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hihopeorg / HarmonyOS-IoT-Application-Development

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许思维 authored 2020-11-20 16:35 . docs: update some section titles

Harmony OS 网络编程 实验指南

netcat简介

netcat 是什么?

netcat是一个非常强大的网络实用工具,可以用它来调试TCP/UDP应用程序;

netcat 如何安装?

Linux上可以使用发行版的包管理器安装,例如Debian/Ubuntu上:

  • sudo apt-get install netcat

Windows上,MobaXterm工具上也可以用 apt-get install netcat 安装;

netcat 如何使用?

开始之前,先简单介绍一下 netcat 的几种用法:

  1. TCP服务端模式: netcat -l 5678 ,会启动一个TCP服务器,监听5678端口,你可以换成其他端口;
  2. TCP客户端模式: netcat localhost 5678localhost是目标主机参数,可以换成其他你想要连接的主机(主机名、IP地址、域名都可以),5678是端口;
    • 你如果在同一台机器的两个终端中分别执行上述两条命令,它们两者之间就会建立连接一条TCP连接,此时你在其中一个终端上输入字符,敲回车就会发送到另一个终端中;
  3. UDP服务端模式: netcat -u -l 6789, 没错,只需要加一个-u参数,就可以启动一个UDP服务端;
  4. UDP客户端模式: netcat -u localhost 6789
    • 类似的,在同一台机器的两个终端中分别执行上述两条命令,他们两者之间也可以收发消息,只不过是UDP报文;

LwIP简介

LwIP是什么?

A Lightweight TCP/IP stack 一个轻量级的TCP/IP协议栈

详细介绍请参考LwIP项目官网:https://savannah.nongnu.org/projects/lwip/

LwIP在openharmony上的应用情况

目前,openharmony源码树有两份LwIP:

  1. third_party/lwip
    • 源码形式编译
    • 供liteos-a内核使用
    • 还有一部分代码在kernel/liteos_a中,一起编译
  2. vendor/hisi/hi3861/hi3861/third_party/lwip_sack
    • hi3861-sdk的一部分
    • 静态库形式编译
    • 不可修改配置
    • 可以查看当前配置(vend

下载源码

建议将本教程的源码下载到鸿蒙源码树的顶层目录,即和applicationsbuild等目录平级的地方:

  • 执行命令git clone https://gitee.com/hihopeorg/HarmonyOS-IoT-Application-Development.git

文件说明

文件:

文件名 说明
BUILD.gn 鸿蒙构建脚本,支持Hi3861、Hi3518、Hi3516开发板
demo_entry_cmsis.c 鸿蒙liteos-m程序入口,支持Hi3861
demo_entry_posix.c 鸿蒙liteos-a和Unix系统程序入口,Hi3516、Hi3518、PC
Makefile Unix系统构建脚本,支持Linux/Mac OS
net_common.h 系统网络接口头文件
net_demo.h demo脚手架头文件
net_params.h 网络参数,包括WiFi热点信息,服务器IP、端口信息
tcp_client_test.c TCP客户端
tcp_server_test.c TCP服务端
udp_client_test.c UDP客户端
udp_server_test.c UDP服务端
wifi_connecter.c 鸿蒙WiFi STA模式API的封装实现文件,比鸿蒙原始接口更容易使用
wifi_connecter.h 鸿蒙WiFi STA模式API的封装头文件,比鸿蒙原始接口更容易使用

Linux主机实验指南

编译测试程序

使用如下命令进行编译:

  1. make 编译测试程序,该命令会生成4个可执行文件和几个.o文件
  2. make clean删除可执行程序和.o文件

运行测试程序

Linux系统可以在同一台机器上,使用多个终端进行测试;

