TCP IP i mikrokontrolery, cz.2.pdf

K U R S

Przykłady zastosowań TCP/IP

w mikrokontrolerach , część 2

Po przedstawieniu wstępnych in-

formacji na temat protokołu TCP/IP

i skonﬁgurowaniu modułu IIM7000A

do pracy w naszej sieci możemy

przystąpić do konkretnych prób.

Aplikacja wysyłająca

wiadomości e–mail bez

autoryzacji po naciśnięciu

przycisku (protokół SMTP)

Poczta elektroniczna należy chy-

ba do najczęściej wykorzystywa-

nych aplikacji pracujących w TCP/IP.

Adres w poczcie elektronicznej zawie-

ra nazwę konta użytkownika oraz do-

menę usługodawcy internetowego. Do

wysyłania wiadomości e–mail wykorzy-

stywany jest protokół SMTP ( Simple

Mail Transfer Protocol ) zapewniający

przesyłanie listów pomiędzy dwiema

stacjami. Protokół SMTP wykorzystuje

numer portu 25. Określa on zarów-

no format wiadomości jak i metody

przesyłania poczty. Przesyłając pocz-

tę do adresata, aplikacja wysyłająca

posługuje się poleceniami protokołu.

Po zakończeniu transmisji połączenie

pomiędzy aplikacjami jest przerywa-

ne. W przykładzie przedstawionym

niżej zostanie pokazany sposób wy-

słania wiadomości e–mail po naci-

śnięciu jednego z przycisków S1 lub

S2, które występują w zestawie Easy

TCP/IP. Treścią wysyłanej wiadomości

będzie informacja, który przycisk zo-

stał naciśnięty. Wysyłanie wiadomości

przebiega bez autoryzacji, czyli użycia

loginu i hasła. Przyciski S1, S2 zosta-

ły dołączone do zestawu w sposób

pokazany na rys. 2 . Na list. 2 przed-

stawiono program wysyłający wiado-

mość e–mail. Przebieg działania pro-

gramu można śledzić przez interfejs

RS232 z uruchomionym programem

Listingi do artykułu

są umieszczone na płycie

CDEP5/2006 oraz na stronie

http://download.ep.com.pl

Jak mówi stare przysłowie: „co dwie głowy to nie jedna”. A gdy

głów tych będą tysiące, a nawet miliony? Aż strach pomyśleć.

Tymczasem taką globalną siłę intelektu mamy dziś w zasięgu

ręki, ba – nawet z niej korzystamy. Wszystko za pośrednictwem

terabajtów informacji, które w każdej sekundzie przesyłane są

olbrzymią siecią informatyczną oplatającą całą kulę ziemską.

terminala. Prędkość transmisji wynosi

19200 bodów. Do terminala wysyłana

jest większość danych otrzymanych

z modułu TCP/IP. Początek progra-

mu jak i konﬁguracja modułu TCP/IP

będzie identyczna we wszystkich pre-

zentowanych aplikacjach. W tym przy-

padku linie portów, do których dołą-

czono przyciski zostały skonﬁgurowa-

ne jako wejścia z rezystorami podcią-

gającymi. W pętli głównej programu

następuje oczekiwanie na naciśnięcie

przycisku S1 lub S2. Po naciśnięciu

któregoś z nich, następuje zapisanie

numeru naciśniętego przycisku do

zmiennej P_s , po czym są wykonywa-

ne instrukcje odpowiedzialne za wy-

słanie wiadomości e–mail. W pierwszej

kolejności są to instrukcje pętli do–lo-

op , która jest opuszczana, gdy j=0 .

Instrukcja getsocket otwiera gniazdo

do komunikacji TCP/IP. Pierwszy para-

metr to numer gniazda. W tym przy-

padku jest to gniazdo numer 0. Ko-

lejny parametr to tryb pracy gniazda.

