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移远4G模组拨号+socket获取天气数据

ZhengN 嵌入式大杂烩 2021-01-31

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上一篇分享了《基于4G Cat.1的内网穿透实践》,这一篇笔记我们直接使用4G开发板访问天气服务器获取天气数据。

我们要使用移远4G模块进行网络通信,要经历 3 个主要过程:网络注册网络激活socket 创建

网络注册是自动完成的,无需用户代码干预(网络注册前,请确认 SIM 卡是否正常识别且 SIM 卡无欠费等业务异常)。

只有在网络注册成功以后,才可进行网络激活,即本文所述的拨号(下文皆称为拨号)。只有拨号成功后,才可进行 socket 网络通信。

拨号+socket 通信基本流程


确保拨号成功的必要条件:SIM 卡没欠费;硬件良好,天线匹配;拨号前,调用 ql_network_register_wait 等待网络注册成功;拨号时,向 ql_start_data_call 传递正确的参数。

Socket 通信流程


EC100 模块 Socket 通信基本流程如上图:

1、在进行 socket 通信之前,必须确保拨号已经成功,可以通过 ql_get_data_call_info()查询需要进行 socket 通信的网络通道是否拨号成功。

2、拨号成功后进行 socket 通信时,必须对需要通信的网络通道进行 bind 操作。不管是 UDP 还是 TCP,都必须执行 Bind 操作之后才可以正常进行 socket 通信。

sdk中给我们提供了一个tcp_client的demo,这个demo的设计思路完全按照上面两张图流程图来设计。我们在这个demo进行修改,获取天气数据。

我们修改后的example_tcp_weather_client.c代码如下:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "ql_type.h"
#include "ql_rtos.h"
#include "ql_application.h"
#include "ql_data_call.h"
#include "sockets.h"
#include "netdb.h"
#include "cJSON.h"

#define  DEBUG   0  

/* 心知天气(www.seniverse.com)IP及端口 */
#define  WEATHER_IP_ADDR   "116.62.81.138"
#define  WEATHER_PORT    80

#define TCP_CONNECT_TIMEOUT_S 10
#define TCP_RECV_TIMEOUT_S 10
#define TCP_CLOSE_LINGER_TIME_S 10
#define TCP_CLIENT_SEND_STR "tcp client send string"
#define PROFILE_IDX 1
#define PROFILE_IDX 1

#define  KEY    "2owqvhhd2dd9o9f9"  // 每个用户自己的一个key

/* GET请求包 */
#define  GET_REQUEST_PACKAGE     \
         "GET https://api.seniverse.com/v3/weather/%s.json?key=%s&location=%s&language=zh-Hans&unit=c\r\n\r\n"

 
/* JSON数据包 */ 
#define  NOW_JSON     "now"
//....还用更多其他的天气数据包可查阅心知天气

/* 天气数据结构体 */
typedef struct
{

 /* 实况天气数据 */
 char id[32];     //id
 char name[32];     //地名
 char country[32];    //国家
 char path[32];     //完整地名路径
 char timezone[32];    //时区
 char timezone_offset[32];  //时差
 char text[32];     //天气预报文字
 char code[32];     //天气预报代码
 char temperature[32];      //气温
 char last_update[32];   //最后一次更新的时间
}Weather;

// 全局变量
static struct in_addr ip4_addr = {0};

// 函数声明
static void GetWeather(char *weather_json, char *location, Weather *result);
static int cJSON_NowWeatherParse(char *JSON, Weather *result);
static void DisplayWeather(Weather *weather_data);
static void ql_nw_status_callback(int profile_idx, int nw_status);
static void datacall_satrt(void);

/*******************************************************************************************************
** 函数: sockets_weather_test
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: void
** 返回: void
********************************************************************************************************/

static void sockets_weather_test(void * argv)
{
 struct ql_data_call_info info = {0};
 char ip4_addr_str[16] = {0};
 Weather weather_data = {0};
 char *location = "shenzhen";

 printf("========== sockets tcp test will start ...\r\n");

 /* 拨号开始 */
 datacall_satrt();