  • TCP客户端测试:
    1. 在一个终端中使用netcat启动一个TCP服务端:netcat -l 5678
    2. 在另一个终端中启动TCP客户端测试程序:./tcp_client_test 5678 127.0.0.1
    3. 在netcat终端中应该会出现TCP客户端测试程序发来的:Hello,输入World并回车,World将会发送到测试程序所在终端;
  • TCP服务端测试:
    1. 在一个终端中启动TCP服务端测试程序:./tcp_server_test 5678
    2. 在另一个终端中使用netcat启动一个TCP客户端,并尝试连接测试程序:netcat 127.0.0.1 5678
    3. 在netcat终端中输入Hello并回车,终端应该会再输出一行Hello,后面一行是TCP服务端测试程序发送回来的,同时终端上会有相关打印;
  • UDP客户端测试:
    1. 在一个终端中使用netcat启动一个UDP服务端:netcat -u -l 5678
    2. 在另一个终端中启动UDP客户端测试程序:./udp_client_test 5678 127.0.0.1
    3. 在netcat终端中应该会出现UDP客户端测试程序发来的Hello.,输入World并回车,World将会发送到测试程序所在终端;
  • UDP服务端测试:
    1. 在一个终端中启动UDP服务端测试程序:./udp_server_test 5678
    2. 在另一个终端中使用netcat启动一个UDP客户端,并尝试连接测试程序:netcat -u 127.0.0.1 5678
    3. 在netcat终端中输入Hello.并回车,终端应该会再输出一行Hello.,后面一行是UDP服务端测试程序是发送回来的,同时终端上会有相关打印;

Hi3861开发板实验指南

准备网络环境

在Hi3861开发板上运行上述四个测试程序之前,需要先准备网络环境:

  1. 准备一个无线路由器,
  2. 将Linux系统的PC连接到这个无线路由器,
    • 如果是虚拟机运行的Linux系统,需要通过网线连接路由器,并且将虚拟机网口设置为“桥接网卡”,确保能够从路由器分到IP地址(这一点非常重要,因为默认是NAT模式,只能通过虚拟机访问外部环境,外部环境无法通过网络访问虚拟机);

修改网络参数

在Hi3861开发板上运行上述四个测试程序之前,需要根据你的无线路由、Linux系统IP修改net_params.h文件的相关代码:

  • PARAM_HOTSPOT_SSID 修改为你的热点名称
  • PARAM_HOTSPOT_PSK 修改为你的热点密码;
  • PARAM_SERVER_ADDR 修改为你的Linux主机IP地址;

编译和烧录测试程序

在Hi3861开发板上运行上述四个测试程序,需要分别编译、烧录程序;

  1. 需要修改BUILD.gn代码,取消你想要执行的测试程序的注释:
    • 编译TCP客户端测试程序,取消 sources = ["tcp_client_test.c"] 的注释,保留其余三行的sources注释;
    • 编译TCP服务端测试程序,取消 sources = ["tcp_server_test.c"] 的注释,保留其余三行的sources注释;
    • 编译UDP客户端测试程序,取消 sources = ["udp_client_test.c"] 的注释,保留其余三行的sources注释;
    • 编译UDP服务端测试程序,取消 sources = ["udp_server_test.c"] 的注释,保留其余三行的sources注释;
  2. 确认你已经修改了hi3861开发板的编译配置文件build/lite/product/wifiiot.json
    • "//applications/sample/wifi-iot/app"替换为:"//HarmonyOS-IoT-Application-Development:app"
  3. 使用python build.py wifiiot进行编译;
  4. 使用DevEco Device Tool或者HiBurn将二进制程序烧录到Hi3861开发板上;
  5. 烧录成功后暂时不要复位程序;

运行测试程序

Hi3861开发板上运行测试程序的操作流程和Linux上大体相同,只是Linux终端执行测试程序变成了——开发板复位后自动运行;