Dla komunikacji TCP/IP wykorzysty-

wany jest tryb Sock_stream . W przy-

padku UDP będzie wykorzystywany

tryb Sock_sdgrm . Następny parametr

to port używany przez otwierane

Rys. 3. Widok odebranej wiadomości,

która została wysłana przez moduł

Easy TCP/IP

Rys. 2. Sposób dołączenia przycisków

S1 i S2

Rys. 4. Informacje wysłane przez mikrokontroler do terminala podczas transmi-

towania wiadomości e–mail

108

Elektronika Praktyczna 5/2006

K U R S

Rys. 5. Widok odebranej wiadomości

e–mail wysłanej z autoryzacją przez

Easy TCP/IP

parametr to numer otwartego gniaz-

da. Drugim jest zmienna, do której

będą traﬁać odebrane dane. Możliwe

jest także zastosowanie trzeciego pa-

rametru informującego o liczbie odbie-

ranych danych, mającego znaczenie

tylko przy zmiennych nie będących

ciągami znaków. Odczytywane dane

z modułu TCP/IP są nie tylko prze-

twarzane w programie, ale i wysyłane

do komputerowego terminala. Typowe

połączenie (wysłanie e–maila) składa

się z sześciu etapów, które zostaną

przedstawione na podstawie kolejnych

instrukcji w programie. Po poprawnym

połączeniu serwer poczty wysyła ko-

munikat o kodzie 220. Po rozpoznaniu

tego komunikatu w programie, do ser-

wera wysyłane jest polecenie HELO ,

które rozpoczyna sesję. Polecenie to

zawiera także nazwę konta e–mail,

z którego będzie wysyłana wiadomość.

Znaki 013 i 010 w kodzie ASCII są

znakami potwierdzenia. Wysyłanie da-

nych do TCP/IP umożliwia instrukcja

tcpwrite , której pierwszy parametr to

numer otwartego gniazda. Drugim pa-

rametrem jest zmienna, z której będą

wysyłane dane. Instrukcja ta zwraca

liczbę wysłanych bajtów. Po wysłaniu

do serwera polecenia rozpoczęcia se-

sji, serwer potwierdza jej otrzymanie

komunikatem o kodzie 250. Następnie

wysyłane jest polecenie MAIL FROM:

z adresem e–mail nadawcy wiadomo-

ści. Serwer także i to polecenie po-

twierdza komunikatem o kodzie 250.

Kolejnym poleceniem wysyłanym do

serwera jest RCPT TO: w którym na-

leży podać adresata wiadomości. I to

polecenie serwer potwierdza komuni-

katem o kodzie 250. Kolejne polecenie

DATA umożliwia zapisanie treści wia-

domości e–mail tj. nadawcy, odbiorcy,

tytułu oraz treści. Po wysłaniu tego

polecenia serwer zwraca komunikat

o kodzie 354. W tym przypadku w tre-

ści wiadomości zapisywana jest infor-

macja o naciśniętym przycisku. Zapis

treści wiadomości e–mail kończy się

umieszczeniem znaku kropki (.). Po

zapisaniu treści wiadomości serwer

zwraca komunikat o kodzie 250. Po

zapisaniu wiadomości e–mail wysy-

łane jest do serwera polecenie QUIT

kończące sesję. Serwer to polecenie

potwierdza komunikatem o kodzie 221.

Po otrzymaniu z rejestru kontrolnego

modułu TCP/IP komunikatu Sock_clo-

se_wait , należy zamknąć gniazdo in-

strukcją closesocket , której parametrem

jest numer otwartego gniazda. Komu-

nikat Sock_close_wait jest otrzymywa-

ny, gdy serwer zamyka połączenie.

Po zamknięciu gniazda program prze-

chodzi do oczekiwania na naciśnię-

gniazdo. Ostatni parametr określa do-

datkowe opcje. Wartość 0 oznacza, że

brak jest dodatkowych opcji. Instruk-

cja ta w przypadku otwarcia gniazda

zwraca jego numer. W przeciwnym

przypadku zwracana jest wartość 255.

Jeśli gniazdo zostanie otwarte, wyko-

nywana jest instrukcja socketconnect ,

która służy do nawiązania połączenia

z serwerem TCP/IP. Pierwszy jej pa-

rametr to numer otwartego gniazda.

Następnym parametrem jest adres IP

serwera, z którym nawiązywane jest

połączenie oraz numer portu. Dla pro-

tokołu SMTP port wynosi 25. Adres

IP będzie adresem serwera pocztowe-

go. Adres IP serwera można spraw-

dzić wykonując polecenie:

ping.exe serwer_p

gdzie serwer_p to nazwa serwera

pocztowego. W przypadku nawiązania

połączenia instrukcja zwraca war-

tość 0, w przeciwnym razie zwróci

1. W przypadku uzyskania połącze-

nia wykonywana jest instrukcja soc-

ketstat zwracająca informacje o stanie

danego gniazda. Pierwszym jej para-

metrem jest numer otwartego gniaz-

da, a drugim parametr określający, co

ma zwrócić instrukcja. Przy wartości

0 drugiego parametru zwracana jest

wartość rejestru statusu, czyli stan

gniazda. Zwracana wartość przez te

instrukcje sprawdzana jest w instrukcji

wyboru, która będzie identyczna dla

wielu protokołów TCP/IP. Sprawdzane

są w niej trzy wartości: Sock_establi-

shed informuje o ustabilizowaniu się

połączenia, Sock_close_wait i Sock_clo-

sed informują o zakończeniu połącze-

nia. Przy wartości drugiego parametru

równej 1 zwracana będzie informacja,

ile bajtów można umieścić w buforze,

a przy wartości równej 2 zwracana

będzie liczba danych nieodebranych

z bufora. Po odczytaniu rejestru z in-

formacją Sock_established zgłasza się

serwer, po czym jest już możliwe

wysłanie wiadomości e–mail. Kolej-

na instrukcja socketstat z drugim pa-

rametrem o wartości 2 sprawdza, czy

są jakieś dane do odebrania z bufora.

