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大彩串口屏4G應用- TCP單連接
發布人：大彩科技發布日期：2021-10-21

一、適合范圍

本文檔適合大彩PM 4G系列串口屏產品使用。

二、開發環境版本

1. VisualTFT軟件版本：V3.0.1.1112及以上的版本。

版本查看：

1) 打開VisualTFT軟件啟動頁面如圖2-1軟件版本，右上角會顯示的軟件版本號；

圖2-1軟件版本

2) 打開VisualTFT，在軟件右下角可以查看軟件版本圖2-2軟件版本，最新版本可登錄http://www.botecn.com/進行下載。

圖2-2軟件版本

2. 串口屏硬件版本：M系列固件 >= V6.3.257.00。

版本查看：

1) 查看屏幕背面版本號貼紙；

2) VisualTFT與屏幕聯機成功后，右下角顯示的版本號。

三、概述

例程中，介紹4G TCP單連接的應用。屏幕作為客戶端，和服務器進行數據收發。

服務器TCP測試工具：本例程中使用合宙提供的TCP 透傳云做測試驗證。該測試平臺IP固定為180.97.81.180，Demo中只需要更改端口號，在連接即可測試驗證。

注意：UDP或多鏈接模式可參考《Luat 4G模塊AT命令手冊V4.2.2.pdf》即可

該平臺創建服務器必須在3分鐘內連上，且長時間未交互，服務器會自動關閉。

四、參考資料

1 《LUA 腳本API V1.4》可通過以下鏈接下載物聯型開發包獲取:

http:/www.botecn.com/index.php?s=/List/index/cid/19.html

2 《LUA基礎學習》可通過以下鏈接下載物聯型開發包獲取:

http:/www.botecn.com/index.php?s=/List/index/cid/19.html

3 LUA腳本初學者可以通過下面鏈接進行學習。

http://www.runoob.com/lua/lua-arrays.html

4 AT指令，可以通過下面子連接了解。

http://www.openluat.com/Product/file/asr1802/Luat%204G模塊AT命令手冊V4.2.8.pdf

5 合宙TCP測試平臺。

http://tcplab.openluat.com

五、教程實現

本文主要將以下2點進行說明：

1. 準備工程素材；

2. 配置串口屏工程；

5.1 準備工程素材

在實現例程前需要作以下3個準備：

1. 硬件平臺；

2. 軟件平臺；

3. UI素材；

該例程使用大彩M系列7寸串口屏DC80480M070_1111_0T為驗證開發平臺。如圖5-1所示；

圖5-1 M系列7寸串口屏

其他尺寸串口屏均可借鑒此教程。

5.1.2 軟件平臺

使用大彩自主研發的上位機軟件VisualTFT配置工程，登錄http://www.botecn.com/下載。如圖5-2所示；

圖5-2 下載軟件

5.2 配置串口屏工程

本文主要介紹以下2點：

(1) 畫面配置

(2) LUA編輯

5.2.1. 畫面配置

在畫面ID0中，客戶端、服務端和信號值/運營商3部分組成。

客戶端：

文本控件ID1：屏幕公網的IP
文本控件2~3：分別服務器IP地址、端口號。
按鈕控件ID4：當輸入端口號后，點擊連接。屏幕向該服務器發起請求信息。

服務器：

文本控件ID7~9：當服務器下發數據時，將相關信息顯示此處，依次為服務器的IP、端口、數據等

4G信號和運營商：

圖標控件控件ID10作為信號顯示、文本控件ID11用于顯示運營商。

畫面配置如圖5-3所示：

注意：其他非關鍵控件不在一一介紹，下文不在累述

圖5-3 畫面配置

5.2.2. LUA編輯

本例程中，屏幕上電執行初始化操作，如加載4G AT 指令的庫、初始化4G模塊、定時獲取運營商和信號值等。

當用戶點擊圖片下載的時，調用air_http_download（）開始下載文件。在下載回調函數on_http_download_file_cb（）里進行數據存儲，顯示下載信息等。若該文件單次下載不完，會多次回調on_http_download_file_cb（）函數，直至下載完畢，如圖5-4所示。

圖5-4 TCP連接

1. 初始化

調用系統函數on_init（）執行代碼如程序清單 1所示：

程序清單 1初始化


--[[*********************************************************************
** Function name:  on_init
** Descriptions :  系統初始化時，執行此回調函數。
*********************************************************************--]]
function on_init() 
    dofile('air724at.lua') --加載 http.lua 文件
    uart_set_baudrate3(115200) --設置與4G模塊通訊的串口3的波特率為115200

