感冒不喝水 发表于 2023-9-25 19:43:54

【米尔瑞萨RZ/G2L开发板-创新应用】串口服务器实现

继续在上一篇帖子的基础上实现完整的串口服务器【米尔瑞萨RZ/G2L开发板-创新应用】基于python的tcp、udp、串口收发使用 - 米尔RZ/G2L开发板 - 米尔科技论坛 - Powered by Discuz! (myir-tech.com)


本次需要实现的功能:
1、实现收到udp广播后,发送串口服务器配置信息;
2、收到tcp客户端发送来的数据后,自动转发到串口;
3、收到串口发送来的数据后,自动转发到tcp客户端;

功能实现:
1、收到UDP信息后,对信息内容进行过滤,如果结果匹配,则直接返回到发送端,代码如下:
# -*- coding: utf-8 -*-

import socket# 导入socket模块
import time# 导入time模块
import threading
from config import *


class udp(threading.Thread):
    def __init__(self, ip: str = '', port: int = 9000):
      threading.Thread.__init__(self)
      self.ip = ip
      self.port = port

    def run(self):
      cfg = config()
      cfg.read()
      # 创建一个套接字socket对象,用于进行通讯
      # socket.AF_INET 指明使用INET地址集,进行网间通讯
      # socket.SOCK_DGRAM 指明使用数据协议,即使用传输层的udp协议
      server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
      # 接收来自任何IP的广播帧
      address = (self.ip, self.port)
      server_socket.bind(address)# 为服务器绑定一个固定的地址,ip和端口
      # server_socket.settimeout(10)# 设置一个时间提示,如果10秒钟没接到数据进行提示

      while True:
            # 正常情况下接收数据并且显示,如果10秒钟没有接收数据进行提示(打印 'time out')
            # 当然可以不要这个提示,那样的话把'try:' 以及 'except'后的语句删掉就可以了
            try:
                # now = time.time()# 获取当前时间
                # 接收客户端传来的数据 recvfrom接收客户端的数据,默认是阻塞的,直到有客户端传来数据
                # recvfrom 参数的意义,表示最大能接收多少数据,单位是字节
                # recvfrom返回值说明
                # receive_data表示接受到的传来的数据,是bytes类型
                # client表示传来数据的客户端的身份信息,客户端的ip和端口,元组
                receive_data, client = server_socket.recvfrom(1024)
                # print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',
                #                     time.localtime(now)))# 以指定格式显示时间
                # print('来自客户端%s,发送的%s\n' % (client, receive_data))# 打印接收的内容
                recv_str = str(receive_data, encoding="utf-8")
                if recv_str == 'where is myir serial port server?':
                  ip_addr = cfg.ipv4
                  serial_conf = ''
                  for x in range(cfg.serial_count):
                        serial_conf += cfg.tcp_ports+','
                        serial_conf += cfg.port+','
                        serial_conf += cfg.baudrate+','
                        serial_conf += cfg.parity+';'
                  server_socket.sendto(
                        bytes(ip_addr+';'+serial_conf, encoding="utf8"), client)
            except socket.timeout:
                print('time out')
收到客户端发送的 where is myir serial port server? 后,发送串口及tcp服务器配置信息。
2、收到tcp客户端发送的信息后,自动转发到串口队列
注意:此处难点,需要将socket设置为非阻塞模式,否则无法转发串口收到的数据
# -*- coding: utf-8 -*-

import socket# 导入socket模块
import threading
from queue import Queue
import selectors
import time


class tcp(threading.Thread):
    def __init__(self, tcp2sci: Queue, sci2tcp: Queue, ip: str = '', port: int = 9000):
      threading.Thread.__init__(self)
      self.ip = ip
      self.port = port
      self.tcp2sci = tcp2sci
      self.sci2tcp = sci2tcp
      # 创建 Selector 对象
      self.sel = selectors.DefaultSelector()
      self.clientAddr = 0
      self.tcp_server_socket = 0

    def run(self):
      self.tcp_server_socket = socket.socket(
            socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
      address = (self.ip, self.port)
      self.tcp_server_socket.bind(address)
      self.tcp_server_socket.listen(128)
      self.tcp_server_socket.setblocking(False)
      # 将服务器套接字注册到 Selector 上
      self.sel.register(self.tcp_server_socket,
                        selectors.EVENT_READ, self.accept)

      while True:
            events = self.sel.select(timeout=0.001)
            for key, mask in events:
                callback = key.data
                callback(key.fileobj, mask)
            while not self.sci2tcp.empty():
                item = self.sci2tcp.get()
                if self.clientAddr != 0:
                  self.tcp_server_socket.sendto(item, self.clientAddr)
            time.sleep(0.001)

      tcp_server_socket.close()