Do odbierania danych z bufora służy

instrukcja tcpread , w której pierwszy

Rys. 6. Informacje wysłane przez mikrokontroler do terminala podczas wysyła-

nia wiadomości e–mail z autoryzacją

Elektronika Praktyczna 5/2006

109

K U R S

Rys. 7. Sposób dołączenia diody LED

danych powstaje całkowicie nieczytel-

ny dla człowieka ciąg znaków. W pro-

gramie po wysłaniu do serwera po-

lecenia auth login , otrzymywany jest

komunikat o kodzie 334 z zakodowaną

w Base64 nazwą Username: . Do deko-

dowania informacji zapisanej w Base-

64 służy funkcja base64dec . Wysyła-

na nazwa użytkownika powinna zo-

stać zakodowana do formatu Base64 .

Umożliwia to funkcja base64enc . Po

wysłaniu nazwy użytkownika serwer

zwraca komunikat o kodzie 334 z za-

kodowaną nazwą Password: . Po zako-

dowaniu hasła i jego wysłaniu, serwer

zwraca komunikat o kodzie 235, który

informuje o prawidłowo przeprowadzo-

nej autoryzacji. Dalsze etapy wysyła-

nia wiadomości e–mail są identyczne

jak dla przypadku bez autoryzacji.

Na rys. 5 . przedstawiono widok ode-

branej wiadomości e–mail wysłanej

z autoryzacją przez Easy TCP/IP po

naciśnięciu przycisku S2. Na rys. 6

przedstawiono informacje wysłane

przez mikrokontroler do terminala,

podczas wysyłania wiadomości e–mail

z autoryzacją. Przykład pokazuje, w jak

prosty sposób można wysłać wiado-

mość e–mail pod dowolny adres po

zaistnieniu określonego zdarzenia, np.

awarii jakiegoś urządzenia wykrytej

przez odpowiedni czujnik.

przekazywana w temacie wiadomo-

ści e–mail. Zestaw Easy TCP/IP bę-

dzie pobierał wiadomości z serwera

i w zależności od informacji poda-

nej w temacie będzie sterował diodą

LED dołączoną do niego w sposób

pokazany na rys. 7 . Na wyświetla-

czu LCD będzie prezentowana liczba

e–maili znajdujących się na serwe-

rze oraz informacja z tematu odbie-

ranej wiadomości. Przebieg działania

programu można śledzić także przez

interfejs RS232 z uruchomionym pro-

gramem terminala. Na list. 4 przed-

stawiono program odbierający wia-

domości z serwera POP3, na pod-

stawie których steruje diodą LED.

W pierwszej kolejności w programie

konﬁgurowany jest moduł TCP/IP,

wyświetlacz LCD oraz linia portu

PB.6 jako wyjście, do którego zo-

stała dołączona dioda LED. Program

realizuje w nieskończonej pętli co 5

sekund połączenie do serwera POP3

sprawdzając czy nie ma wiadomości

do odebrania. Nawiązywanie połą-

czenia z serwerem POP3 przebiega

podobnie jak w przypadku wysyła-

nia wiadomości, z tym że z wyko-

rzystaniem portu 110. Po połączeniu

zgłasza się serwer POP3 wysyłając

komunikat zaczynający się od zna-

ków +OK . W dalszej kolejności wy-

syłane jest polecenie USER z nazwą

użytkownika konta e–mail. Po uzy-

skaniu potwierdzenia ( +OK ) wysyła-

ne jest polecenie PASS z hasłem do

konta e–mail. Zarówno nazwa użyt-

kownika, jak i hasło wysyłane są

w sposób niekodowany. Po otrzyma-

niu komunikatu +OK można rozpo-

cząć odbieranie wiadomości e–mail.