    --設置4G庫函數的命令發送函數，命令回調函數、調試信息打印函數
    air_set_callback(on_air_send_cb,on_air_resp_callback,on_air_log_cb)
    air_hw_int() --4G模塊初始化設置
    --開啟自動獲取型號強度、時間、天氣功能
    start_timer(timerId_Sig_Weather, 1000 , 0, 0)
end

--[[*********************************************************************
** Function name:  on_timer
** Descriptions :  定時器超時回到調函數。
** @ timer_id    :  定時器ID
*********************************************************************--]]
function on_timer(timer_id)
    on_air_timer(timer_id) --4G庫函數的定時處理

    --定時獲取信號強度
    if timer_id == timerId_Sig_Weather
    then
        --定時器計數，timer0_notify_cnt 每秒+1。
        timer0_notify_cnt = timer0_notify_cnt + 1 
        if timer0_notify_cnt%15 == 0
        then
            --每15s調用一次，更新信號值
            at_cops_csq()
            timer0_notify_cnt = 0 --標志位清空
        end
    end
end

--[[*********************************************************************
** Function name : at_cops_csq
** Descriptions  : 獲取運營商信息、信號強度
** @return       : nil,無返回值
*********************************************************************--]]
function at_cops_csq()
    air_cmd_add('AT+COPS?','OK',1000) –獲取運營商
    air_cmd_add('AT+CSQ'  ,'OK',1000) –獲取信號
end

--[[*********************************************************************
** Function name:  on_air_resp_callback
** Descriptions :  4G模塊-數據回調接口
** @key           :  屏幕向4G模塊的發送請求
** @value        :  4G模塊返回的數據
*********************************************************************--]]
function on_air_resp_callback(key, value)

--***********************************************************************
    --功能：    判斷 key
    --          如果 key 為空，則退出函數。
    --          因為 key 為空時，下方 string.find( key , ) 是不正確的使用。
    --          以下key的處理必須不為空，
    --********************************************************************
    if key == nil 
    then
        return
    end

    ...... 
    --******************************************************************
    --條件：    4G初始化完成
    --功能：    使用使用AT指令獲取信號強度和運營商。
    --調用函數：at_cops_csq()
    --函數功能：獲取信號強度和運營商
    --調用函數：at_tcp_client_cofig()
    --函數功能：TCP配置
     *********************************************************************
    if string.find(key,'+SAPBR=1,1') ~= nil and string.find(value,'OK') ~= nil 
    then
        at_cops_csq()
        at_tcp_client_cofig()
    end

    --********************************************************************
    --條件：    4G模塊返回運營商信息
    --功能：   
    --********************************************************************
    if string.find(key,'+COPS') ~= nil and string.find(value,'+COPS') ~= nil
    then
        --****************************************************************
        --value    ： +COPS: 0,2,"46000",7
        --要提取的值：46000
        --正則表達式： '+COPS:.*,.*,"(%d*)"'
        --****************************************************************
        local regular_e = '+COPS:.*,.*,"(%d*)"'--正則表達式
        --獲取的值賦給 my_mobile_MCCMNC 
        local my_mobile_MCCMNC = string.match( value, regular_e )
        set_text( screen_main, 2, mobile_MCCMNC[my_mobile_MCCMNC])
    end

    --********************************************************************
    --條件：4G模塊返回信號強度信息
    --功能： 
    --********************************************************************
    if string.find(key,'+CSQ')~=nil and string.find(value,'+CSQ')~=nil
    then
        --***************************************************************
        --value    ： +CSQ: 15,99
        --要提取的值：15
        --正則表達式： '+CSQ: (.*),.*' 
        --****************************************************************
        local regular_e = '+CSQ: (.*),.*' --正則表達式
        local my_csq = tonumber(string.match(value,regular_e))
        if my_csq<=11 
        then
            set_value( screen_main, 1, 1) --設置信號圖標顯示第1幀 
        elseif my_csq>=12 and my_csq<=13 
        then
            set_value(screen_main, 1, 2) --設置信號圖標顯示第2幀 
        elseif my_csq>=14 and my_csq<=15 
        then
            set_value( screen_main, 1, 3) --設置信號圖標顯示第3幀 
        elseif my_csq>=16 
        then
            set_value( screen_main, 1, 4) --設置信號圖標顯示第4幀 
        end
    end
end

--[[**********************************************************************
** Function name: on_uart_recv_data3
** Descriptions : 接收串口3數據回調函數，連接4G模塊。
**********************************************************************--]]
function on_uart_recv_data3(packet)
    --4G AT指令庫API
    on_air_recv_data(packet)
end