    # 定义回调函数
    def accept(self, sock, mask):
      self.tcp_server_socket, self.clientAddr = sock.accept()
      self.tcp_server_socket.setblocking(False)
      self.sel.register(self.tcp_server_socket,
                        selectors.EVENT_READ, self.read)

    def read(self, sock, mask):
      data = self.tcp_server_socket.recv(1024)
      if data:
            self.tcp2sci.put(data)
      else:
            self.sel.unregister(self.tcp_server_socket)
            self.tcp_server_socket.close()
            self.clientAddr = 0
3、收到串口发送来的数据后,转发到tcp客户端
import serial
import os
import socket# 导入socket模块


class config():
    global cfg
    def __init__(self):
      self.serial_count = 1
      self.path = './configurate/port_config'
      self.device_name = 'serial_port_server'
      self.ipv4 = self._get_ip_address()
      self.udp_port = 9000
      self.tcp_start_port = 5000
      self.tcp_ports = []
      self.port = []
      self.baudrate = []
      self.parity = []
      for x in range(self.serial_count):
            self.tcp_ports.append(x + self.tcp_start_port)
            self.port.append('/dev/ttySC' + str(x))
            self.baudrate.append('115200')
            self.parity.append(serial.PARITY_NONE)

    def save(self) -> int:
      list = []
      for x in range(self.serial_count):
            list.append(str(self.tcp_ports) + '\n')
            list.append(self.port+'\n')
            list.append(self.baudrate+'\n')
            list.append(self.parity+'\n')
      if not os.path.exists('./configurate'):
            os.mkdir('./configurate')
      if os.path.exists(self.path):
            os.remove(self.path)
      with open(self.path, 'w') as file:
            file.writelines(list)

    def read(self) -> int:
      if os.path.exists(self.path):
            with open(self.path, 'r') as file:
                list = file.readlines()
      index = 0
      for x in range(self.serial_count):
            self.tcp_ports = list.replace('\n','')
            index += 1
            self.port = list.replace('\n','')
            index += 1
            self.baudrate = list.replace('\n','')
            index += 1
            self.parity = list.replace('\n','')
            index += 1
      return 0
   
    def _get_ip_address(self) -> str:
      s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
      s.connect(("8.8.8.8", 80))
      return str(s.getsockname())
4、另外需要读取配置文件
import serial
import os
import socket# 导入socket模块


class config():
    global cfg
    def __init__(self):
      self.serial_count = 1
      self.path = './configurate/port_config'
      self.device_name = 'serial_port_server'
      self.ipv4 = self._get_ip_address()
      self.udp_port = 9000
      self.tcp_start_port = 5000
      self.tcp_ports = []
      self.port = []
      self.baudrate = []
      self.parity = []
      for x in range(self.serial_count):
            self.tcp_ports.append(x + self.tcp_start_port)
            self.port.append('/dev/ttySC' + str(x))
            self.baudrate.append('115200')
            self.parity.append(serial.PARITY_NONE)

    def save(self) -> int:
      list = []
      for x in range(self.serial_count):
            list.append(str(self.tcp_ports) + '\n')
            list.append(self.port+'\n')
            list.append(self.baudrate+'\n')
            list.append(self.parity+'\n')
      if not os.path.exists('./configurate'):
            os.mkdir('./configurate')
      if os.path.exists(self.path):
            os.remove(self.path)
      with open(self.path, 'w') as file:
            file.writelines(list)

    def read(self) -> int:
      if os.path.exists(self.path):
            with open(self.path, 'r') as file:
                list = file.readlines()
      index = 0
      for x in range(self.serial_count):
            self.tcp_ports = list.replace('\n','')
            index += 1
            self.port = list.replace('\n','')
            index += 1
            self.baudrate = list.replace('\n','')
            index += 1
            self.parity = list.replace('\n','')
            index += 1
      return 0
   
    def _get_ip_address(self) -> str:
      s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
      s.connect(("8.8.8.8", 80))
      return str(s.getsockname())
5、在main中统一对所有线程进行初始化,并构建队列用于串口有tcp服务器之间传递信息
# -*- coding: utf-8 -*-
from udp import *
from tcp import *
from sci import *
from config import *
from threading import Thread
from queue import Queue

cfg = 0

if __name__ == "__main__":
    cfg = config()
    # cfg.save()
    cfg.read()
    # 创建 Thread 实例
    t1 = udp('', cfg.udp_port)
    t1.start()

    tcp_thread = []
    serial_thread = []
    for x in range(cfg.serial_count):
      tcp2sci = Queue(maxsize=1000)
      sci2tcp = Queue(maxsize=1000)
      tcp_thread.append(
            tcp(tcp2sci, sci2tcp, ip=cfg.ipv4, port=int(cfg.tcp_ports)))
      # serial_thread.append(
      #   sci(sci2tcp, tcp2sci, port=cfg.port, baudrate=cfg.baudrate, parity=cfg.parity))

    # 启动线程运行
    for x in range(cfg.serial_count):
      tcp_thread.start()
      # serial_thread.start()

    # 等待所有线程执行完毕
    t1.join()# join() 等待线程终止,要不然一直挂起
    for x in range(cfg.serial_count):
      tcp_thread.join()
      # serial_thread.join()
演示视频如下

https://www.bilibili.com/video/BV1KN411n7Jx/
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