W tym celu wysyłane jest polecenie

STAT , które pozwala określić liczbę

wiadomości przechowywanych na

serwerze. Po wysłaniu tego pole-

cenia serwer wysyła potwierdzenie

(+OK), liczbę wiadomości na ser-

werze oraz ilość zajmowanego przez

nie miejsca na dysku. Po wyﬁltro-

waniu z otrzymanych danych infor-

macji o liczbie wiadomości na ser-

werze (dane te są wyświetlane na

wyświetlaczu LCD) następuje odbie-

ranie wiadomości w pętli For . Pętla

wykonywana jest tyle razy, ile na

serwerze jest wiadomości. W przy-

padku braku wiadomości pętla For

nie jest wykonywana. W pętli For

wysyłane jest polecenie TOP , które

odbiera wiadomość (bez kasowa-

nia z serwera). Polecenie to posiada

dwa parametry: numer wiadomości

oraz liczbę odbieranych wierszy.

cie przycisku S1 lub S2. Na rys. 3 .

przedstawiono widok odebranej wia-

domości e–mail wysłanej przez Easy

TCP/IP po naciśnięciu przycisku S2.

Na rys. 4 przedstawiono informacje

wysłane przez mikrokontroler do ter-

minala podczas transmitowania wia-

domości e–mail.

Aplikacja wysyłająca

wiadomości e–mail

z autoryzacją po naciśnięciu

przycisku (protokół SMTP)

Coraz więcej serwerów poczty

podczas wysyłania wiadomości wy-

maga autoryzacji, czyli podania na-

zwy użytkownika i hasła do konta

e–mail. Przedstawiony na list. 3 pro-

gram realizuje to samo, co program

z list. 2, z tą różnicą, że wiadomość

e–mail jest wysyłana z autoryzacją.

Opisane zostaną tylko różnice pomię-

dzy programami z list. 2 i list. 3. Za-

miast polecenia HELO wysyłane jest

polecenie EHLO , będące poleceniem

rozszerzonym. Także w tym przypad-

ku serwer potwierdza otrzymane po-

lecenie komunikatem o kodzie 250.

Następnie do serwera jest wysyłane

polecenie autoryzacji. Występują róż-

ne jego wersje, jak: auth login , auth

plan..., w których login oraz hasło są

kodowane w różny sposób. W przykła-

dzie wybrano polecenie auth login ,

w którym login (nazwa użytkownika)

oraz hasło są zapisywane algoryt-

mem Base64 . Algorytm Base64 służy

do konwersji ciągu bajtów binarnych

do postaci znaków kodu ASCII i jest

często wykorzystywany w TCP/IP do

przesyłania nazw użytkowników oraz

haseł. Base64 pozwala zapisać dane

8–bitowe w formie 6–bitowych liczb.

Dane przeznaczone do zakodowania

dzielone są najpierw na 3–bajtowe

grupy, po czym każda z takich trójek

jest dzielona na cztery 6–bitowe licz-

by. Każda liczba otrzymuje następnie

odpowiednik w postaci jednego znaku.

Przydział znaków odbywa się na pod-

stawie ściśle określonego, 64–znako-

wego alfabetu, będącego podzbiorem

kodów ASCII. W wyniku zakodowania

Aplikacja odbierająca

wiadomości e–mail

z informacją o włączeniu, bądź

wyłączeniu diody LED (POP3)