 /* 获取拨号信息 */
 ql_get_data_call_info(10, &info);

 printf("info.profile_idx: %d\r\n", info.profile_idx);
 printf("info.ip_version: %d\r\n", info.ip_version);
 printf("info.v4.state: %d\r\n", info.v4.state);
 printf("info.v4.reconnect: %d\r\n", info.v4.reconnect);

 inet_ntop(AF_INET, &info.v4.addr.ip, ip4_addr_str, sizeof(ip4_addr_str));
 printf("info.v4.addr.ip: %s\r\n", ip4_addr_str);

 inet_ntop(AF_INET, &info.v4.addr.pri_dns, ip4_addr_str, sizeof(ip4_addr_str));
 printf("info.v4.addr.pri_dns: %s\r\n", ip4_addr_str);

 inet_ntop(AF_INET, &info.v4.addr.sec_dns, ip4_addr_str, sizeof(ip4_addr_str));
 printf("info.v4.addr.sec_dns: %s\r\n", ip4_addr_str);

 ip4_addr = info.v4.addr.ip;

 if(info.v4.state)
 {
  memset(&weather_data, 0sizeof(weather_data));  // weather_data清零 
  GetWeather(NOW_JSON, location, &weather_data);   // GET 并解析实况天气数据
  DisplayWeather(&weather_data);      // 显示天气结果
 }

 printf("========== sockets tcp test finished\r\n");
 
 return 0;
}
 
static void ql_nw_status_callback(int profile_idx, int nw_status)
{
 printf("profile(%d) status: %d\r\n", profile_idx, nw_status);
}

static void datacall_satrt(void)
{
 printf("wait for network register done\r\n");

 /* 等待网络注册结果 */
 if(ql_network_register_wait(120) != 0)
 {
  printf("*** network register fail ***\r\n");
 }
 else
 {
  printf("doing network activing ...\r\n");
  
  ql_wan_start(ql_nw_status_callback);   /* 拨号初始化:注册拨号回调函数 */
  ql_set_auto_connect(1, TRUE);     /* 设置拨号掉线是否自动重连 */
  ql_start_data_call(10NULLNULLNULL0);  /* 开始拨号 */
 }
}

static void GetWeather(char *weather_json, char *location, Weather *result)
{
 int    sock_nbio = 1;
 int    ret   = 0;
 int    sock_fd     = -1;
 int    sock_error  = 0;
 socklen_t  optlen = 0;
 fd_set    read_fds, write_fds;
 struct timeval t;
 struct addrinfo  * res, hints;
 struct sockaddr_in * ip4_svr_addr;
 struct sockaddr_in ip4_local_addr = {0};
 u8 dns_success = 0;
 u8 recv_buf[128] = {0};
 u8 GetRequestBuf[256] = {0};
 u8 WeatherRecvBuf[2*1024] = {0};

 /*  */
 memset(&hints, 0sizeof(struct addrinfo));
 hints.ai_family = AF_INET;
 hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 if(getaddrinfo_with_pcid(WEATHER_IP_ADDR, NULL, &hints, &res, PROFILE_IDX) != 0)
 {
  printf("*** DNS fail ***\r\n");
  goto exit;
 }

 dns_success = 1;
 
 ret = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 if(ret < 0)
 {
  printf("*** socket create fail ***\r\n");
  goto exit;
 }

 sock_fd = ret;

 ioctl(sock_fd, FIONBIO, &sock_nbio);

 ip4_local_addr.sin_family = AF_INET;
 ip4_local_addr.sin_port = htons(ql_soc_generate_port());
 ip4_local_addr.sin_addr = ip4_addr;
 
 ret = bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&ip4_local_addr, sizeof(ip4_local_addr));
 if(ret < 0)
 {
  printf("*** bind fail ***\r\n");
  goto exit;
 }
 
 ip4_svr_addr = (struct sockaddr_in *)res->ai_addr;
 ip4_svr_addr->sin_port = htons(WEATHER_PORT);

 ret = connect(sock_fd, (struct sockaddr *)ip4_svr_addr, sizeof(struct sockaddr));

 printf("connect ret: %d, errno: %u\r\n", ret, errno);

 if(ret == -1 && errno != EINPROGRESS)
 {
  printf("*** connect fail ***\r\n");
  goto exit;
 }

 t.tv_sec = TCP_CONNECT_TIMEOUT_S;
 t.tv_usec = 0;