核心API函數

1) dofile (filename)

加載文件：本例程中加載4G AT 指令的庫

filename：文件名

2) uart_set_baudrate3(speed)

設置串口3的波特率：串口3為屏幕和4G模塊通訊的串口

speed：通訊的波特率

3) on_air_recv_data(packet)

串口接收4G模塊的返回數據的回調。

packet：形參為表，字節數據

4) air_set_callback (on_air_send_cb,on_air_resp_callback,on_air_log_cb)

設置4G庫里的回調函數。形參類型為函數，參數依次為命令發送函數，命令回調函數、調試信息打印函數，可自定義函數名。

on_air_send_cb：屏幕向4G模塊發送回調函數
on_air_resp_callback：4G向屏幕返回數據回調函數
on_air_log_cb：用戶調試信息回調函數調試

5) air_hw_int()

4G AT 指令的庫函數，初始化4G模塊

6) at_cops_csq()

自定義封裝函數，獲取運行商和信號值

7) air_cmd_add(sendstr,ackstr,timeout,retry,callback)

屏幕向4G模塊發送AT指令

sendstr：屏幕向4G模塊發送AT指令
ackstr：4G模塊應答屏幕的請求
timeou：應答超時
retry：超時重發次數，可選
callback：應答回調函數，可選

注：如果沒有設置超時重發次數，則超時時直接發送隊列中的下一條指令。

8) on_air_resp_callback(key, value)

4G應答屏幕回調函數：屏幕發送AT指令，4G應答后均會回調該函數，初始化設置：air_set_callback(on_air_send_cb,on_air_resp_callback,on_air_log_cb)。

key：屏幕向4G模塊發送請求的AT指令
value：4G模塊返回的數據

相關AT指令：

本例程中，涉及到獲取4G模塊初始化、運營商、信號值等AT交互指令回調的判斷，在on_air_resp_callback(key, value)回調函數中，判斷4G收發的相關AT指令，如下所示：

1) 網絡數據是否激活：

屏幕發送：AT+SAPBR=1,1。air_hw_int()函數里發送。

屏幕接收：OK。on_air_resp_callback(key, value)函數里執行4G返回數據的判斷。

2) 獲取運營商：

屏幕發送：AT+COPS?。在at_cops_csq()函數了發送。

屏幕接收：OK。on_air_resp_callback(key, value)函數里執行4G返回數據的判斷。

3) 獲取信號值：

屏幕發送：AT+CSQ。在at_cops_csq()函數了發送。

屏幕接收：OK。on_air_resp_callback(key, value)函數里執行4G返回數據的判斷。

2. TCP配置

當4G初始化完畢后，在on_air_resp_callback(key, value)函數里調用at_tcp_client_cofig()進行TCP配置，代碼如程序清單 2所示：

程序清單 2 TCP配置



--[[*********************************************************************
** Function name:  on_air_resp_callback
** Descriptions :  4G模塊-數據回調接口
** @key           :  屏幕向4G模塊的發送請求
** @value        :  4G模塊返回的數據
*********************************************************************--]]
function on_air_resp_callback(key, value)
    ......
    --******************************************************************
    --條件：    4G初始化完成
    --功能：    使用使用AT指令獲取信號強度和運營商。
    --調用函數：at_cops_csq()
    --函數功能：獲取信號強度和運營商
    --調用函數：at_tcp_client_cofig()
    --函數功能：TCP配置
    --*****************************************************************
    if string.find(key,'+SAPBR=1,1') ~= nil and string.find(value,'OK') ~= nil 
    then
        .......
        at_tcp_client_cofig()
    end
end

--[[*********************************************************************
** Function name : at_tcp_client_cofig
** Descriptions  : TCP配置
** @return       : nil,無返回值
******************************************************************** --]]
function at_tcp_client_cofig(connect) 
    local function my_get_ip_cb(key, value)

        if string.find(key,'+CIFSR') ~= nil and value ~= nil 
        then
        Tcp_ip = value
        set_text(sc_Tcp, 1, Tcp_ip)
        end
    end

    local function my_ip_state(key, value)
        air_log('my debugMsg key   -> '..key)
        air_log('my debugMsg value -> '..value)

        if string.find(key,'+CIPSTATUS') ~= nil 
            and string.find(value,'IP STATUS') ~= nil 
        then
            Tcp_state = 1
            air_log('at_tcp_client_cofig success !!!!!!')
        end
    end

    if connect == nil
    then
        connect = 0
    end
    air_cmd_add('AT+CREG=1', 'OK', 1000, 3) --設置當前GPRS注冊狀態
    air_cmd_add('AT+CGREG=1', 'OK', 1000, 3) --設置當前GPRS注冊狀態
    air_cmd_add('AT+CGATT=1', 'OK', 1000, 3) --設置當前GPRS附著狀態
    air_cmd_add('AT+CIPMUX='.. connect, 'OK', 1000, 3) --設置為單、多鏈接模式