Protokół POP3 ( Post Ofﬁce Proto-

col 3 ) jest najpowszechniej stosowa-

ny do odbierania wiadomości e–ma-

il. Serwer POP3 przechowuje pocztę

do czasu, gdy użytkownik połączy

się i odbierze swoje listy. Listy bę-

dące na serwerze można pozostawić

lub skasować po odebraniu. Protokół

POP3 wykorzystuje port 110. W tym

przykładzie zostanie pokazany spo-

sób sterowania diodą LED poprzez

wysłanie wiadomości (możliwe włą-

czenie, bądź wyłączenie diody). In-

formacja o stanie diody LED będzie

Rys. 8. Widok wysyłanej wiadomości

z informacją w temacie, że dioda

LED ma zostać włączona

110

Elektronika Praktyczna 5/2006

K U R S

Podanie drugiego parametru o war-

tości 0 umożliwia pobranie całej

wiadomości. W dalszej części pę-

tli jest wykrywany tekst Subject: ,

po którym znajduje się informacja,

jaki ma być stan diody LED. Jeśli

odebrano w temacie tekst LED_ON ,

dioda LED zostanie zapalona, nato-

miast w przypadku odebrania w te-

macie tekstu LED_OFF lub dowol-

nego innego, dioda LED zostanie

wyłączona. Zawartość tematu jest

także wyświetlana w drugiej linii

wyświetlacza LCD. Odczyt wiado-

mości e–mail następuje, aż do wy-

krycia znaku kropki (.). Po odczyta-

niu danej wiadomości wysyłane jest

polecenie DELE z numerem odczyta-

nej wiadomości. Polecenie to kasuje

z serwera wiadomość e–mail o poda-

nym numerze. Bez użycia tego po-

lecenia wiadomości e–mail po od-

czytaniu nie będą usuwane z serwe-

ra. Wiadomości e–mail są odczyty-

wane z opóźnieniem 1 sekundy. Po

odczytaniu wszystkich wiadomości

wysyłane jest do serwera polecenie

QUIT , które kończy sesję POP3. Po

rozłączeniu i zamknięciu gniazda

program przecho-

dzi do opóźnienia,

po którym znów

się połączy z ser-

werem POP3. Do-

stępnych jest wie-

le innych poleceń

protokołu POP3

jak: LIST , RETR

czy NOOP , które

nie zostały wyko-

rzystane. Dokład-

ne informacje na

ich temat znajdują

się w dokumentach

RFC. Na rys. 8 .

przedstawiono wi-

dok wysyłanej wia-

domości z informa-

cją w temacie, że dioda LED ma

zostać włączona. Na rys. 9 przed-

stawiono informacje wysłane przez

mikrokontroler do terminala pod-

czas odbierania wiadomości z serwe-

ra POP3. Zaprezentowany przykład

pokazuje prosty sposób sterowania

elementami wykonawczymi za po-

mocą wysyłanej wiadomości e–ma-

il. Łącząc wysyłanie i odbieranie

wiadomości w jedną całość można

uzyskać potwierdzenie wiadomością

e–mail wykonania polecenia wysła-

nego również wiadomością e–mail.

W ostatniej części kursu będzie

mowa o serwerze zapytań, komuni-

kacji za pośrednictwem protokołu

UDP oraz serwerze HTTP.

Marcin Wiązania, EP

marcin.wiazania@ep.com.pl

Zawody Sumo Robotów i Międzynarodowy Festiwal

Robotów CybAiRBot 2006

22 kwietnia na Politechnice Poznańskiej odbyły

się Zawody Sumo Robotów i Międzynarodowy

Festiwal Robotów CybAiRBot 2006. Roboty

startujące w Zawodach Sumo mogą ważyć

maksymalnie 3 kg i mieć rozmiary 20x20 cm.

Muszą to być pojazdy w pełni autonomiczne

i inteligentne, potraﬁące samodzielnie odszukać

innego robota i wypchnąć go z ringu. Do

Poznania zjechało się ponad 30 robotów

skonstruowanych głównie przez studentów

uczelni technicznych. Udział w imprezie

wzięli m.in. znani w środowisku „robociarzy”

Demon, Plugawy Oprawca, Bizon, Skorpion,

więc konkurencja była bardzo duża.

W ramach CybAiRBot 2006 odbył się

Konkurs na Najciekawszą Konstrukcję Robota

Amatorskiego. Wziął w niej udział m.in. robot

Torquemax, który przybył w asyście swoich

konstruktorów do Poznania aż z dalekiej

Kolumbii.

Organizatorzy

z a p r o s i l i

na zawody

także inne

roboty. W holu

n o w e g o

c e n t r u m

wykładowego

Politechniki

Poznańskiej

można było

spotkać całą

gamę robotów

m o b l i n y c h

z a r ó w n o

kołowych, jak

i kroczących oraz

gąsienicowych,

praktycznie ze

wszystkich uczelni oraz wielu ﬁrm działających

w tej branży. Publiczność mogła poznać m.in.

Inspektora – policyjnego robota do rozbrajania

bomb pracującego na co dzień w poznańskiej

Policji. Gościom usługiwał robot–hostessa

TOKA–3, u którego zawsze znajdzie się trochę

łakoci. Roboty LEGO oraz piesek–robot AIBO

dostarczyły dużo frajdy dzieciom.

Na CybAiRBot można było zobaczyć m.in. jak

dalecy kuzyni robotów – inteligentne systemy

wizyjne radzą sobie z rozpoznawaniem

ludzkich twarzy. Nie zabrakło także

prawdziwych samurajów, którzy pokazali jak

kiedyś w Japonii walczyło się na miecze.

W przerwach można było wysłuchać

wykładów i prezentacji na temat współczesnej

robotyki.

Impreza jest adresowana do szerokiego grona

odbiorców w wieku od 2 do 102 lat i ma za

zadanie popularyzację nowoczesnej techniki

oraz robotyki.

Więcej informacji na www.sumo.put.poznan.pl.

Elektronika Praktyczna 5/2006

111

Rys. 9. Informacje wysłane przez mikrokontroler do ter-

minala podczas odbierania wiadomości z serwera POP3

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: