模拟设备通过TCP协议接入ThingsKit物联网平台教程

入门介绍

TCP基础知识

TCP协议全称是传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。有三次握手可以保证数据传输的可靠性。TCP提供超时重发,丢弃重复数据,检验数据,流量控制等功能,保证数据能从一端传到另一端。

TCP是由TCP头部和TCP数据两个部分组成。头部是由上图标识的一些字段组成,对上图字段的分析如下:

  • Source port(源端口):源主机应用程序所使用的端口号;
  • Destination port(目的端口):目的主机使用的端口号;
  • Sequence Number(序列号):用于标识从发送端发出的不同的TCP数据段的序号。数据段在传输过程中他们的顺序会发生变化,因此接收端需要根据序列号来对数据进行重组。
  • Acknowledge Number(确认序列号):用于标识接收端确认收到的数据段。确认序列号为成功收到的数据序列号+1。
  • Header length(头部长度):标识头部占32bit字的数目,他能表达的TCP头部最大长度为60字节。
  • Window(窗口大小):表示接收端期望通过单次确认而收到的数据大小。该机制通常用于流量的控制。
  • Checksum(校验和):校验整个TCP字段,包括TCP头部和TCP数据。该值由发送端计算和记录并由接收端进行验证。

接下来来看TCP与UDP的区别:

TCP

UDP

面向连接(即需要建立连接)

面向无连接

面向字节流(发送数据时会将数据分解为多个小的数据报文进行发送)

基于数据报(发送数据时会直接打上UDP头部将整个报文发送出去)

有三次握手可以保证数据传输的可靠性

传输数据可能存在丢包

保证数据顺序

无法保证数据顺序

只支持点对点通讯

支持一对一、一对多、多对多通讯

有拥塞机制

无拥塞机制

头部20-60个字节

头部8个字节

要求实时性低,准确度高

要求实时性高,准确度低

💡 提示

ThingsKit支持设备直接通过TCP接入平台,并支持 JSON、Text、HEX格式的上下行消息,平台中还提供了脚本函数功能,为更复杂的设备通信提供了便利性。

TCP设备的常见网络配置

  • IP:127.0.0.1
  • port: 8088

设备身份认证

TCP  设备的上报样式:

  • 【注册包】+【数据包】
  • 【注册包】

TCP注册包

注册包对平台而言则是访问令牌“AccessToken”。只要保证设备端的注册包与平台端的访问令牌一致。

注册包是作为设备端与平台鉴权的方式,如图常见的DTU厂家,都有提供配置软件来设置。

当设备和平台成功建立TCP连接后,设备必须马上向平台发送身份信息,完成身份认证。若设备端在一定时间内未发送身份信息,平台会自动断开设备的TCP连接。

在使用TCP透传方式的网关或DTU中,同样可以使用该注册包连接到平台。

示例:IoTRouter的DTU注册包设置如下:

TCP心跳包

当设备和平台建立TCP连接并完成身份认证后,便可以相互收发消息。但是,如果相当长一段时间内没有消息通信,双方如何判断对方仍然在线呢?因为TCP对于一些非正常的连接断开是无法侦测到的,比如设备断电、网线断掉等。

因此,对于消息通信间隔较长的应用场景,为了让双方尽早的知道连接是否已经断开,从而实现重连,就需要有TCP保活机制,这是通过设备定期发送心跳包来实现的。

然后,大多数物联网通信场景的数据上报间隔时间并不长,所以也可以起到保活的目的,心跳包不是必须的。

数据流转换

平台提供的TCP接入方式,是需要您对TCP通道所属的自定义数据流,设置相应的消息规则,实现自定义数据和设备属性之间的解析和处理。

数据上报到平台,则需要通过平台提供的转换函数进行,转码解析处理。

如某厂家的风速传感器,上报到平台的数据为:

0103040150008D3BBB

平台端,则通过转换函数:

var teleData = {}; 
/*物模型数据(可选):原始数据*/ 
teleData.source = params; 
/*直连设备:tempVal是产品物模型中所定义属性的标识符*/ 
tempVal = params; 
/*物模型风速标识符*/ 
teleData.speed = (parseInt('0x'+tempVal.substr(10, 4))*0.1).toFixed(2); 
out.datas = teleData; 
/*必填:true表示设备上报的遥测数据,false表示命令下发的响应数据*/ 
out.telemetry = true;

解析结果为:

{"datas":{"source":"0103040150008D3BBB","speed":"14.10"},"telemetry":true}

数据上报

设备接入时,咱们得先创建TCP协议的产品,产品创建时,需要绑定对应的转换脚本。

一旦完成上边的TCP绑定自定义数据流,设备端就可以通过TCPsocket发送符合负载格式的数据,例如:类似属性消息结构的JSON消息,或者自定义的HEX消息

平台收到TCP自定义数据上报后,则通过规则引擎来对数据做各种解析和处理,平台提供了函数等可编程方式。

数据下发

接下来就是平台下发命令到设备端自定义数据,可以通过如下方式:

  • 设备详情中的命令下发;
  • 规则引擎中的设备联动命令下发。

设备详情中的命令下发见下图:

规则引擎的命令下发如下图:(可自定义下发和服务定义下发)

附:使用模拟设备接入TCP

此处为语雀内容卡片,点击链接查看:https://yunteng.yuque.com/avshoi/armgk7/dbnitgedexl2swz3

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