента WiFi.mode(WIFI_STA); WiFi.begin(ssid, password);

// Ждём подключения WiFi while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) { Serial.print("."); delay(100); }

// Если удалось подключиться по UDP if (udp.connect(ADDR, PORT)) {

Serial.println("UDP подключён");

// вызываем callback функцию при получении пакета udp.onPacket(parsePacket); }

// Если подключение не удалось else {

Serial.println("UDP не подключён");

// Входим в бесконечный цикл while(1) { delay(1000); } } }

void loop() { // Отправляем данные серверу побайтово udp.broadcastTo((uint8_t*)&DATA, sizeof(DATA), PORT);

// Если соединение WiFi прервано if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

// Вызываем функцию setup(), для повторного подключения setup(); }

delay(1000); }`

Скетчи проекта для подключения через WiFi роутер (esp32 - роутер - esp32):

При таком подключении необходимо сначала загрузить скетч с сервером UDP. В последовательный порт будет выведен IP-адрес сервера, который необходимо указать в скетче клиента. Так же в обоих скетчах необходимо указать название точки доступа и пароль. Обе ESP32 должны находиться в одной сети. При таком подключении передача данных немного медленнее, чем прямое подключение (оверхед роутера на маршрутизацию пакетов).

Скетч для ESP32 в качестве UDP сервера

Копировать1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889`// Подключаем библиотеки #include <AsyncUDP.h> #include <WiFi.h>

// Определяем название и пароль точки доступа const char ssid = "название WiFi"; const char password = "пароль WiFi";

// Создаём объект UDP соединения AsyncUDP udp;

// Определяем порт const uint16_t PORT = 49152;

// Массив данных для отправки int SDATA[2] {1984, 2021};

// Массив для получения int rdata[2] {0};

// Кол-во элементов массива для получения const size_t glen = sizeof(rdata) / sizeof(rdata[0]);

// Определяем callback функцию обработки пакета void parsePacket(AsyncUDPPacket packet) {

// Записываем адрес начала данных в памяти const int tmp = (int)packet.data();

// Вычисляем размер данных const size_t len = packet.length() / sizeof(&rdata);

// Если адрес данных не равен нулю и размер данных больше нуля... if (tmp != nullptr && len > 0) {

// Проходим по элементам массива for (size_t i = 0; i < len && i < glen; i++) {

// Записываем в глобальную переменную rdata[i] = tmp[i]; }

// Отправляем данные клиенту packet.printf("Пакет получен. Ответ: %d, %d\n", SDATA[0], SDATA[1]); } }

void setup() {

// Инициируем последовательный порт Serial.begin(115200);

// Устанавливаем режим работы в качестве клиента WiFi.mode(WIFI_STA); WiFi.begin(ssid, password);

// Ждём подключения WiFi while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) { Serial.print("."); delay(100); }

// Выводим IP-адрес IPAddress myIP = WiFi.localIP(); Serial.print("IP-адрес точки доступа: "); Serial.println(myIP);

// Инициируем сервер if(udp.listen(PORT)) {

// При получении пакета вызываем callback функцию udp.onPacket(parsePacket); }

Serial.println("Сервер запущен."); }

void loop() {

// Выводим значение элементов массива for (size_t i = 0; i < glen; i++) { Serial.println(rdata[i]); }

delay(1000); }`

Скетч для ESP32 в качестве UDP клиента

Копировать123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293`// Подключаем библиотеки #include "WiFi.h" #include "AsyncUDP.h"

// Создаём переменную состояния кнопки bool keyState = false;

// Массив данных для отправки int DATA[2] {11276, 1969};

// Определяем название и пароль точки доступа const char ssid = "название WiFi"; const char password = "пароль WiFi";

// Определяем порт const uint16_t PORT = 49152;

// Определяем адрес сервера (например "192.168.1.3") const char* SER_IP = "n.n.n.n";

// Создаём объект UDP соединения AsyncUDP udp;

// Переменные для получения данных String msg = ""; int first = 0; int second = 0;

// Определяем callback функцию обработки пакета void parsePacket(AsyncUDPPacket packet) { msg = packet.readStringUntil(':'); first = packet.readStringUntil(',').toInt(); second = packet.readStringUntil('\n').toInt(); }

void setup() { // Инициируем последовательный порт Serial.begin(115200);

// Устанавливаем режим работы в качестве клиента WiFi.mode(WIFI_STA); WiFi.begin(ssid, password);

// Ждём подключения WiFi while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) { Serial.print("."); delay(100); }

// Инициируем объект IP-адреса IPAddress addr; // Вычисляем IP-адрес из строки addr.fromString(SER_IP); // Если удалось подключиться по UDP if (udp.connect(addr, PORT)) {

Serial.println("UDP подключён");

// вызываем callback функцию при получении пакета udp.onPacket(parsePacket); }

// Если подключение не удалось else {

Serial.println("UDP не подключён");

// Входим в бесконечный цикл while(1) { delay(1000); } } }

void loop() { // Отправляем данные серверу побайтово udp.broadcastTo((uint8_t*)&DATA, sizeof(DATA), PORT);

// Выводим полученные данные в последовательный порт Serial.printf("%s %d, %d\n", msg.c_str(), first, second);

// Если соединение WiFi прервано if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

// Вызываем функцию setup(), для повторного подключения setup(); }

delay(1000); }`

Ссылки

• Piranha ESP32
• Wiki - Установка ESP32 в Arduino IDE (руководство для ОС Windows)
• Обмен данными по UDP (Piranha ESP32 в качестве клиента)
• Обмен данными по UDP (Piranha ESP32 в качестве сервера)
• Piranha ESP32 как точка доступа WiFi