设计简单的二进制物联网协议

一、主要架构

  1、客户端和服务端模式。

  2、以传输层TCP协议为基础。

  3、服务端的端口固定在9999，可以修改。

 

二、物联网终端设备的作用

 1、采集信息，传给云端

        需要终端设备作为客户端，主动连接远程的服务器。

 

  2、接受远程控制中心的命令

       需要作为服务端，接受控制中心客户端的连接，接受命令，反馈执行结果。

 

        总结：物联网设备需要同时担任客户端和服务端两种身份。

 

三、需要传递的信息种类

        本文假设：物联网设备是服务端，控制中心是客户端。

  1、客户端发起的命令

   例如：获取最新的参数，关闭或者打开某个功能。

  2、服务端返回执行结果

    返回执行成功或者失败的结果。

 

四、协议格式如下

  (一)登录包(客户端给服务端)

类型(1字节，值为0x00)

用户名长度(2字节)

用户名字节序列

摘要值长度(2字节)

密码摘要值大写十六进制字符的字节序列

 

 (二)命令数据包格式(客户端给服务端)

类型(1字节，值为0x01)

命令代号(2字节)

名字长度(1字节)

命令名字的字节序列(长度指定)

参数个数(1字节)

参数集合(指定个数的参数单元组成)

  说明：

    命令需要用户具体制定。

    假设命令如下：

代号        名字          参数

100         open       管脚编号：字符串类型

101         close      管脚编号：字符串类型

102     open-auto-send    功能编号，整型

103      config-set    名：字符串   值：字符串

104        get-temp      设备号：字符串

105        get-light        设备号：字符串

 

 (三)执行结果包(服务端给客户端)

类型(1字节，值为0x01)

结果代号(2字节)

参数个数(1字节)

参数集合(指定个数的参数单元组成)

  假设结果代号如下：

1   代表登录成功

2   代表登录失败

3   代表命令执行成功

4   代表命令执行失败

 

五、参数基本单元的格式

   在命令包和执行结果包中都有参数集合。

   参数集合由连续的基本单元组成。

   基本单元的组成格式如下：

类型(1字节)

参数长度(1字节)

参数的字节序列(长度指定)

  类型有下列：

1     是整型

2     是双精度浮点型

3     是字节序列

4     是UTF-8的字符串的字节序列

 

六、主要通信过程

  (一)登录

   1、终端正常启动，开启TCP服务端端口监听

   2、客户端主动TCP连接终端。

   3、客户端发出登录包，携带用户名和密码。

   4、终端读取登录包，提取用户名和密码，判断内部用户表：

       如果比对成功，返回登录成功的结果包。

       如果比对失败，返回登录失败的结果包。

    5、客户端读取结果包，判断结果代号：

        如果代号为1，代表登录成功。

        如果代号为2，代表登录失败。

 

  (二)命令控制

   1、已知登录成功。

   2、客户端发送一个命令包。

   3、终端读取命令包，提取出命令和参数，调用驱动库，执行命令。

   4、执行完毕后，没有错误就发送执行成功的结果包。

    有错误就发送执行失败的结果包。

   5、客户端读取结果包，判断代号是否为执行成功和失败。

 

  (三)关闭连接

   1、客户端主动发送关闭连接命令包。

   2、终端读取命令包，获取代号，执行关闭方法。

 

七、总结

   1、二进制协议的优点是紧凑，格式精确。

   2、提供用户自定义设计命令。

   3、需要加密通信，才能安全登录和控制。

   4、需要根据要求，约定命令的参数列表。

        命令执行后，返回的信息可以编制个数和顺序。

   例如：查看设备f3的温度和光照值：

    发送命令包：

        命令是"get-device"，参数是1个，类型是字符串，值是"f3"的字节序列。

     执行成功的返回包：

         结果代号是3，代表成功；参数是2个，第1个参数是浮点型的温度值，第2个参数是浮点型的光照值。