乐鑫esp8266学习rtos3.0笔记第12篇：无需外网，如何实现在本地局域网与控制端做数据交换，分享开发心得。（附带demo）

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• 本系列博客学习由非官方人员 半颗心脏 潜心所力所写，不做开发板。仅仅做个人技术交流分享，不做任何商业用途。如有不对之处，请留言，本人及时更改。

1、 Esp8266之 搭建开发环境，开始一个“hellow world”串口打印。
2、 Esp8266之 利用GPIO开始使用按钮点亮你的“第一盏灯”。
3、 Esp8266之 利用 "软件定时器 " 定时0.5秒闪烁点亮一盏LED。
4 、Esp8266之 了解PWM，更为深入地用PWM控制一盏LED的亮度变化。
5 、Esp8266之 原生乐鑫SDK高级使用之封装Post与Get请求云端，拿到“天气预报信息”。
6 、Esp8266之 了解 SmartConfig与Airkiss一键配网，给8266配网上云端。无需把wifi名字密码写在固件里。
7 、Esp8266之 了解 softAP热点配网模式原理，仿“机智云”定义自己的热点配网模式协议。
8、 Esp8266之 你要找的8266作为UDP、TCP客户端或服务端的角色通讯，都在这了。
9、 Esp8266进阶之路： [小实战上篇]Windows系统搭建8266的本地Mqtt服务器，局域网点亮一盏LED灯。
10、 Esp8266进阶之路： [小实战下篇]Windows系统搭建8266的本地Mqtt服务器，局域网点亮一盏LED灯。
11、 Esp8266进阶之路： 8266接入阿里智能，点亮一盏LED灯，期待天猫精灵语音控制的不约而至！
12、 Esp8266进阶之路： 图文并茂学习阿里云主机搭建8266MQTT服务器，实现移动网络远程控制一盏LED。
13、 Esp8266进阶之路： 动手做个8266毕设小案例，smartConfig + MQTT协议轻松实现远程控制一盏LED。
14、 Esp8266进阶之路： esp8266的 FreeRtos系统学习的正确姿势 ------ 环境搭建、烧录。
15、 Esp8266进阶之路： esp8266的 物联网又一股清流，8266接入阿里云平台非阿里智能的SDS服务，点亮一盏LED灯。
16、 Esp8266进阶之路： esp8266的 基于Nonos移植红外线H1838，实现红外遥控器配网，远程控制一盏灯。
17、 Esp8266进阶之路： esp8266自研的快速上电开关五次 (开-关为一次) ，无需按键触发则8266进去一键配网模式。
18、 Esp8266进阶之路： esp8266 基于NONOS 实现 OTA 远程升级，实现无线“ 热修复 ”升级固件程序。
19、 Esp8266进阶之路： esp8266驱动 ds18b20、dht11 温湿度传感器，采集温湿度传感器到服务器。
20、 Esp8266进阶之路： 深入学习esp8266的esp now模式，仿机智云做一个小网关，实现无需网络下轻松彼此连接通讯交互数据。
21、 Esp8266进阶之路： 浅谈 esp8266 如何在本地局域网网络情况下实现最大效率地和前端实现数据交互。
22、 Esp8266进阶之路： esp8266的工程如何添加第三方静态库文件以及如何自定义文件夹，聊聊那些makeFile的事。。
23、 Esp8266进阶之路： 再来一波 esp8266 基于 freeRtos系统连接自己私有的服务器实现OTA远程升级，接触下 lwip的基本知识。。
24、 Esp8266进阶之路： 渗透学习回顾下esp8266的外置spi芯片25q系列，熟悉8266代码块在其的分布，得心应手放置图片或其他资料。
25、 Esp8266进阶之路： 深聊下esp8266的串口 Uart 通讯中断编程，为您准备好了 NONOS 版本 和 RTOS 系统的串口驱动文件。
26、 Esp8266进阶之路： RTOS分析 MQTT 实现过程，实现移植 MQTT协议在 esp8266 rtos实时系统，可断线重连。