    --設置為快發模式（推薦使用這種模式）
    air_cmd_add('AT+CIPQSEND=1', 'OK', 1000, 3)
    air_cmd_add('AT+CSTT?', 'OK', 1000, 3) --啟動任務，查看APN
    air_cmd_add('AT+CSTT="CMIOT"', 'OK', 1000, 3) --啟動任務，設置APN

    air_cmd_add('AT+CIICR', 'OK', 1000, 3) --激活移動場景
    air_cmd_add('AT+CIFSR' , 'OK', 1000, 3, my_get_ip_cb) --查詢分配的IP地址

    air_cmd_add('AT+CIPSTATUS' , 'STATE: IP STATUS', 1000, 3, my_ip_state) --查詢下鏈接狀態

end

核心API函數

1) at_tcp_client_cofig(connect)

自定義函數，TCP客戶端配置

connect：0-單鏈接，非0多鏈接

相關AT指令：

本例程中，TCP配置涉及到相關指令有設置為單、多鏈接模式、快發模式、激活等，相關關AT指令，更多詳細的AT指令參考《Luat 4G模塊AT命令手冊V4.2.2.pdf》，如下所示：

1) 設置鏈接模式：

屏幕發送：AT+CIPMUX=0。設置單鏈接，非零（1/2）為多連接模式。

屏幕接收：OK

2) 設置移動激活場景：

屏幕發送：AT+CIICR?

屏幕接收：OK

3) 查詢分配的IP地址：

屏幕發送：AT+CIFSR

屏幕接收：OK

3. 連接服務器

當用戶輸入端口號后，點擊聯機，調用at_tcp_client_connect()并設置服務器接收模式，代碼如程序清單 3所示：

程序清單 3 連接服務器


--[[*********************************************************************
** Function name : at_tcp_client_connect
** Descriptions  : 設置接收模式
** @head         : 是否顯示頭部
** @showtp       : 是否顯示協議
** @srip         : 是否顯示IP、端口
** @return       : nil,無返回值
*********************************************************************--]]
function at_set_tcp_recv_mode(head, showtp,srip)
    air_cmd_add('AT+CIPHEAD='..head,      'OK', 1000, 3) --顯示頭部
    air_cmd_add('AT+CIPSHOWTP='..showtp,  'OK', 1000, 3) --顯示協議
    air_cmd_add('AT+CIPSRIP='..srip,      'OK', 1000, 3) --顯示IP、端口
end

--[[*********************************************************************
** Function name : at_tcp_client_connect
** Descriptions  : 連接服務器
** @mode         : 連接模式，TCPUPD
** @server_ip    : 服務器地址
** @port         : 服務器端口
** @return       : nil,無返回值
********************************************************************--]]
function at_tcp_client_connect(mode, server_ip, port)
    --連接服務器
    air_cmd_add(
        'AT+CIPSTART="'..mode..'",'..'"'..server_ip..'",'..port, 
        'OK', 
        1000,
        3)
    --查詢當前GPRS注冊狀態
    air_cmd_add('AT+CIPSTATUS', 'STATE: CONNECT OK', 1000, 3) 

end
--[[*********************************************************************
** Function name : on_control_notify
** Descriptions  : 系統回調函數，用戶通過觸摸修改控件后，執行此回調函數。
**                 點擊按鈕控件，修改文本控件、修改滑動條都會觸發此事件。
** @return       : nil,無返回值
********************************************************************--]]
function on_control_notify(screen,control,value)
    if screen == sc_Tcp 
    then
        if control == 4 and value == 0 and Tcp_state == 1
        then
            Tcp_server_ip = get_text(sc_Tcp, 3)
            Tcp_server_port = get_text(sc_Tcp, 3)
            at_tcp_client_connect('TCP', Tcp_server_ip, Tcp_server_port) --連接服務器
            at_set_tcp_recv_mode(1, 1, 1)              --設置接收模式
        ......
        end

    end
end

核心API函數

1) at_set_tcp_recv_mode(head, showtp,srip)

