6.2項(xiàng)目開發(fā)知識準(zhǔn)備本章主要講述工廠物聯(lián)網(wǎng)智能化項(xiàng)目開發(fā)知識準(zhǔn)備。通過學(xué)習(xí)本節(jié)將能夠了解工廠物聯(lián)網(wǎng)智能化項(xiàng)目開發(fā)知識準(zhǔn)備。通過本節(jié)學(xué)習(xí)可以熟悉：項(xiàng)目硬件架構(gòu)設(shè)備端程序架構(gòu)與流程APP端程序架構(gòu)與流程網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概述項(xiàng)目硬件架構(gòu)設(shè)備端程序架構(gòu)與流程APP端程序架構(gòu)與流程網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概述項(xiàng)目硬件架構(gòu)

主要以無線Wi-Fi信號實(shí)現(xiàn)Hi3861開發(fā)板與手機(jī)端的通信與協(xié)同工作。在設(shè)備端通過IO口接入繼電器模塊控制220V電壓的照明燈與聲光警報(bào)器；通過煙霧傳感器輸出的模擬量信號，實(shí)時(shí)監(jiān)測當(dāng)前環(huán)境的可燃?xì)怏w濃度；通過光敏傳感器輸出的模擬量信號，實(shí)現(xiàn)環(huán)境亮度不足時(shí)自動打開照明光；并且通過人體感應(yīng)傳感器輸出的數(shù)字信號，實(shí)時(shí)偵測當(dāng)前區(qū)域是否有人員走動。項(xiàng)目硬件架構(gòu)設(shè)備端程序架構(gòu)與流程APP端程序架構(gòu)與流程網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概述設(shè)備端程序架構(gòu)與流程(1/2)項(xiàng)目的設(shè)備端程序功能架構(gòu)如圖所示。設(shè)備端程序架構(gòu)與流程(2/2)

設(shè)備端以被動觸發(fā)方式進(jìn)行工作，只有接收到App端的UDP網(wǎng)絡(luò)通信命令后才會做出相應(yīng)的響應(yīng)操作。當(dāng)接收App端發(fā)出的設(shè)備查詢命令后，則通過UDP回復(fù)當(dāng)前設(shè)備的編號信息；當(dāng)接收到App端的傳感器數(shù)據(jù)更新命令后，設(shè)備完成采集傳感器數(shù)據(jù)后，

生成UDP數(shù)據(jù)報(bào)文并回傳至App端。項(xiàng)目硬件架構(gòu)設(shè)備端程序架構(gòu)與流程APP端程序架構(gòu)與流程網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概述APP端程序架構(gòu)與流程(1/2)項(xiàng)目的手機(jī)端功能架構(gòu)如圖所示。APP端程序架構(gòu)與流程(2/2)App程序以主動方式進(jìn)行工作，在啟動時(shí)初始化UDP網(wǎng)絡(luò)通信后，發(fā)出查詢設(shè)備的UDP廣播，然后等待設(shè)備端的回復(fù)，每當(dāng)接收到一個(gè)回復(fù)的設(shè)備信息時(shí)，則在頁面上創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備組件對象，然后在設(shè)備組件初始化中設(shè)置定時(shí)向設(shè)備發(fā)出傳感器數(shù)據(jù)更新的UDP命令。待接收到設(shè)備傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)后，更新設(shè)備組件里的UI視圖，向用戶呈現(xiàn)各種傳感器的工作狀態(tài)。項(xiàng)目硬件架構(gòu)設(shè)備端程序架構(gòu)與流程APP端程序架構(gòu)與流程網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概述網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧在每次網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)中，都會有以下關(guān)鍵的參數(shù)信息：MAC地址，亦稱物理地址，是每張網(wǎng)卡或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在出廠時(shí)即被賦予的全球唯一標(biāo)識符。在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，MAC地址扮演著發(fā)送方與接收方網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的定位角色。IP地址，同樣用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，與MAC地址相輔相成。不同之處在于，IP地址并非出廠時(shí)固定，用戶可自由選擇，或通過配置特定區(qū)域內(nèi)的IP地址來區(qū)分不同的所屬子網(wǎng)。

