UDP साठी Wi-Fi आणि LoRa मधील गेटवे बनवणे

माझे लहानपणीचे स्वप्न होते - प्रत्येक घराला “वायफायशिवाय” डिव्हाइसचे नेटवर्क तिकीट, म्हणजे IP पत्ता आणि पोर्ट जारी करणे. काही वेळाने लक्षात आले की पुढे ढकलण्यात काही अर्थ नाही. आपण ते घ्यावे आणि ते करावे लागेल.

तांत्रिक कार्य

LoRa मॉड्युल इन्स्टॉल केलेले M5Stack गेटवे बनवा (आकृती 1). गेटवे वाय-फाय नेटवर्कशी जोडला जाईल, जिथे तो DHCP द्वारे स्थानिक IP पत्ता प्राप्त करेल. गेटवे त्याचे नाव (वाय-फाय साठी SSID प्रमाणे) आणि वैध पोर्ट्सची श्रेणी LoRa ब्रॉडकास्टमध्ये एका विशिष्ट फ्रिक्वेन्सीमध्ये प्रसारित करेल, जेणेकरून इतर डिव्हाइसेसना कळेल की एक नेटवर्क आहे ज्याशी ते कनेक्ट करू शकतात आणि कोणत्या श्रेणीत आहेत. ते विनामूल्य पोर्ट निवडू शकतात. हा प्रोटोटाइप असल्याने, यावेळी प्रमाणीकरण आवश्यक नाही. नवीन क्लायंट उपकरणे उपलब्ध LoRa नेटवर्क शोधतील आणि निवडलेले पोर्ट त्यावर प्रसारित करतील. गेटवेला नवीन क्लायंटकडून पोर्ट मिळाल्यानंतर, ते विनामूल्य आहे की नाही ते तपासते; तसे असल्यास, ते नवीन क्लायंटची नोंदणी करते आणि हे पोर्ट त्याच्या स्वत:च्या असिंक्रोनस UDP सर्व्हरवर ऐकण्यास सुरुवात करते. नोंदणीनंतर, क्लायंटला घोषित पोर्ट वापरण्यास संमती किंवा नकार प्राप्त होईल. ऑपरेटिंग प्रक्रिया तक्ता 1 मध्ये दर्शविली आहे.

1 आकृती

टेबल 1

बाजू
दिशा आणि डेटा
बाजू
सत्र

[ клиент ]
<— сигнал-маяк —
[ шлюз ]
0xA1

[ клиент ]
— выбранный порт —>
[ шлюз ]
0xB1

[ клиент ]
<— согласие или отказ —
[ шлюз ]
0xA2

[ клиент ]
— UPD-пакет —>
[ шлюз ]
0xB2

[ клиент ]
<— UPD-пакет —
[ шлюз ]
0xA3

[ сеть ]
<— UPD-пакет —
[ шлюз ]
0xC1

माझ्या समोर टेबलवर M5Stack साठी सर्व प्रकारचे मॉड्यूल्स पडलेले आहेत आणि ते कंटाळवाणे आहेत. चला LoR घेऊ आणि त्यात मजा करूया. मॉड्युल्सची संकल्पनाच छान आहे! मी काय म्हणू शकतो? परंतु, माझ्याकडे पहिले पुनरावृत्ती मॉड्यूल आहेत, ज्यात सर्वात भयानक अंगभूत अँटेना आहे, लवचिक मुद्रित सर्किट बोर्डवर बनविलेले आहे आणि केसच्या बाजूच्या भिंतीवर चिकटलेले आहे. मी एकदा अशा मॉड्यूल्सच्या फील्ड चाचण्या घेतल्या (तुम्ही ते YouTube वरील रशियन भाषेच्या चॅनेलवर पाहू शकता):

साहजिकच, आम्हाला Ra-01 सह येणार्‍या मानक हेलिकल अँटेनामध्ये हे मूळ आणि सोल्डर काढावे लागले. अशा सानुकूलनानंतर, संप्रेषण श्रेणी लक्षणीयरीत्या सुधारली, परंतु एक बाजूची समस्या दिसली - ऍन्टीनाचा व्यास मॉड्यूल्समधील परवानगी असलेल्या अंतरापेक्षा मोठा आहे. मला प्रकल्पाच्या कालावधीसाठी अंतिम मॉड्यूल सोडावे लागले.