  • TCP客户端测试:
    1. 在Linux终端中使用netcat启动一个TCP服务端:netcat -l 5678
    2. 连接开发板串口,复位开发板,板上程序启动后,首先会连接WiFi热点,然后会尝试连接到Linux上用netcat启动的TCP服务端;
    3. 在Linux终端中应该会出现开发板上TCP客户端通过发来的Hello,输入World并回车,World将会发送到开发板上,同时开发板的串口会有相关打印;
  • TCP服务端测试:
    1. 重新修改BUILD.gn,放开sources = ["tcp_server_test.c"]的注释,保留其他三行的注释,重新编译、烧录到开发板上;
    2. 连接开发板串口,复位开发板,板上程序启动后,会首先连接WiFi热点,然后会启动TCP服务端,并监听5678端口;
      • 这里需要从串口日志上查看开发板的IP地址,下一步操作需要用到
    3. 在Linux终端中使用netcat启动一个TCP客户端,并尝试连接到开发板:netcat board_ip 5678,其中board_ip是开发板的IP地址;
    4. 在Linux终端中输入Hello并回车,终端应该会再输出一行Hello,后面一行是开发板上TCP服务端序发送回来的,同时开发板的串口会有相关打印;
  • UDP客户端测试:
    1. 重新修改BUILD.gn,放开sources = ["udp_client_test.c"]的注释,保留其他三行的注释,重新编译、烧录到开发板上;
    2. 在Linux终端中使用netcat启动一个UDP服务端:netcat -u -l 5678
    3. 连接开发板串口,复位开发板,板上程序启动后,首先会连接WiFi热点,然后会尝试连接到Linux上用netcat启动的UDP服务端;
    4. 在Linux终端中应该会出现UDP客户端测试程序发来的Hello.,输入World并回车,World将会发送到开发板上,同时开发板的串口会有相关打印;
  • UDP服务端测试:
    1. 重新修改BUILD.gn,放开sources = ["udp_server_test.c"]的注释,保留其他三行的注释,重新编译、烧录到开发板上;
    2. 连接开发板串口,复位开发板,板上程序启动后,会首先连接WiFi热点,然后会启动UDP服务端,并监听5678端口;
    3. 在Linux终端中使用netcat启动一个UDP客户端,并尝试连接到开发板:netcat -u 127.0.0.1 5678
    4. 在Linux终端中输入Hello.并回车,终端应该会再输出一行Hello.,后面一行是UDP服务端测试程序是发送回来的,同时开发板的串口会有相关打印;

Hi3516开发板实验指南

准备网络环境

和在Hi3861开发板上运行测试程序类似,在Hi3516开发板上运行四个测试程序之前,需要先准备网络环境:

  1. 准备一个无线路由器,
  2. 将Linux系统的PC连接到这个无线路由器,
    • 如果是虚拟机运行的Linux系统,需要通过网线连接路由器,并且将虚拟机网口设置为“桥接网卡”,确保能够从路由器分到IP地址(这一点非常重要,因为默认是NAT模式,只能通过虚拟机访问外部环境,外部环境无法通过网络访问虚拟机);

编译测试程序

  1. 确认你已经修改了Hi3516开发板的编译配置文件build/lite/product/ipcamera_hi3516dv300.json

    • "//applications/sample/camera/app:camera_app"所在行之前添加一行配置:

      { "name": "net_test", "dir": "//HarmonyOS-IoT-Application-Development:app", "features":[] },

  2. 使用python build.py ipcamera_hi3516dv300进行编译;

  3. 编译成功后在out/ipcamera_hi3516dv300/bin目录下会生成四个测试程序:

    $ find out/ipcamera_hi3516dv300/ -name *_test
    out/ipcamera_hi3516dv300/bin/udp_server_test
    out/ipcamera_hi3516dv300/bin/udp_client_test
    out/ipcamera_hi3516dv300/bin/tcp_client_test
    out/ipcamera_hi3516dv300/bin/tcp_server_test

将测试程序转移到开发板上

有多种方式可以将测试程序从你的Linux主机转移到Hi3516开发板上:

  • 重新烧写rootfs.img映像文件到开发板;

    • 这种方式会刷写整个rootfs分区;
  • 通过T-Flash拷贝;

    • 先将上述四个测试程序从Linux主机拷贝到T-Flash卡上,
    • 再将T-Flash卡从Linux主机上拔下来,插到Hi3516开发板上;
    • 然后将测试程序从T-Flash卡中拷贝到开发板文件系统上;
  • 通过网络和TFTP传输;

    • 先确认Linux主机和开发板直接的IP地址在同一个网段;
      • 可以用ping命令互相测试;
    • 将Linux主机上的几个测试程序拷贝到tftp目录下;
    • 在开发上,通过tftp命令从Linux主机下载测试程序;
      • 先cd到一个有写权限的位置,例如 /usrdata/
      • 执行tftp下载命令:tftp -g -l tcp_client_test -r tcp_client_test $LINUX_IP ,其中$LINUX_IP是你的Linux主机的IP地址

