?# 一、TCP簡介

TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。它主要用于在不可靠的網絡環(huán)境中提供穩(wěn)定的數據傳輸服務，確保數據能夠按照順序、無錯誤地到達接收端。TCP通過三次握手建立連接，使用滑動窗口進行流量控制，以及通過校驗和、確認應答、超時重傳等機制來保證數據的可靠性。它是互聯網協(xié)議套件（TCP/IP協(xié)議族）的核心組成部分，廣泛應用于各種網絡應用中。

工作原理：

1.1 連接建立

TCP協(xié)議使用三次握手協(xié)議來建立連接

• 客戶端發(fā)送一個SYN（同步序列編號）報文給服務端，并攜帶一個隨機生成的初始序列號。
• 服務端收到SYN報文后，發(fā)送一個SYN+ACK（同步序列編號+確認應答）報文給客戶端，表示確認收到了客戶端的SYN報文，并攜帶自己的初始序列號。
• 客戶端收到服務端的SYN+ACK報文后，發(fā)送一個ACK（確認應答）報文給服務端，表示確認收到了服務端的SYN+ACK報文。至此，TCP連接建立完成。

1.2 數據傳輸

在連接建立后，雙方就可以開始傳輸數據了。TCP協(xié)議會將應用層發(fā)送的數據分割成適當長度的報文段（通常受該計算機連接的網絡的數據鏈路層的最大傳輸單元MTU的限制），并為每個報文段分配一個序號。接收端在收到報文段后，會按照序號進行排序，并發(fā)送確認應答（ACK）給發(fā)送端。如果發(fā)送端在合理的往返時延（RTT）內未收到確認應答，則會重傳對應的報文段。

1.3 連接釋放

TCP協(xié)議使用四次揮手協(xié)議來終止連接

• 服務端在發(fā)送完所有剩余數據后，也發(fā)送一個FIN報文給客戶端，表示自己也想要關閉連接。
• 客戶端發(fā)送一個FIN（結束）報文給服務端，表示自己想要關閉連接。
• 服務端收到FIN報文后，發(fā)送一個ACK報文給客戶端，表示確認收到了客戶端的FIN報文。此時，客戶端到服務端的連接關閉，但服務端到客戶端的連接仍然打開。
• 客戶端收到服務端的FIN報文后，發(fā)送一個ACK報文給服務端，表示確認收到了服務端的FIN報文。至此，TCP連接完全關閉。

二、硬件環(huán)境

“古人云：‘工欲善其事，必先利其器?！谏钊虢榻B本功能示例之前，我們首先需要確保以下硬件環(huán)境的準備工作已經完成?！?/p>

2.1 Air780E開發(fā)板

本demo使用的是Air780E核心板，如下圖所示：

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此核心板的詳細使用說明參考：Air780E產品手冊中的<<開發(fā)板Core_Air780E使用說明VX.X.X.pdf>>，寫這篇文章時最新版本的使用說明為：開發(fā)板Core_Air780E使用說明V1.0.5.pdf；核心板使用過程中遇到任何問題，可以直接參考這份使用說明pdf文檔。

2.2 SIM卡

請準備一張可正常上網的SIM卡，該卡可以是物聯網卡或您的個人手機卡。

特別提醒：請確保SIM卡未欠費且網絡功能正常，以便順利進行后續(xù)操作。

2.3 數據通信線

請準備一根用于連接Air780E開發(fā)板和PC電腦的數據線，該數據線將實現業(yè)務邏輯的控制與交互。您有兩種選擇：

• USB數據線（其一端為Type-C接口，用于連接Air780E開發(fā)板）。通常，這種數據線的外觀如下示意圖所示：

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普通的手機USB數據線一般都可以直接使用；

• 數據線是USB轉TTL串口線。通常，這種數據線的外觀如下示意圖所示：

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在本教程中，我們將采用以下數據線配置進行測試和數據查看：

• 第一種：USB數據線：此數據線不僅用于為測試板供電，還用于查看數據日志。其一端為Type-C接口，連接Air780E開發(fā)板；另一端為標準USB接口，連接PC電腦。
• 第二種：USB轉TTL串口線：此數據線主要用于TCP-UART數據的查看。其一端為USB接口，連接PC電腦；另一端為TTL串口接口，連接Air780E開發(fā)板，以便進行串口通信和數據傳輸