सिंक्रोनस घट्टपणा पासून प्रथम अडचणी

वाटेल, लायब्ररी घ्या वायफाययूडीपी.एच, जेथे UDP सर्व्हरच्या आरामदायी अस्तित्वासाठी सर्वकाही आहे, असे नाही. लायब्ररी सिंक्रोनस सर्व्हर वाढवण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे, जे दुर्दैवाने एकाच वेळी एकाच थ्रेडमध्ये अनेक कनेक्शन सेवा देऊ शकत नाही. अशी लायब्ररी सध्याच्या कामासाठी योग्य नाही. मला भरपूर चहा प्यायचा होता आणि एक लायब्ररी शोधावी लागली जी मला एकाच वेळी अनेक कनेक्शन्सना सपोर्ट करण्यास सक्षम असिंक्रोनस UDP सर्व्हर तयार करण्यास अनुमती देईल. अशी एक लायब्ररी सापडली - असिंक्रोनस यूडीपी.एच. सिंक्रोनस सर्व्हर आणि असिंक्रोनस सर्व्हरमध्ये काय फरक आहे? आकृती 2 मधील सहा भाग पाहू जे सॉकेट्स कसे कार्य करतात हे क्षुल्लकपणे दाखवतात.

2 आकृती

तारांकित:

माणूस भूमिकेत सॉकेट;

पारवा भूमिकेत जोडणी;

पिस्मो भूमिकेत Хых.

एपिसोड A. कालबाह्य न करता सिंक्रोनस सॉकेट

जोपर्यंत कबूतर त्याला पत्र आणत नाही तोपर्यंत तो माणूस उभा राहील.

भाग B. कालबाह्य सह सिंक्रोनस सॉकेट

माणूस कबुतराबरोबर मान्य केलेल्या वेळेची वाट पाहतो आणि जर तो वेळेवर आला नाही तर माणूस निघून जाईल.

एपिसोड C. मल्टीथ्रेडिंगसह सिंक्रोनस सॉकेट

तो माणूस मागे बसतो आणि कबूतर स्वतःहून पत्रे वितरीत करत असताना पाहतो.

भाग D. असिंक्रोनस सॉकेट (जेव्हा प्राप्त करण्यासाठी दुसरे काहीही नसते)

एखादी व्यक्ती त्याच्या आवडत्या गोष्टी करते, परंतु कबूतरांबद्दल विसरत नाही.

भाग E. असिंक्रोनस सॉकेट (जेव्हा काहीतरी मिळवायचे असते)

कबुतराचे पत्र घेण्यासाठी त्या माणसाने आपल्या व्यवहारातून थोडा ब्रेक घेतला.

एपिसोड F. मल्टीथ्रेडिंगसह असिंक्रोनस सॉकेट

तो माणूस त्याच्या व्यवसायात जातो आणि कबूतर स्वतःहून पत्रे वितरीत करताना पाहतो.

जर तुम्ही लक्ष देत असाल, तर तुमच्या लक्षात आले असेल की प्रत्येक भागातील कबूतरांच्या कॉलरला विशिष्ट रंग असतो. आणि हे विनाकारण नाही. एपिसोड A आणि B मध्ये, सर्व्हरवर फक्त एक सॉकेट कार्यरत आहे आणि तेच आहे. एपिसोड सी मध्ये, दोन सॉकेट आधीच कार्यरत आहेत. भाग D, E आणि F मध्ये आधीच तीन सॉकेट आहेत. "तिथे दोन आणि तिकडे का?" - तू विचार. हे सशर्त 2 आणि 3 आहेत, खरेतर, 2 ऐवजी 20 असू शकतात आणि तीन ऐवजी 200 असू शकतात. हे दर्शविणे हे आहे की असिंक्रोनस सॉकेट्स सिंक्रोनस सॉकेट्सइतके लोह गरम करत नाहीत.

कुठलीही गोष्ट किती बसते?

चला टेबल 1 बघूया, जे UDP पॅकेटची रचना दर्शवते आणि त्याद्वारे आपण काय करू शकतो याचा विचार करूया.

तक्ता 1. UDP पॅकेट रचना

बिट्स
0 - 15
16 - 31

0-31
स्त्रोत पोर्ट
गंतव्य पोर्ट

32-63
डेटाग्राम लांबी (लांबी)
चेकसम

०२.०७-...
डेटा

या सारणीच्या अगदी सुरुवातीला आणखी एक फील्ड जोडू. सत्र (1 बाइट). या प्रकल्पासाठी हे पुरेसे आहे. सत्राच्या आधारे, डिव्हाइसला पॅकेटचे पुढे काय करायचे ते कळेल. आता सत्रांसाठी कोड घेऊन येऊ आणि ते टेबल 2 मध्ये लिहू.