 FD_ZERO(&read_fds);
 FD_ZERO(&write_fds);

 FD_SET(sock_fd, &read_fds);
 FD_SET(sock_fd, &write_fds);

 ret = select(sock_fd + 1, &read_fds, &write_fds, NULL, &t);

 printf("select ret: %d\r\n", ret);

 if(ret <= 0)
 {
  printf("*** select timeout or error ***\r\n");
  goto exit;
 }

 if(!FD_ISSET(sock_fd, &read_fds) && !FD_ISSET(sock_fd, &write_fds))
 {
  printf("*** connect fail ***\r\n");
  goto exit;
 }
 else if(FD_ISSET(sock_fd, &read_fds) && FD_ISSET(sock_fd, &write_fds))
 {
  optlen = sizeof(sock_error);
  ret = getsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &sock_error, &optlen);
  if(ret == 0 && sock_error == 0)
  {
   printf("connect success\r\n");
  }
  else
  {
   printf("*** connect fail, sock_err = %d, errno = %u ***\r\n", sock_error, errno);
   goto exit;
  }
 }
 else if(!FD_ISSET(sock_fd, &read_fds) && FD_ISSET(sock_fd, &write_fds))
 {
  printf("connect success\r\n");
 }
 else if(FD_ISSET(sock_fd, &read_fds) && !FD_ISSET(sock_fd, &write_fds))
 {
  printf("*** connect fail ***\r\n");
  goto exit;
 }
 else
 {
  printf("*** connect fail ***\r\n");
  goto exit;
 }

 /* 组合GET请求包 */
 sprintf(GetRequestBuf, GET_REQUEST_PACKAGE, weather_json, KEY, location);

 /* 发送数据到服务端 */
 ret = send(sock_fd, (const void*)GetRequestBuf, strlen(GetRequestBuf), 0);
 if(ret < 0)
 {
  printf("*** send fail ***\r\n");
  goto exit;
 }

_recv_:
 t.tv_sec = TCP_RECV_TIMEOUT_S;
 t.tv_usec = 0;

 FD_ZERO(&read_fds);
 FD_SET(sock_fd, &read_fds);

 ret = select(sock_fd + 1, &read_fds, NULLNULL, &t);

 printf("select ret: %d\r\n", ret);

 if(ret <= 0)
 {
  printf("*** select timeout or error ***\r\n");
  goto exit;
 }

 if(FD_ISSET(sock_fd, &read_fds))
 {
  ret = recv(sock_fd, WeatherRecvBuf, sizeof(WeatherRecvBuf), 0);
  if(ret > 0)
  {
   printf("recv data: [%d]%s\r\n", ret, WeatherRecvBuf);
   /* 解析天气数据并保存到结构体变量weather_data中 */
   if (0 == strcmp(weather_json, NOW_JSON))  // 天气实况
   {
    cJSON_NowWeatherParse(WeatherRecvBuf, result); 
   }
  }
  else if(ret == 0)
  {
   printf("*** peer closed ***\r\n");
   goto exit;
  }
  else
  {
   if(!(errno == EINTR || errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN))
   {
    printf("*** error occurs ***\r\n");
    goto exit;
   }
   else
   {
    printf("wait for a while\r\n");
    ql_rtos_task_sleep_ms(20);
    goto _recv_;
   }
  }

 }

exit:
 if(dns_success) freeaddrinfo(res);

 if(sock_fd >= 0)
 {
  struct linger linger = {0};

  linger.l_onoff = 1;
  linger.l_linger = TCP_CLOSE_LINGER_TIME_S;

  setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &linger, sizeof(linger));
  setsockopt(sock_fd, IPPROTO_TCP, TCP_CLOSE_TIMEROUT, &linger.l_linger, sizeof(linger.l_linger));