• 2.4 PC電腦

• 請準備一臺配備USB接口且能夠正常上網的電腦。

2.5 組裝硬件環(huán)境

請按照SIM卡槽上的指示方向正確插入SIM卡，務必確保插入方向正確，避免插反導致損壞！

通常，插入SIM卡的步驟如下：

• 將SIM卡的金屬接觸面朝下，對準卡槽的開口。
• 用力平穩(wěn)地將SIM卡推入卡槽，直至聽到“咔嚓”一聲，表示SIM卡已正確安裝到位。

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USB數據線，連接電腦和Air780E開發(fā)板，如下圖所示：

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三、準備軟件環(huán)境

“凡事預則立，不預則廢。”在詳細闡述本功能示例之前，我們需先精心籌備好以下軟件環(huán)境。

3.1 Luatools工具

要想燒錄AT固件到4G模組中，需要用到合宙的強大的調試工具：Luatools；

Luatools工具集具備以下幾大核心功能：

• 一鍵獲取最新固件：自動連接合宙服務器，輕松下載最新的合宙模組固件。
• 固件與腳本燒錄：便捷地將固件及腳本文件燒錄至目標模組中。
• 串口日志管理：實時查看模組通過串口輸出的日志信息，并支持保存功能。
• 串口調試助手：提供簡潔的串口調試界面，滿足基本的串口通信測試需求。

Luatools下載之后，無需安裝，解壓到你的硬盤，點擊Luatools_v3.exe運行，出現如下界面，就代表Luatools安裝成功了：

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3.2 燒錄代碼

首先要說明一點：腳本代碼，要和固件的LuatOS-SoC_V1112_EC618_FULL.soc文件一起燒錄。

整體壓縮文件：內含有文件一：Core固件和文件一：TCP-UART腳本文件文件二：TCP單向認證腳本文件

文件三：TCP斷鏈續(xù)連，如下圖所示。

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3.2.1 壓縮文件：完整文件包

右鍵點我,另存為,下載完整壓縮文件包

3.2.2 壓縮包內部文件

文件一：Core固件

文件二：TCP-UART腳本文件

文件三：TCP單向認證腳本文件

文件四：TCP斷鏈續(xù)連腳本文件

3.2.3 找到燒錄的固件文件

官網下載,底層core下載地址：LuatOS底層core注：本demo使用如圖所示固件

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3.2.4 正確連接電腦和4G模組電路板

使用帶有數據通信功能的數據線，不要使用僅有充電功能的數據線；

3.2.5 識別4G模組的boot引腳

在下載之前，要用模組的boot引腳觸發(fā)下載，也就是說，要把4G模組的boot引腳拉到1.8v，或者直接把boot引腳和VDD_EXT引腳相連。我們要在按下BOOT按鍵時讓模塊開機，就可以進入下載模式了。

具體到Air780E開發(fā)板，

1、當我們模塊沒開機時，按著BOOT鍵然后長按PWR開機。

2、當我們模塊開機時，按著BOOT鍵然后點按重啟鍵即可。

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3.2.6 識別電腦的正確端口

判斷是否進入BOOT模式：模塊上電，此時在電腦的設備管理器中，查看串口設備，會出現一個端口表示進入了boot下載模式，如下圖所示：

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當設備管理器出現了3個連續(xù)數字的com端口，并且每個數字都大于4，這時候，硬件連接上就緒狀態(tài)，恭喜你，可以進行燒錄了！

3.2.7 新建項目

首先，確保你的Luatools的版本大于或者等于3.0.6版本.