तक्ता 2. सत्रांचे स्पष्टीकरण

कोड
शीर्षक
स्पष्टीकरण

0xA1
लाइटहाउस
गेटवे LoRa नेटवर्कचे नाव आणि वैध पोर्ट्सची श्रेणी एका विशिष्ट वारंवारतेवर प्रसारित करतो. हे आवश्यक आहे जेणेकरुन नवीन क्लायंट उपलब्ध नेटवर्क पाहतील आणि वर्तमान क्लायंट, कोणतेही प्रसारण नसताना, सिग्नल पातळी निर्धारित करू शकतात.

0xB1
अर्ज
जेव्हा क्लायंटने नेटवर्क शोधले, तेव्हा ते त्याचे पसंतीचे पोर्ट पाठवते.

0xA2
संमती किंवा नकार
जर क्लायंटने विनंती केलेला पोर्ट विनामूल्य असेल, तर सर्व्हर संमतीने प्रतिसाद देतो आणि अन्यथा नकार देतो.

0xB2
वरची लिंक
जेव्हा क्लायंट गेटवेवर UDP पॅकेट पाठवतो.

0xA3
डाउन लिंक
जेव्हा गेटवे क्लायंटला UDP पॅकेट पाठवतो.

0xC1
अप-लिंक सुरू ठेवणे
जेव्हा गेटवे स्थानिक नेटवर्कला UDP पॅकेट पाठवतो.

दंड. आता टेबल 3 मधील सत्रांच्या रचनेची चर्चा करूया.

तक्ता 3. सत्र

सत्राचे नाव
रचना

लाइटहाउस
सत्र कोड (1 बाइट) + LoRa नेटवर्क नाव (4 बाइट) + स्टार्ट पोर्ट (2 बाइट) + एंड पोर्ट (2 बाइट)

अर्ज
ट्रान्समिशन कोड (1 बाइट) + LoRa नेटवर्क नाव (4 बाइट) + पसंतीचे पोर्ट (2 बाइट)

संमती किंवा नकार
ट्रान्समिशन कोड (1 बाइट) + LoRa नेटवर्क नाव (4 बाइट) + पसंतीचे पोर्ट (2 बाइट) + परिणाम (1 बाइट)

वरची लिंक
ट्रान्समिशन कोड (1 बाइट) + LoRa नेटवर्क नाव (4 बाइट) + रिमोट IP पत्ता (4 बाइट) + रिमोट पोर्ट (2 बाइट) + स्थानिक IP पत्ता (4 बाइट) + स्थानिक पोर्ट (2 बाइट) + डेटा आकार (2 बाइट) ) + डेटा

डाउन-लिंक
ट्रान्समिशन कोड (1 बाइट) + LoRa नेटवर्क नाव (4 बाइट) + रिमोट IP पत्ता (4 बाइट) + रिमोट पोर्ट (2 बाइट) + स्थानिक IP पत्ता (4 बाइट) + स्थानिक पोर्ट (2 बाइट) + डेटा आकार (2 बाइट) ) + डेटा

अप-लिंक सुरू ठेवणे
रिमोट IP पत्ता (4 बाइट) + रिमोट पोर्ट (2 बाइट) + डेटा आकार (2 बाइट) + डेटा

मी Arduino आणि M5Stack साठी दोन क्लायंट लिहिले. चालू видео ते कसे कार्य करते ते तुम्ही पाहू शकता. अपार्टमेंटमध्ये कोणतीही समस्या नाही; मी अद्याप कोणतीही फील्ड चाचणी केलेली नाही.

स्त्रोत कोड GitHub वर उपलब्ध आहे दुवा

तुम्ही M5Stack बेस डिव्हाइसबद्दल अधिक जाणून घेऊ शकता आणि ते येथे खरेदी करू शकता येथे

तुम्ही बेस डिव्हाइससाठी LoRa वायरलेस मॉड्यूल्स निवडू शकता येथे

हा प्रकल्प आपल्यासाठी उपयुक्त असल्यास मला आनंद होईल. तुमचा वेळ दिल्याबद्दल खूप खूप धन्यवाद!

संदर्भ आणि (किंवा) स्त्रोतांची सूची:

• Habr प्रश्नोत्तरे "असिंक्रोनस सॉकेट म्हणजे काय?"
• विकिपीडिया "UDP"

स्त्रोत: www.habr.com