运行测试程序

Hi3861开发板上运行测试程序的操作流程和Linux上几乎完全相同,只是Linux终端执行测试程序变成了——在开发板上的串口终端中执行;

  • TCP客户端测试:
    1. 在Linux终端中使用netcat启动一个TCP服务端:netcat -l 5678
    2. 在开发板串口终端中启动TCP客户端测试程序:./tcp_client_test 5678 $LINUX_IP ,其中$LINUX_IP是你的Linux主机的IP地址;
    3. 在netcat终端中应该会出现TCP客户端测试程序发来的:Hello,输入World并回车,World将会发送到测试程序所在终端;
  • TCP服务端测试:
    1. 在开发板串口终端中启动TCP服务端测试程序:./tcp_server_test 5678
    2. 在Linux终端中使用netcat启动一个TCP客户端,并尝试连接测试程序:netcat $BOARD_IP 5678,其中$BOARD_IP是开发板的IP地址;
    3. 在Linux终端中输入Hello并回车,终端应该会再输出一行Hello,后面一行是开发板上TCP服务端测试程序发送回来的,开发板串口终端上会有相关打印;
  • UDP客户端测试:
    1. 在Linux终端中使用netcat启动一个UDP服务端:netcat -u -l 5678
    2. 在开发板串口终端中启动UDP客户端测试程序:./udp_client_test 5678 $LINUX_IP,其中$LINUX_IP是你的Linux主机的IP地址;
    3. 在Linux终端中应该会出现UDP客户端测试程序发来的Hello.,输入World并回车,World将会发送到开发板上,开发板串口终端上会有相关打印;
  • UDP服务端测试:
    1. 在开发板串口终端中启动UDP服务端测试程序:./udp_server_test 5678
    2. 在Linux终端中使用netcat启动一个UDP客户端,并尝试连接测试程序:netcat -u $BOARD_IP 5678,其中$BOARD_IP是开发板的IP地址;
    3. 在Linux终端中输入Hello.并回车,终端应该会再输出一行Hello.,后面一行是UDP服务端测试程序是发送回来的,开发板串口终端上会有相关打印;

Hi3518开发板实验指南

准备网络环境

和在Hi3861开发板上运行测试程序类似,在Hi3518开发板上运行四个测试程序之前,需要先准备网络环境:

  1. 准备一个无线路由器,
  2. 将Linux系统的PC连接到这个无线路由器,
    • 如果是虚拟机运行的Linux系统,需要通过网线连接路由器,并且将虚拟机网口设置为“桥接网卡”,确保能够从路由器分到IP地址(这一点非常重要,因为默认是NAT模式,只能通过虚拟机访问外部环境,外部环境无法通过网络访问虚拟机);

Hi3518开发板连接WiFi热点

Hi3518连接WiFi热点需要使用wpa_supplicant和相关配置文件;

  • 编译wap_supplicant程序:

    1. 打开编译wpa_supplicant编译配置:

      • 修改配置文件applications\sample\camera\communication\BUILD.gn中的features,向其中添加:

        "wpa_supplicant:wpa_sample"

    2. 执行编译命令:python build.py ipcamera_hi3518ev300

  • 准备wap_supplicant配置文件;

    country=GB
    ctrl_interface=udp
    network={
        ssid="example" # 热点名称
        # key_mgmt=NONE # for OPEN Access Point
        psk="12345678" # 热点密码
    }
  • 将编译生成的wpa_supplicant程序和准备好的wpa_supplicant.conf拷贝到T-Flash卡,然后将T-Flash卡插到开发板上;

  • 运行wpa_supplicant程序,开发板启动后,在串口终端中:

    • 执行命令:cd sdcard, 跳转到T-Flash卡所在目录,
    • 执行命令:wpa_supplicant -i wlan0 -c wpa_supplicant.conf,如果配置文件中的热点名称和密码没错的话,将会连接上WiFi热点;
    • 执行命令:ifconfig,查看网络配置信息,连接WiFi热点成功之后,可以查看到IP地址;

编译测试程序

和Hi3516开发板的操作流程一致,参考前面的描述;

将测试程序转移到开发板上

和Hi3516开发板的操作流程一致,参考前面的描述;

运行测试程序

和Hi3516开发板的操作流程一致,参考前面的描述;

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