  /* 清空缓冲区 */
  memset(GetRequestBuf, 0256);   
  memset(WeatherRecvBuf, 02*1024);    
  close(sock_fd);
 }
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: cJSON_NowWeatherParse,解析天气实况数据
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: JSON:天气数据包   result:数据解析的结果
** 返回: void
********************************************************************************************************/

static int cJSON_NowWeatherParse(char *JSON, Weather *result)
{
 cJSON *json,*arrayItem,*object,*subobject,*item;
 
 json = cJSON_Parse(JSON); //解析JSON数据包
 if(json == NULL)    //检测JSON数据包是否存在语法上的错误,返回NULL表示数据包无效
 {
  printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr()); //打印数据包语法错误的位置
  return 1;
 }
 else
 {
  if((arrayItem = cJSON_GetObjectItem(json,"results")) != NULL); //匹配字符串"results",获取数组内容
  {
   int size = cJSON_GetArraySize(arrayItem);     //获取数组中对象个数
#if DEBUG
   printf("cJSON_GetArraySize: size=%d\n",size); 
#endif
   if((object = cJSON_GetArrayItem(arrayItem,0)) != NULL)//获取父对象内容
   {
    /* 匹配子对象1:城市地区相关 */
    if((subobject = cJSON_GetObjectItem(object,"location")) != NULL)
    {
     // 匹配id
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"id")) != NULL)   
     {
      memcpy(result->id, item->valuestring,strlen(item->valuestring));   // 保存数据供外部调用
     }
     // 匹配城市名
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"name")) != NULL
     {
      memcpy(result->name, item->valuestring,strlen(item->valuestring));   // 保存数据供外部调用
     }
     // 匹配城市所在的国家
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"country")) != NULL)
     {
      memcpy(result->country, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存数据供外部调用
     }
     // 匹配完整地名路径
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"path")) != NULL)  
     {
      memcpy(result->path, item->valuestring,strlen(item->valuestring));   // 保存数据供外部调用 
     }
     // 匹配时区
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"timezone")) != NULL)
     {
      memcpy(result->timezone, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存数据供外部调用 
     }
     // 匹配时差
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"timezone_offset")) != NULL)
     {
      memcpy(result->timezone_offset, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存数据供外部调用
     }
    }
    /* 匹配子对象2:今天的天气情况 */
    if((subobject = cJSON_GetObjectItem(object,"now")) != NULL)
    {
     // 匹配天气现象文字
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"text")) != NULL)
     {
      memcpy(result->text, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存数据供外部调用
     }
     // 匹配天气现象代码
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"code")) != NULL)
     {
      memcpy(result->code, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存数据供外部调用
     }
     // 匹配气温
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"temperature")) != NULL
     {
      memcpy(result->temperature, item->valuestring,strlen(item->valuestring));   // 保存数据供外部调用
     } 
    }
    /* 匹配子对象3:数据更新时间(该城市的本地时间) */
    if((subobject = cJSON_GetObjectItem(object,"last_update")) != NULL)
    {
     memcpy(result->last_update, subobject->valuestring,strlen(subobject->valuestring));   // 保存数据供外部调用
    }
   } 
  }
 }
 
 cJSON_Delete(json); //释放cJSON_Parse()分配出来的内存空间
 
 return 0;
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: DisplayWeather,显示天气数据
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: weather_data:天气数据
** 返回: void
********************************************************************************************************/

static void DisplayWeather(Weather *weather_data)
{
 printf("============%s today weather===========\n", weather_data->name);
 printf("weather_data->text: %s\n", weather_data->text);  
 printf("weather_data->temperature: %s\n", weather_data->temperature); 
 printf("weather_data->timezone: %s\n", weather_data->timezone); 
 printf("weather_data->timezone_offset: %s\n", weather_data->timezone_offset);
 printf("weather_data->last_update: %s\n", weather_data->last_update);
}

application_init(sockets_weather_test, "sockets_weather_test"84);


测试结果:


关于天气获取、解析代码以及乱码数据之前已经有详细分享过,这里不再解释。相关文章:【socket应用】基于C语言的天气客户端的实现

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