iOS与EV3混合机器人编程系列之四iOS_WiFi_EV3_Library 剖析之中的一个：WiFi UDP和TCP

Posted 2020-10-01 liguangsunls

在上一篇文章中。我们通过编写EV3 Port Viewer项目实现了ios监測EV3的实时端口数据。

程序最核心的部分就是我们的开源码库iOS_WiFi_EV3_Library。

那么，在本文中，我们将具体介绍我们这个库的编写。为了完毕这个库，本人參考了网上许多资料，主要包括EV3的源码，win版本号的代码库以及Monobrick相关以及网上的各种资料，在此就不一一列举了。

因为水平有限，本代码库还存在各种问题，望使用的读者见谅。

大家也能够在这个基础之上自己进行改造完好。

为了具体说明代码库的实现。这里我们从需求分析，设计到实现介绍整个库从无到有的过程。

==需求分析：代码库要实现的功能==

从我们的第一篇文章中。我们已经对iOS和EV3的结合方式做了具体的介绍。

从中，我们能够总结出。我们要编写的代码库须要实现下面功能：

1）拥有一个连接界面来搜索并连接WiFi局域网内的EV3设备。

2）实时接收EV3的端口数据而且能很方便地对数据进行处理。

3）能够发送直接命令（Direct Command）到EV3实现对EV3的实时控制。

（EV3的源码中内置两种命令格式：命令Command和直接命令Direct Comand，使用直接命令则EV3能够直接响应。无需在EV3上进行不论什么的编程，大家能够參考我之前写的Hacking EV3系列文章，那些文章主要讲通过使用开源库btstack来实现用蓝牙来连接EV3。因为要使用btstack须要对iOS设备进行越狱，因此最后选择弃用而使用WiFi。这也是本项目的重要工作之中的一个）

简单一点说就是要实现EV3的wifi连接，发送和接收功能。仅仅要实现了这三个核心功能，那么我们就能够用iOS来控制EV3。

==WiFi连接的方法==

假设是iOS设备之间的无线数据通信，我们能够直接使用iOS的高级框架MultiConnectivity.Framework来实现。可是如今我们要通过iOS来连接一个非iOS设备，我们就仅仅能使用iOS底层的API了。

根本就方式就是使用UDP和TCP来进行数据通信。

这部分功能相应的API为CFNetwork。这是一个比較底层的C代码的框架。

我们能够选择直接使用CFNetwork来编写，但这势必会很复杂和困难。还好。我们还有第二种选择，那就是使用网上的开源库CocoaAsyncSocket。这个开源库使用iOS的GCD在Objective C的层次又一次封装了UDP和TCP传输的功能。使得编写UDP和TCP传输的应用变得很方便。

因此，我们就採用了CocoaAsyncSocket来实现UDP和TCP的传输。

==CocoaAsyncSocket的使用==

大家能够从网上下载这个开源库：https://github.com/robbiehanson/CocoaAsyncSocket

我们仅仅须要使用库中的四个文件：

GCDAsyncSocket.h         // 实现TCP传输

GCDAsyncSocket.m

GCDAsyncUdpSocket.h // 实现UDP传输

GCDAsyncUdpSocket.m

1.UDP的使用

Step 1：创建实例instance

UDP的使用通过GCDAsyncUdpSocket这个类来实现。

因此要使用UDP，我们首先得创建一个GCDAsyncUdpSocket类的实例。

比方这里我们创建一个实例命名为udpSocket：

dispatch_queue_t udpSocketQueue = dispatch_queue_create("com.manmanlai.updSocketQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
        
        self.udpSocket = [[GCDAsyncUdpSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:udpSocketQueue];

说明一下这个类包括delegate方法（依靠delegate方法来接收处理数据）以及须要定义一个特定的并行Queue来使用。

Step 2：连接UDP到特定端口

这里我们使用这个类中的方法：

1)连接API：bindToPort:error:

2)接收数据API：beginReceiving:

3)关闭API：close

因此，依据这个API我们能够编写一个Method来開始UDP和停止UDP

- (void)startUdpSocket
{
    NSError *error = nil;
    
    if (![self.udpSocket bindToPort:UDP_PORT error:&error])
    {
        NSLog(@"Error starting server (bind): %@", error);
        return;
    }
    if (![self.udpSocket beginReceiving:&error])
    {
        [self.udpSocket close];
        
        NSLog(@"Error starting server (recv): %@", error);
        return;
    }
    
    NSLog(@"Udp Echo server started on port %hu", [self.udpSocket localPort]);
}



- (void)stopUdpSocket
{
    [self.udpSocket close];
}

Step 3：接收UDP数据

通过delegate方法

- (void)udpSocket:(GCDAsyncUdpSocket *)sock didReceiveData:(NSData *)data
      fromAddress:(NSData *)address
withFilterContext:(id)filterContext

接收数据

具体数据怎样处理之后再谈。

Step 4：发送UDP数据

- (void)sendData:(NSData *)data toAddress:(NSData *)remoteAddr withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag

以上是UDP的使用，接下来介绍TCP的使用

2、TCP的使用

Step 1：创建实例instance

和UDP的创建方式一样。仅仅只是改成GCDAsyncSocket类。

dispatch_queue_t tcpSocketQueue = dispatch_queue_create("com.manmanlai.tcpSocketQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
            GCDAsyncSocket *tcpSocket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:tcpSocketQueue];

Step 2：连接TCP

连接TCP的API例如以下：

-(BOOL)connectToHost:(NSString*)host onPort:(uint16_t)port error:(NSError **)errPtr

在使用中，例如以下所看到的：

NSError *error = nil;
    if (![tcpSocket connectToHost:device.address
                                onPort:5555
                                 error:&error])
    {
        NSLog(@"Error connecting: %@", error);
        
    } else {
        NSLog(@“Connected");
}

Step 3：发送TCP数据

-(void)writeData:(NSData *)data withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag

Step 4：接收数据

- (void)readDataWithTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag

Step 5：数据处理

通过Delegate方法实现，包括下面几个：

// TCP socket已连接
(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(UInt16)port
// TCP socket已断开
(void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err
// TCP socket已写入数据
(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag
// TCP socket已发送数据
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag

以上便是UDP和TCP的用法，能够看到是很的简单明了的。

下一篇文章中。我们将介绍怎样使用CocoaAsyncSocket来具体连接我们的EV3机器人，敬请期待！

【本文为原创文章。版权全部，转载请注明出处。谢谢！[email protected]】