27、 Esp8266进阶之路： 跟紧脚步，用VisualStudio Code开发 esp8266 rtos SDK v3.0版本，全新的 idf 框架，节省内存模块化开发。
28、 Esp8266进阶之路： 教你轻松自如使用cJson在乐鑫 esp8266 如何解析一段json数据以及如何生成一段json数据。
29、 Esp8266进阶之路： 百万条消息免费之乐鑫esp8266使用TCP直连模式MQTT协议接入阿里云物联网平台，支持私家服务器对接支持阿里云规则引擎。
30、 Esp8266进阶之路： 乐鑫esp8266 SDK编程使用 IIC总线驱动 0.96寸的OLED显示屏，显示天气预报信息。
31、 Esp8266进阶之路： 当esp8266遇到 Html，该怎么内置网页控制设备，理清内置网页的实现过程，实现无需路由器手机也可以控制esp8266。
32、 Esp8266进阶之路： 细聊HmacMD5的加密方法带来的安全性，并实践在esp8266上，最大保障传输的过程的信息的安全性。
33、 Esp8266进阶之路： 如何优雅地像乐鑫原厂封装esp8266底层寄存器的逻辑思维，做成自己的静态库库文件，让第三方人使用？
34、 Esp8266进阶之路： 乐鑫esp8266 NONOS SDK 3.0编程使用 SPI 驱动基于Max7219芯片的八位数码管，显示日期信息。
35、 Esp8266进阶之路： 乐鑫esp8266芯片借助机智云平台做一个商业化的七彩RGB灯泡可调整体方案项目，炫彩夺目高大尚。
36、 Esp8266之rtos3.0笔记： 认识esp8266 Rtos 3.0 sdk 工程结构，esp8266如何向esp-idf工程靠近的，如何自定义头文件编译？
37、 Esp8266之rtos3.0笔记： 你要找的基本外设功能都在这里了，包括Gpio、Pwm 和 Uart 接口使用。
38、 Esp8266之rtos3.0笔记： 一篇文章带你搞掂存储技术 NVS 的认识和使用，如何利用NVS保存整型、字符串、数组以及结构体。
39、 Esp8266之rtos3.0笔记： 捋一捋微信公众号配网智能设备 esp8266 并绑定设备的过程，移植并成功实现在 esp8266 rtos3.1 。
40、 Esp8266之rtos3.0笔记： 基于乐鑫idf框架，研究出超稳定、掉线重连、解决内存泄露问题的Mqtt框架！支持esp8266和esp32！
41、 Esp8266之rtos3.0笔记： esp8266-12模块基于rtos3.1版本ota功能远程空中升级固件，官网基础之上增加dns域名解析！
42、 Esp8266之rtos3.0笔记： 我又来了，基于rtos3.0版本 SDK编程 SPI 驱动 ws2812b 七彩灯，代码全部开源奉献给你们！
43、 Esp8266之rtos3.0笔记： esp8266-12模块基于rtos3.0版本扫描周围获取附近可用的 Wi-Fi 热点路由器信息，同样适合esp32。
44、 Esp8266之rtos3.0笔记： 整理分享那些我在项目中常用的esp8266 rtos3.0版本的常见驱动，Button按键长短按、PWM平滑调光等。
45、 Esp8266之rtos3.0笔记： 内置仅1M的Esp8285，如何攻破最棘手的OTA问题，大大节省资源成本开发产品。
46、 Esp8266之rtos3.0笔记： 详细分析Esp8266上电信息打印的数据，如何做到串口通讯上电不乱码打印。
47、 Esp8266之rtos3.0笔记： 无需外网，如何实现在本地局域网与控制端做数据交换的一些开发经验。
48、 Esp8266之rtos3.0笔记： 迟来的1024程序员祝福，开源分享一个驱动 ds18b20 获取温度的工程。
49、 Esp8266之rtos3.0笔记： aliyun sdk 直连接入阿里云物联网平台，实现天猫精灵找队友零配网功能和语音控制。
50、 Esp8266之rtos3.0笔记： esp产品量产方案初入门之 如何从外部读取 csv 文件的数据，比如从代码读取外部文件阿里云三元组。
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一、前言；