端口號，其作用是區(qū)分同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的不同進(jìn)程。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，計(jì)算機(jī)以IP地址標(biāo)識身份，而一臺計(jì)算機(jī)上能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信程序，如微信、迅雷下載、百度網(wǎng)盤等，它們憑借不同的端口號來區(qū)分各自的服務(wù)進(jìn)程。并且，一種通信協(xié)議下的一個(gè)端口號只能由一個(gè)進(jìn)程使用，而一個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)使用多個(gè)不同的端口號。

網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧TCP/IP嚴(yán)格意義上講是一個(gè)協(xié)議簇(集合)，包含多個(gè)子協(xié)議。標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議采用七層抽象結(jié)構(gòu)模型（OSI模型），包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層，但在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中，往往采用其中四層，分別為數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層:網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧在TCP/IP協(xié)議的分層中，每一層負(fù)責(zé)著不同的功能：鏈路層，也稱作數(shù)據(jù)鏈路層，通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序和硬件中對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡(網(wǎng)卡)。鏈路層主要根據(jù)通信雙方網(wǎng)絡(luò)接口卡的物理地址建立通信通道。網(wǎng)絡(luò)層，處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動，例如根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信雙方的IP地址確認(rèn)聯(lián)系。在TCP/IP協(xié)議簇中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP協(xié)議(網(wǎng)際協(xié)議)，ICMP協(xié)議（Internet互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議），以及IGMP協(xié)議(Internet組管理協(xié)議)。運(yùn)輸層，也稱傳輸層，主要為網(wǎng)絡(luò)通信雙方的應(yīng)用程序提供從端口到端口的通信。在TCP/IP協(xié)議簇中，主要有兩個(gè)互不相同的傳輸協(xié)議：TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)。TCP提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信，而UDP只是把稱作數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)分組從一端往另一端發(fā)出，但并不保證該數(shù)據(jù)報(bào)能準(zhǔn)確到達(dá)。應(yīng)用層負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)通信處理完成特定任務(wù)細(xì)節(jié)的應(yīng)用程序，如FTP、Telnet等網(wǎng)絡(luò)程序。網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧

操作系統(tǒng)中通常會集成實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的功能模塊，這個(gè)模塊也被稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。當(dāng)通信程序發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧會根據(jù)相關(guān)信息生成符合TCP/IP協(xié)議分層標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并調(diào)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動將其發(fā)送出去。項(xiàng)目硬件架構(gòu)設(shè)備端程序架構(gòu)與流程APP端程序架構(gòu)與流程網(wǎng)絡(luò)通信原理與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概述UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概述UDP(userdatagramprotocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào))是屬于TCP/IP傳輸層的一種協(xié)議。它是面向非連接、不可靠的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它不會與對方建立一對一的專用通信通道，而是通過同一接口將不同的數(shù)據(jù)包直接發(fā)給不同的接收端。當(dāng)UDP數(shù)據(jù)包發(fā)出后，發(fā)送端不管數(shù)據(jù)包最終是否準(zhǔn)確到達(dá)接收端，且無法確保數(shù)據(jù)包是按發(fā)出次序到達(dá)接收端。UDP可以支持廣播、組播等網(wǎng)絡(luò)通信功能UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議概述UDP網(wǎng)絡(luò)通信編程的步驟過程基本如下：(1)

首先，網(wǎng)絡(luò)通信程序需與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧建立連接，并指定通信協(xié)議。(2)

向網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧申請使用指定的端口號，或者由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧分配一個(gè)空閑的端口號。(3)

向網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧提交要發(fā)出的數(shù)據(jù)包，并指定目標(biāo)IP地址及端口號。(4)

待網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧接收UDP數(shù)據(jù)包后，程序從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧取回?cái)?shù)據(jù)包。(5)

網(wǎng)絡(luò)