設置接收模式

head: 是否顯示頭部
showtp: 是否顯示協議
srip: 是否顯示IP、端口
return: nil,無返回值

2) at_tcp_client_connect(mode, server_ip, port)

連接服務器

mode: 連接模式，TCPUPD
server_ip : 服務器地址
port : 服務器端口

相關AT指令：

1) 請求連接：

屏幕發送：AT+CIPSTART="TCP","60.166.18.9",7500。

屏幕接收：OK

2) 設置服務器數據包含頭：

屏幕發送：AT+CIPHEAD=1

屏幕接收：OK

3) 設置服務器協議包含協議：

屏幕發送：AT+CIPSHOWTP=1

屏幕接收：OK

4) 設置服務器協議包含IP、端口：

屏幕發送：AT+CIPSRIP=1

屏幕接收：OK

4. 發送數據到服務器

用戶輸入文本數據點擊發送后，調用at_tcp_send ()發送數據到服務端，代碼如程序清單 4所示：

程序清單 4 發送數據


--[[*********************************************************************
** Function name : on_control_notify
** Descriptions  : 系統回調函數，用戶通過觸摸修改控件后，執行此回調函數。
**                 點擊按鈕控件，修改文本控件、修改滑動條都會觸發此事件。
** @return       : nil,無返回值
*********************************************************************--]]
function on_control_notify(screen,control,value)
    if screen == sc_Tcp 
    then
       ......
          local send_data = get_text(sc_Tcp, 5)
          at_tcp_send(send_data)
       .......
    end
end

--[[*********************************************************************
** Function name : at_tcp_send
** Descriptions  : TCP、發送數據到服務端
** @str          : 發送數據
** @return       : nil,無返回值
********************************************************************--]]
function at_tcp_send(str)
    air_cmd_add('AT+CIPSEND='..string.len(str) , '>', 1000, 3)
    air_cmd_add(str, 'DATA ACCEPT', 1000, 3)
end

核心API函數

1) at_tcp_send(str)

發送數據到服務器

str: 字符串

相關AT指令：

1) 發送數據（確定長度）：

屏幕發送：AT+CIPSEND=10

屏幕接收：>

2) 發送數據（數據內容）

屏幕發送：1234567890

屏幕接收：DATA ACCEPT:10

5. 接收服務器的數據

本例程中，接收服務器的信息是含接收員（目標服務器的IP、端口）、幀頭、協議類型、數據內容等，在函數at_set_tcp_recv_mode(head, showtp,srip)配置。程序清單如程序清單 5所示。

程序清單 5 接收服務器數據


--[[*********************************************************************
** Function name: split
** Descriptions : 切割字符串
** @ str          : 源字符串
** @ pat          : 分割符號
*********************************************************************--]]
function split(str, pat)
    local t = {}
    local last_end = 0
    local s, e = string.find(str, pat, 1) --第一個分割號
    local i = 1
    while s do
        table.insert(t, string.sub(str, last_end + 1, last_end + s - last_end - 1))
        last_end = e
        s, e = string.find(str, pat, last_end + 1)
        i = i + 1
    end
    if last_end <= #str then
        cap = string.sub(str, last_end + 1)
        table.insert(t, cap)
    end
    return t  
end

--[[*********************************************************************
** Function name:  on_air_resp_callback
** Descriptions :  4G模塊-數據回調接口
** @key         :  屏幕->4G模塊的發送請求
** @value       :  4G模塊->返回的數據
*********************************************************************--]]
function on_air_resp_callback(key, value)  

    ...... 
    if value ~= nil
    then
        if string.find(value,'FROM') ~= nil 
        then
            --+RECV FROM: 60.166.12.210:7500
            --分割成3份，分別為+RECV FROM、60.166.12.210、7500
            local serverInfo = split(value,':')
            set_text(sc_Tcp, 7, serverInfo[2]) –- ip
            set_text(sc_Tcp, 8, serverInfo[3]) –-端口

        elseif  string.find(value,'IPD') ~= nil 
        then
            --+IPD,TCP,10:123456789
            --分割成2份，分別為+IPD,TCP,10、123456789
            local serverData = split(value,':')
            set_text(sc_Tcp, 9, serverData[2]) -- 數據內容
        end
    end
    ......
end

相關AT指令：

1) 接收數據源（服務器IP、端口）：

屏幕接收：+RECV FROM: 60.166.12.210:7500

2) 接收數據（幀頭+協議+數據長度+數據內容）：

屏幕接收：+IPD,TCP,10:123456789