在Luatools的左上角上有版本顯示的，如圖所示：

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Luatools版本沒問題的話，就點擊Luatools右上角的“項目管理測試”按鈕，如下圖所示：

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這時會彈出項目管理和燒錄管理的對話框，如下圖：

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3.2.8 開始燒錄

選擇780E板子對應的底層core和剛改的main.lua腳本文件。下載到板子中。

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點擊下載后，我們需要進入boot模式才能正常下載。

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3.3 合宙TCP/UDPweb測試工具

為了方便測試，合宙提供了免費的不可商用的TCP/UDPweb測試工具：合宙TCP/UDPweb工具(luatos.com)

詳細使用說明參考：合宙TCP/UDPweb測試工具使用說明。

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3.4 PC端串口工具

LLCOM的下載鏈接：LLCOM，詳細使用說明可以直接參考下載網站。

• 串口接線方式：Air780提供三個Uart.

MAIN_UART：通用串口，可用于AT命令和數據傳輸最大波特率921600bps，默認波特率自適應9600-115200bps支持硬件流控（RTS/CTS）

AUX_UART：通用串口

DBG_UART：用于輸出調試信息

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注意：

• 以上PinOut圖示,對應的V1.8的開發(fā)板，版本號在板子絲印上可查閱。
• V1.4的開發(fā)板,由于LCD腳有差異,圖示的LCD_RS/LCD_CLK實際位于開發(fā)板管腳編號06/05的UART2/AUX_UART腳,不在編號11/14腳。
• V1.8的開發(fā)板17腳改為VBAT.

3.4.1 LLCOM工具設置：初始配置

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3.4.2 數據發(fā)送前的配置

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四、TCP-UART透傳實現的概述

本小節(jié)教你怎么使用luatos腳本語言，就可以讓合宙4G模組連接上一個TCP服務器，并且模組和服務器之間實現數據的雙向傳輸！

4.1 本教程實現的功能定義

• 通過網頁端啟動一個TCP服務器；
• 4G模組插卡開機后，連接上TCP服務器；
• 4G模組向TCP服務器發(fā)送"TCPCONNECT"，服務器可以收到數據并且在網頁端顯示；
• TCP服務器網頁端向4G模組發(fā)送datafromTCPserver，4G模組可以收到數據并且通過串口輸出顯示；

4.2 文章內容引用

• 780E開發(fā)板軟硬件資料：Air780E產品手冊
• 以上接口函數不做詳細介紹，可通過此鏈接查看具體介紹：socket-網絡接口-LuatOS文檔

4.3 核心腳本代碼詳解

4.3.1 串口初始化

本文示例：串口使用MAIN_UART(uart1)

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4.3.2 數據接收回調：搭建響應橋梁

這里使用uart.rx接口，和以zbuff的方式存儲從uart1外部串口收到的數據--收取數據會觸發(fā)回調,這里的"receive"是固定值不要修改。

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4.3.3 TCP網絡配置：鋪就數據通道

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4.3.4 TCP至串口透傳：數據無縫流轉

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4.3.5 串口至TCP反透傳：信息雙向傳遞

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4.4 成果演示與深度解析：視頻+圖文全面展示

4.4.1 成果運行精彩呈現

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4.4.2 完整實例深度剖析

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五、TCP單向認證

TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）本身是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，它并不直接涉及認證過程。然而，在TCP連接的基礎上，可以實現各種安全機制，其中包括認證。在網絡通信中，“單向認證”指的是只對通信某一方的身份合法性進行認證。

本小節(jié)教你怎么使用luatos腳本語言，就可以讓合宙4G模組和TCP服務器進行單向認證

5.1 本教程實現的功能定義

• 通過網頁端啟動一個TCP服務器；
• 4G模組插卡開機后，連接上TCP服務器；
• 4G模組向TCP服務器發(fā)送"TCPCONNECT"，服務器可以收到數據并且在網頁端顯示；
• TCP服務器網頁端向4G模組發(fā)送datafromTCPserver，4G模組可以收到數據并且通過串口輸出顯示；

5.2 文章內容引用

• 780E開發(fā)板軟硬件資料：Air780E產品手冊
• 以上接口函數不做詳細介紹，可通過此鏈接查看具體介紹：socket-網絡接口-LuatOS文檔

5.3 核心腳本代碼詳解

5.3.1 串口初始化

本文示例：串口使用MAIN_UART(uart1)

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5.3.2 數據接收回調：搭建響應橋梁

這里使用uart.rx接口,和以zbuff的方式存儲從uart1外部串口收到的數據--收取數據會觸發(fā)回調,這里的"receive"是固定值不要修改。

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5.3.3 TCP網絡配置：鋪就數據通道--------注：SSL填寫true

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5.3.4 TCP至串口透傳：數據無縫流轉

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5.3.5 串口至TCP反透傳：信息雙向傳遞

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5.4 成果演示與深度解析：視頻+圖文全面展示

5.4.1 成果運行精彩呈現

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5.4.2 串口數據展示

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5.4.3 演示視頻生動展示

5.4.4 完整實例深度剖析

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六、TCP斷鏈續(xù)連

TCP（傳輸控制協(xié)議）確保數據在網絡中可靠傳輸。當TCP連接因網絡問題、設備故障等原因斷開時，需要重新建立連接以繼續(xù)數據傳輸。

6.1 本教程實現的功能定義

斷鏈：TCP連接斷開，可能由于網絡不穩(wěn)定、設備故障等。

續(xù)連：重新建立TCP連接。通常通過“三次握手”過程：

• 客戶端請求連接。
• 服務器響應并同意連接。
• 客戶端確認連接建立。

6.2 文章內容引用

• 780E開發(fā)板軟硬件資料：Air780E產品手冊
• 以上接口函數不做詳細介紹，可通過此鏈接查看具體介紹：socket-網絡接口-LuatOS文檔

6.3 核心腳本代碼詳解

6.3.1 串口初始化

本文示例：串口使用MAIN_UART(uart1)

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6.3.2 數據接收回調：搭建響應橋梁

這里使用uart.rx接口，和以zbuff的方式存儲從uart1外部串口收到的數據--收取數據會觸發(fā)回調,這里的"receive"是固定值不要修改。

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6.3.3 TCP網絡配置：鋪就數據通道

注：需要認證SSL填寫：true，不需要填寫：false。

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6.3.4 TCP至串口透傳：數據無縫流轉

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6.3.5 串口至TCP反透傳：信息雙向傳遞

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6.3.6 斷鏈續(xù)連

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6.4 成果演示與深度解析：視頻+圖文全

6.4.1 成果運行精彩呈現

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7.4.2 完整實例深度剖析

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七、總結

TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數據報協(xié)議）是OSI模型中運輸層的兩種協(xié)議。TCP是面向連接的可靠傳輸協(xié)議，通過復雜的擁塞控制和重傳機制確保數據無差錯、不丟失、不重復且有序地到達；而UDP則是無連接的不可靠傳輸協(xié)議，它盡最大努力交付數據，不保證數據的可靠性，但具有較好的實時性和較高的工作效率，適用于對高速傳輸和實時性要求較高的通信場景。

八、常見問題

sys.waitUntil("IP_READY")--等待聯網成功

好多新入手的可能看到此函數不理解在整個腳本里面沒有發(fā)布此事件sys.publish（"IP_READY"）為什么后面還聯網成功了？

此處解釋一下模組上電以后固件內部聯網成功以后會自動發(fā)布sys.publish（"IP_READY")。

九、擴展

9.1 獲取或設置APN

注：專屬可需要添加白名單才能使用

9.1.1 在LuatOS腳本中，使用mobile.setApn("")函數來設置APN。

9.1.2 調用mobile.connect()函數來激活網絡連接。

9.1.2 使用mobile.getIp()函數來查詢設備的IP地址，確認連接狀態(tài)。

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9.2 TCP單向認證

• 定義：單向認證是指在通信過程中，只有一方（通常是服務器）對另一方（通常是客戶端）進行身份驗證。
• 應用：在TCP連接中，單向認證常用于客戶端向服務器發(fā)起請求時，服務器驗證客戶端的身份。
• 特點：實現簡單，但安全性相對較低，因為只驗證了一方的身份。

9.3 TCP雙向認證

• 定義：雙向認證是指通信雙方都需要對對方進行身份驗證，只有雙方都通過對方的認證請求時，通信才會被允許。
• 應用：在需要高安全性的場景中，如金融服務、醫(yī)療信息傳輸等，TCP雙向認證被廣泛應用。
• 特點：安全性高，但實現復雜，且可能帶來一定的性能開銷。

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審核編輯 黃宇