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      将近2个月没更新 esp8266 的开发博文了，因为我也渐渐地转 esp32的语音交互学习了，大家在esp8266开发过程有任何技术疑问可以在博文下留言，或者加群，我会第一时间回复大家；

      这里，我会给大家介绍我新的一门课程视频《乐鑫esp8266直连天猫精灵iot平台》，内容十分丰富，从环境搭建到官方示范代码，到二次开发做个项目到教程。因为群里太多人对天猫精灵对接感兴趣了，而且又不熟开发，我决定做一期教程，月底出来！现在已经录制好一半了！

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二、局域网控制的一些想法；

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      对于局域网控制的想法多种多样，目前这种 C/S 模型，必须要有服务器端和客户端；所以，我们想法如下：

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第一种：esp8266和前端都使用tcp或者udp通讯。

• 这种方法是网上最为流传的，也是很多程序员头脑的第一想法，主要实现的过程如下：

• esp8266作为热点开启，让前端上位机去连接它，获得网关地址，由手机主动发起通讯，之后数据交互；或者esp8266去连接指定的路由器，通过某渠道去获取当前设备的IP地址。 之后也是由手机主动发起通讯。

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【总结】： 由上面的步骤可以看到，不管是TCP或者UDP，都需要主动拿到设备的IP地址，这样一来就减少了效率，而且在多个前端上位机都通过socket连接到设备，会造成阻塞，特别是这种长连接的tcp协议；

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第二种：esp8266和前端使用http协议的post或get请求数据。

• 这种post或get请求数据交互在电商的APP和服务器数据交互使用最为广泛（毕竟我是Android开发的），其主要实现的过程如下：

• 前端主动通过http协议，把数据写在发送的内容上面发送到服务器，服务器（esp8266）接收到了之后，服务器接收到数据之后，剖析数据，返回数据给前端，之后立马断开连接，服务器不会主动向前端发送数据！

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【总结】： 由上面的步骤可以看到；前端需要主动发送数据到服务器，但是服务器不会主动向前端发送数据这缺点大家都想到了：就是当服务器esp8266发生状态变化时候，前端是不知道的，需要主动去获取。如果客户端前端定时去服务器获取状最新态，这种做法不可靠，毕竟也是消耗服务器效应资源呢？

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三.上面两种方法相结合成最佳方案；

• 总结如下：

方法	优点	缺点
tcp udp	前端可以实时收到设备的最新状态。	如果多个前端一直连接，那么服务器要向多个设备发送数据，会造成阻塞。
http协议	前端主动发送数据之后，立刻断开，避免多个前端一直连接设备。	前端无法实时同步设备的最新状态。

以上2种方法结合一起使用，总结如下：

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• 上面的图可以看到

• 2种想法相结合，设备采用本地UDP广播包来发送状态出去，最重要的是，广播包还含有其局域网的ID地址，后面我们就可以根据这个地址去http协议的post请求；

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四. 代码；

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4.1 本地udp广播；

• 本地UDP广播实现，注意不要处理任何接收到的信息，因为我们要实现的是UDP广播包只管发数据！
• 注意一定是等获取ip之后再创建；
• 我这里固定往端口号 8989 广播数据！远程地址填 255.255.255.255 表示全网广播；

void Task_local_broadcast(void *pData)
{
    struct sockaddr_in client_addr;
    int sock_fd;
    int err;
    int count = 0;

    sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sock_fd == -1)
    {
        printf("[SY] failed to create sock_fd!\n");
    }

    memset(&client_addr, 0, sizeof(client_addr));
    client_addr.sin_family = AF_INET;
    client_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("255.255.255.255");
    client_addr.sin_port = htons(8989);

    while (1)
    {
        //sprintf(udp_msg,"");
        vTaskDelay(2000 / portTICK_RATE_MS);
        err = sendto(sock_fd, (char *)udp_msg, sizeof(udp_msg), 0,
                     (struct sockaddr *)&client_addr, sizeof(client_addr));
        if (err < 0)
        {
            printf("[SY] failed to send local ! ... \n");
        }
    }
}

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4.2 创建 tcp 服务端（即做 webserver）

• 只有做 webserver ，才可以给 客户端请求，所以我们要求做一个标准端 webserver，其过程我也学到不少东西；
  • 1：它是基于 tcp 连接，等到 客户端连接发送数据之后，记得一定要返回正确数据以及主动断开；
  • 2: 返回端数据一定要遵循 http 的格式，否则客户端认为你返回数据不对，一直等待回复；
  • 3: 断开连接后，要重新等待一个新的连接！
  • 4: webserver的端口默认是 80 ，所以务必填 80 ；

void Task_local_server(void *ab)
{

    char rx_buffer[512];
    char addr_str[128];
    char output[1024] = {0};
    int addr_family;
    int ip_protocol;

    while (1)
    {

        struct sockaddr_in destAddr;
        destAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        destAddr.sin_family = AF_INET;
        destAddr.sin_port = htons(80);
        addr_family = AF_INET;
        ip_protocol = IPPROTO_IP;
        inet_ntoa_r(destAddr.sin_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1);

        int listen_sock = socket(addr_family, SOCK_STREAM, ip_protocol);
        if (listen_sock < 0)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket created");

        int err = bind(listen_sock, (struct sockaddr *)&destAddr, sizeof(destAddr));
        if (err != 0)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to bind: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket binded");

        err = listen(listen_sock, 1);
        if (err != 0)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Error occured during listen: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket listening");
        int sock;
        while (1)
        {
            struct sockaddr_in sourceAddr;
            uint addrLen = sizeof(sourceAddr);
            sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr *)&sourceAddr, &addrLen);
            if (sock < 0)
            {
                ESP_LOGE(TAG, "Unable to accept connection: errno %d", errno);
                break;
            }
            ESP_LOGI(TAG, "Socket accepted");

            int len = recv(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0);
            // Error occured during receiving
            if (len > 0)
            {
                char *sendstr = (char *)malloc(1024);
                inet_ntoa_r(((struct sockaddr_in *)&sourceAddr)->sin_addr.s_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1);
                rx_buffer[len] = 0; // Null-terminate whatever we received and treat like a string
                ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes from %s:", len, addr_str);
                ESP_LOGI(TAG, "%s", rx_buffer);
                //查找body内容 我这笨重点 用 {} 分割
                findStr(rx_buffer, output);
                ESP_LOGI(TAG, "output : %s", output);
                //尤其注意格式
                sprintf(sendstr, "HTTP/1.1 200 OK\r\nAccept-Ranges: bytes\nContent-Length: %d\nContent-Type: text/html\nServer: ESP8266\n\n%s", strlen(output), output);
                //发送给客户端
                int err = send(sock, sendstr, strlen(sendstr), 0);
                free(sendstr);
                //发送给请求端之后，立刻主动断开连接
                int result = close(sock);
            }
        }

        if (sock != -1)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Shutting down socket and restarting...");
            shutdown(sock, 0);
            close(sock);
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

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4.3 如何数据交互

      前面已经讲述了代码是如何实现本地广播和客户端如何post请求送控制数据到前端，那么我们如何接受 控制数据以及发送回调给客户端呢？

      我们再梳理下流程（以下纯手写拍照）：

1. 手机控制端通过 post 请求发送参数到 8266 进行控制；
2. 8266 广播到信息包含 8266 在局域网的ip地址和设备状态参数；
3. 如何判断是否控制成功？比如在 http 请求结果返回ok表示成功，抑或在 udp 广播中状态对比做判断；

      因此，我建立一个队列，大家这样会更好理解，请自备 rtos 系统常识；

  if (ParseJSONQueueHandler == NULL)
        ParseJSONQueueHandler = xQueueCreate(5, sizeof(struct esp_mqtt_msg_type *));

    //开启json解析线程
    if (mHandlerParseJSON == NULL)
    {
        xTaskCreate(Task_ParseJSON, "Task_ParseJSON", 1024, NULL, 3, &mHandlerParseJSON);
    }

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      我们可以在 接受到前端数据发送数据到队列里面去；

 //发送数据到队列
 struct esp_mqtt_msg_type *pTmp;
 tempMsg.workMode = 0;
 sprintf(tempMsg.allData, "%s", output);
 pTmp = &tempMsg;
 xQueueSend(ParseJSONQueueHandler, (void *)&pTmp, portMAX_DELAY);

      接受做处理：

void Task_ParseJSON(void *pvParameters)
{
    printf("[SY] Task_ParseJSON_Message creat ... \n");
    while (1)
    {
        struct esp_mqtt_msg_type *pMqttMsg;

        printf("[SY] Task_ParseJSON_Message xQueueReceive wait ... \n");
        xQueueReceive(ParseJSONQueueHandler, &pMqttMsg, portMAX_DELAY);
        printf("[SY] xQueueReceive  data [%s] \n", pMqttMsg->allData);
    }
}

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五. 关于http协议请求的一些常识；

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• 我们知道http属于短连接，即为一旦发送数据接收到回复，立刻断开连接。这个是建立在tcp之上的，也就是所谓的比tcp还要高级，因此，务必先让esp8266建立tcp服务器端。

• esp8266建立tcp服务器端的端口一定是80，这个端口号是http协议中默认的。

• esp8266反馈给前端的信息是要遵循规律的，要不会发生前端提示服务器没反应！！其信息格式大概如下：

  Headers注意这个状态码200 必须要， Content-Length 代码body到字符串长度。还有提示协议版本。下面的Content-Type指定了返回的内容格式，下面的是文本字符串格式。相信做服务器开发的朋友很熟悉这个了！下面的OK！！就是返回的自定义的内容，比如我还可以加进去一些传感器的数值等。

 HTTP/1.1 200 OK 
 Date: Sat Jun 30 10:45:57 2018
 Content-Length: 4
 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
 
 OK!!

六、其他；

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       本博文代码下载链接：https://github.com/xuhongv/StudyInEsp8266/tree/master/43_ESP8266_Rtos3.0_LocalContlor

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另外，不要把我的博客作为学习标准，我的只是笔记，难有疏忽之处，如果有，请指出来，也欢迎留言哈！

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