【懒兔子玩树莓】Python TCP编程

懒兔子

树莓派 Python TCP编程

TCP协议是网络通信领域使用最广泛的协议之一。

和其他Linux下的编程方式一样，Python的TCP通信也可以基于Socket方式实现。TCP通信协议通过建立连接和应答来保证通信质量，它将通信设备分为Server和Client，两者的操作方式也有些区别。

1. TCP Server和Client

Server基本流程为：创建Socket -> 绑定IP和端口 -> 在绑定的IP和端口上监听连接请求 -> 接受Client发出的连接请求 -> 收发收据 -> 关闭连接。

下面是一个简单的例子，实现了基本的TCP Server功能。

1. 
   
2. import socket
   
3. import time
   
4. import sys
   
5. 
   
6. HOST_IP = "137.58.230.162"
   
7. HOST_PORT = 7654
   
8. 
   
9. #创建Socket，SOCK_STREAM表示类型为TCP
   
10. print("Starting socket: TCP...")
    
11. socket_tcp = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    
12. 
    
13. #绑定IP和端口，并进行监听
    
14. #137.58.230.162为本机IP，端口为7654
    
15. print("TCP server listen @ %s:%d!" %(HOST_IP, HOST_PORT) )
    
16. host_addr = (HOST_IP, HOST_PORT)
    
17. socket_tcp.bind(host_addr)
    
18. socket_tcp.listen(1)
    
19. 
    
20. #接受Client发出的连接请求，返回值包含了Client的IP和端口
    
21. socket_con, (client_ip, client_port) = socket_tcp.accept()
    
22. print("Connection accepted from %s." %client_ip)
    
23. 
    
24. #向Clinet发送数据
    
25. socket_con.send("Welcome to RPi TCP server!")
    
26. 
    
27. socket_tcp.close()

复制代码

Client对应的流程要简单的多：创建Socket -> 向服务器发出连接请求 -> 连接建立成 -> 收发收据 -> 关闭连接。

代码如下：

1. import socket   
   
2. import time
   
3. import sys
   
4.    
   
5. SERVER_IP = "137.58.230.162"
   
6. SERVER_PORT = 7654
   
7. #创建Socket，SOCK_STREAM表示类型为TCP
   
8. print("Starting socket: TCP...")
   
9. socket_tcp = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
   
10. 
    
11. #向服务器发出连接请求，需要指定服务器IP和端口
    
12. print("Connecting to server @ %s:%d..." %(SERVER_IP, SERVER_PORT))
    
13. server_addr = (SERVER_IP, SERVER_PORT)
    
14. socket_tcp.connect(server_addr)  
    
15. 
    
16. #接收服务器发来的欢迎数据
    
17. data = socket_tcp.recv(512)
    
18. print("Server: %s" %data)
    
19. 
    
20. socket_tcp.close()

复制代码

在树莓派上运行TCP Server，Client可以同时在树莓派上运行来测试通信，或者在其他网络设备上运行。当然，这种完成通信就直接关闭Socket的方法简单粗暴，实际的应用应当包含更完善的断开连接和异常处理机制。

在树莓派上运行TCP Server

在树莓派上运行TCP Client

在PC上运行TCP Client

2. TCP数据传输

下面的代码实现了Server端和Client端的双向数据收发。其基本结构与之前的例子相同，但是多出了错误检测的部分。

Server端的代码中，try…except…部分循环接收Client发来的数据，然后给出回应。程序一旦出现错误，如对方断开连接，就退出程序。

1. import socket
   
2. import time
   
3. import sys
   
4. 
   
5. HOST_IP = "137.58.230.162"
   
6. HOST_PORT = 7654
   
7. 
   
8. print("Starting socket: TCP...")
   
9. host_addr = (HOST_IP, HOST_PORT)
   
10. socket_tcp = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    
11. 
    
12. print("TCP server listen @ %s:%d!" %(HOST_IP, HOST_PORT) )
    
13. socket_tcp.bind(host_addr)
    
14. socket_tcp.listen(1)
    
15. 
    
16. socket_con, (client_ip, client_port) = socket_tcp.accept()
    
17. print("Connection accepted from %s." %client_ip)
    
18. socket_con.send("Welcome to RPi TCP server!")
    
19. 
    
20. print("Receiving package...")
    
21. while True:
    
22.     try:
    
23.         data = socket_con.recv(512)  
    
24.         if len(data)>0:
    
25.             print("Received: %s" %data)
    
26.             socket_con.send("OK!")
    
27.             time.sleep(1)
    
28.             continue
    
29.     except Exception:  
    
30.         socket_tcp.close()
    
31.         sys.exit(1)

复制代码

Client端的代码增加了尝试连接部分，如果连接不成功报错，如服务器超时无响应，就等待一段时间再重新发起连接请求。

1. import socket   
   
2. import time
   
3. import sys
   
4.    
   
5. SERVER_IP = "137.58.230.162"
   
6. SERVER_PORT = 7654
   
7. 
   
8. print("Starting socket: TCP...")
   
9. server_addr = (SERVER_IP, SERVER_PORT)
   
10. socket_tcp = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    
11. 
    
12. while True:  
    
13.     try:
    
14.         print("Connecting to server @ %s:%d..." %(SERVER_IP, SERVER_PORT))
    
15.         socket_tcp.connect(server_addr)  
    
16.         break  
    
17.     except Exception:
    
18.         print("Can't connect to server, try it latter!")
    
19.         time.sleep(1)
    
20.         continue  
    
21. 
    
22. print("Receiving package...")  
    
23. while True:
    
24.     try:
    
25.         data = socket_tcp.recv(512)  
    
26.         if len(data)>0:
    
27.             print("Received: %s" %data)
    
28.             socket_tcp.send("Hello TCP!")
    
29.             time.sleep(1)
    
30.             continue
    
31.     except Exception:  
    
32.         socket_tcp.close()
    
33.         socket_tcp = None
    
34.         sys.exit(1)

复制代码

软件运行效果如图：

Server端，收到Client的数据并回应

Client端，收到Server发来的欢迎信息和回应

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