移遠4G模組撥號+socket獲取天氣數據

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上一篇分享了《基于4G Cat.1的內網穿透實踐》，這一篇筆記我們直接使用4G開發板訪問天氣服務器獲取天氣數據。

我們要使用移遠4G模塊進行網絡通信，要經歷 3 個主要過程：網絡注冊、網絡激活和socket 創建。

網絡注冊是自動完成的，無需用戶代碼干預（網絡注冊前，請確認 SIM 卡是否正常識別且 SIM 卡無欠費等業務異常）。

只有在網絡注冊成功以后，才可進行網絡激活，即本文所述的撥號（下文皆稱為撥號）。只有撥號成功后，才可進行 socket 網絡通信。

撥號+socket 通信基本流程

確保撥號成功的必要條件：SIM 卡沒欠費；硬件良好，天線匹配；撥號前，調用 ql_network_register_wait 等待網絡注冊成功；撥號時，向 ql_start_data_call 傳遞正確的參數。

Socket 通信流程

EC100 模塊 Socket 通信基本流程如上圖：

1、在進行 socket 通信之前，必須確保撥號已經成功，可以通過 ql_get_data_call_info()查詢需要進行 socket 通信的網絡通道是否撥號成功。

2、撥號成功后進行 socket 通信時，必須對需要通信的網絡通道進行 bind 操作。不管是 UDP 還是 TCP，都必須執行 Bind 操作之后才可以正常進行 socket 通信。

sdk中給我們提供了一個tcp_client的demo，這個demo的設計思路完全按照上面兩張圖流程圖來設計。我們在這個demo進行修改，獲取天氣數據。

我們修改后的example_tcp_weather_client.c代碼如下：

#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  

/* 心知天氣（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"  // 每個用戶自己的一個key

/* GET請求包 */
#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數據包 */ 
#define  NOW_JSON     "now"
//....還用更多其他的天氣數據包可查閱心知天氣

/* 天氣數據結構體 */
typedef struct
{
 /* 實況天氣數據 */
 char id[32];               //id
 char name[32];             //地名
 char country[32];          //國家
 char path[32];             //完整地名路徑
 char timezone[32];         //時區
 char timezone_offset[32];  //時差
 char text[32];             //天氣預報文字
 char code[32];             //天氣預報代碼
 char temperature[32];      //氣溫
 char last_update[32];      //最后一次更新的時間
}Weather;

// 全局變量
static struct in_addr ip4_addr = {0};

// 函數聲明
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);

/*******************************************************************************************************
** 函數: sockets_weather_test
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 參數: 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");

 /* 撥號開始 */
 datacall_satrt();

 /* 獲取撥號信息 */
 ql_get_data_call_info(1, 0, &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, 0, sizeof(weather_data));  // weather_data清零 
  GetWeather(NOW_JSON, location, &weather_data);   // GET 并解析實況天氣數據
  DisplayWeather(&weather_data);      // 顯示天氣結果
 }

 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");

 /* 等待網絡注冊結果 */
 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);   /* 撥號初始化：注冊撥號回調函數 */
  ql_set_auto_connect(1, TRUE);     /* 設置撥號掉線是否自動重連 */
  ql_start_data_call(1, 0, NULL, NULL, NULL, 0);  /* 開始撥號 */
 }
}

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, 0, sizeof(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;
 }

 /* 組合GET請求包 */
 sprintf(GetRequestBuf, GET_REQUEST_PACKAGE, weather_json, KEY, location);

 /* 發送數據到服務端 */
 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, NULL, 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))
 {
  ret = recv(sock_fd, WeatherRecvBuf, sizeof(WeatherRecvBuf), 0);
  if(ret > 0)
  {
   printf("recv data: [%d]%s\r\n", ret, WeatherRecvBuf);
   /* 解析天氣數據并保存到結構體變量weather_data中 */
   if (0 == strcmp(weather_json, NOW_JSON))  // 天氣實況
   {
    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));

  /* 清空緩沖區 */
  memset(GetRequestBuf, 0, 256);   
  memset(WeatherRecvBuf, 0, 2*1024);    
  close(sock_fd);
 }
}

/*******************************************************************************************************
** 函數: cJSON_NowWeatherParse，解析天氣實況數據
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 參數: JSON：天氣數據包   result：數據解析的結果
** 返回: void
********************************************************************************************************/
static int cJSON_NowWeatherParse(char *JSON, Weather *result)
{
 cJSON *json,*arrayItem,*object,*subobject,*item;
 
 json = cJSON_Parse(JSON); //解析JSON數據包
 if(json == NULL)    //檢測JSON數據包是否存在語法上的錯誤，返回NULL表示數據包無效
 {
  printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr()); //打印數據包語法錯誤的位置
  return 1;
 }
 else
 {
  if((arrayItem = cJSON_GetObjectItem(json,"results")) != NULL); //匹配字符串"results",獲取數組內容
  {
   int size = cJSON_GetArraySize(arrayItem);     //獲取數組中對象個數
#if DEBUG
   printf("cJSON_GetArraySize: size=%d\n",size); 
#endif
   if((object = cJSON_GetArrayItem(arrayItem,0)) != NULL)//獲取父對象內容
   {
    /* 匹配子對象1：城市地區相關 */
    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));   // 保存數據供外部調用
     }
     // 匹配城市名
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"name")) != NULL) 
     {
      memcpy(result->name, item->valuestring,strlen(item->valuestring));   // 保存數據供外部調用
     }
     // 匹配城市所在的國家
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"country")) != NULL)
     {
      memcpy(result->country, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存數據供外部調用
     }
     // 匹配完整地名路徑
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"path")) != NULL)  
     {
      memcpy(result->path, item->valuestring,strlen(item->valuestring));   // 保存數據供外部調用 
     }
     // 匹配時區
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"timezone")) != NULL)
     {
      memcpy(result->timezone, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存數據供外部調用 
     }
     // 匹配時差
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"timezone_offset")) != NULL)
     {
      memcpy(result->timezone_offset, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存數據供外部調用
     }
    }
    /* 匹配子對象2：今天的天氣情況 */
    if((subobject = cJSON_GetObjectItem(object,"now")) != NULL)
    {
     // 匹配天氣現象文字
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"text")) != NULL)
     {
      memcpy(result->text, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存數據供外部調用
     }
     // 匹配天氣現象代碼
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"code")) != NULL)
     {
      memcpy(result->code, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存數據供外部調用
     }
     // 匹配氣溫
     if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"temperature")) != NULL) 
     {
      memcpy(result->temperature, item->valuestring,strlen(item->valuestring));   // 保存數據供外部調用
     } 
    }
    /* 匹配子對象3：數據更新時間（該城市的本地時間） */
    if((subobject = cJSON_GetObjectItem(object,"last_update")) != NULL)
    {
     memcpy(result->last_update, subobject->valuestring,strlen(subobject->valuestring));   // 保存數據供外部調用
    }
   } 
  }
 }
 
 cJSON_Delete(json); //釋放cJSON_Parse()分配出來的內存空間
 
 return 0;
}

/*******************************************************************************************************
** 函數: DisplayWeather，顯示天氣數據
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 參數: weather_data：天氣數據
** 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", 8, 4);

測試結果：

關于天氣獲取、解析代碼以及亂碼數據之前已經有詳細分享過，這里不再解釋。相關文章：【socket應用】基于C語言的天氣客戶端的實現

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