移远4G模组拨号+socket获取天气数据丨【拜托了，物联网！】

上一篇分享了基于4G Cat.1的内网穿透实践，这一篇笔记我们直接使用4G开发板访问天气服务器获取天气数据。

我们要使用移远4G模块进行网络通信，要经历 3 个主要过程：网络注册、网络激活和socket 创建。

网络注册是自动完成的，无需用户代码干预（网络注册前，请确认 SIM 卡是否正常识别且 SIM 卡无欠费等业务异常）。只有在网络注册成功以后，才可进行网络激活，即本文所述的拨号（下文皆称为拨号）。只有拨号成功后，才可进行 socket 网络通信。

拨号+socket 通信基本流程

确保拨号成功的必要条件：SIM 卡没欠费； 硬件良好，天线匹配；拨号前，调用 ql_network_register_wait 等待网络注册成功；拨号时，向 ql_start_data_call 传递正确的参数。

Socket 通信流程

EC100 模块 Socket 通信基本流程如上图：
1、在进行 socket 通信之前，必须确保拨号已经成功，可以通过 ql_get_data_call_info()查询需要进行 socket 通信的网络通道是否拨号成功。
2、拨号成功后进行 socket 通信时，必须对需要通信的网络通道进行 bind 操作。不管是 UDP 还是 TCP，都必须执行 Bind 操作之后才可以正常进行 socket 通信。

sdk中给我们提供了一个tcp_client的demo，这个demo的设计思路完全按照上面两张图流程图来设计。我们在这个demo进行修改，获取天气数据。

我们修改后的example_tcp_weather_client.c代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "ql_type.h"
#include "ql_rtos.h"
#include "ql_application.h"
#include "ql_data_call.h"
#include "sockets.h"
#include "netdb.h"
#include "cJSON.h"

#define  DEBUG   0		

/* 心知天气（www.seniverse.com）IP及端口 */
#define  WEATHER_IP_ADDR   "116.62.81.138"
#define  WEATHER_PORT	   80

#define TCP_CONNECT_TIMEOUT_S 10
#define TCP_RECV_TIMEOUT_S 10
#define TCP_CLOSE_LINGER_TIME_S 10
#define TCP_CLIENT_SEND_STR "tcp client send string"
#define PROFILE_IDX 1
#define PROFILE_IDX 1

/* 秘钥，注意！！如果要用这一份代码，这个一定要改为自己的，因为这个我已经故意改错了，防止有人与我公用一个KEY */
#define  KEY    "2owqvhhd2dd9o9f9"		// 这是在心知天气注册后，每个用户自己的一个key

/* GET请求包 */
#define  GET_REQUEST_PACKAGE     \
         "GET https://api.seniverse.com/v3/weather/%s.json?key=%s&location=%s&language=zh-Hans&unit=c\r\n\r\n"
	
/* JSON数据包 */	
#define  NOW_JSON     "now"
//....还用更多其他的天气数据包可查阅心知天气

/* 天气数据结构体 */
typedef struct
{
	/* 实况天气数据 */
	char id[32];				//id
	char name[32];				//地名
	char country[32];			//国家
	char path[32];				//完整地名路径
	char timezone[32];			//时区
	char timezone_offset[32];   //时差
	char text[32];				//天气预报文字
	char code[32];				//天气预报代码
	char temperature[32];   	//气温
	char last_update[32];		//最后一次更新的时间
}Weather;

// 全局变量
static struct in_addr ip4_addr = {0};

// 函数声明
static void GetWeather(char *weather_json, char *location, Weather *result);
static int cJSON_NowWeatherParse(char *JSON, Weather *result);
static int cJSON_DailyWeatherParse(char *JSON, Weather *result);
static void DisplayWeather(Weather *weather_data);
static void ql_nw_status_callback(int profile_idx, int nw_status);
static void datacall_satrt(void);

/*******************************************************************************************************
** 函数: sockets_weather_test
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: void
** 返回: void
********************************************************************************************************/
static void sockets_weather_test(void * argv)
{
	struct ql_data_call_info info = {0};
	char ip4_addr_str[16] = {0};
	Weather weather_data = {0};
	char *location = "shenzhen";

	printf("========== sockets tcp test will start ...\r\n");

	/* 拨号开始 */
	datacall_satrt();

	/* 获取拨号信息 */
	ql_get_data_call_info(1, 0, &info);

	printf("info.profile_idx: %d\r\n", info.profile_idx);
	printf("info.ip_version: %d\r\n", info.ip_version);
	printf("info.v4.state: %d\r\n", info.v4.state);
	printf("info.v4.reconnect: %d\r\n", info.v4.reconnect);

	inet_ntop(AF_INET, &info.v4.addr.ip, ip4_addr_str, sizeof(ip4_addr_str));
	printf("info.v4.addr.ip: %s\r\n", ip4_addr_str);

	inet_ntop(AF_INET, &info.v4.addr.pri_dns, ip4_addr_str, sizeof(ip4_addr_str));
	printf("info.v4.addr.pri_dns: %s\r\n", ip4_addr_str);

	inet_ntop(AF_INET, &info.v4.addr.sec_dns, ip4_addr_str, sizeof(ip4_addr_str));
	printf("info.v4.addr.sec_dns: %s\r\n", ip4_addr_str);

	ip4_addr = info.v4.addr.ip;

	if(info.v4.state)
	{
		memset(&weather_data, 0, sizeof(weather_data));  // weather_data清零 
		GetWeather(NOW_JSON, location, &weather_data);   // GET 并解析实况天气数据
		DisplayWeather(&weather_data);					 // 显示天气结果
	}

	printf("========== sockets tcp test finished\r\n");
	
	return 0;
}
	
static void ql_nw_status_callback(int profile_idx, int nw_status)
{
	printf("profile(%d) status: %d\r\n", profile_idx, nw_status);
}

static void datacall_satrt(void)
{
	printf("wait for network register done\r\n");

	/* 等待网络注册结果 */
	if(ql_network_register_wait(120) != 0)
	{
		printf("*** network register fail ***\r\n");
	}
	else
	{
		printf("doing network activing ...\r\n");
		
		ql_wan_start(ql_nw_status_callback);			/* 拨号初始化：注册拨号回调函数 */
		ql_set_auto_connect(1, TRUE);					/* 设置拨号掉线是否自动重连 */
		ql_start_data_call(1, 0, NULL, NULL, NULL, 0);  /* 开始拨号 */
	}
}

static void GetWeather(char *weather_json, char *location, Weather *result)
{
	int				sock_nbio	= 1;
	int				ret			= 0;
	int				sock_fd     = -1;
	int				sock_error  = 0;
	socklen_t		optlen = 0;
	fd_set 			read_fds, write_fds;
	struct timeval	t;
	struct addrinfo		* res, hints;
	struct sockaddr_in	* ip4_svr_addr;
	struct sockaddr_in	ip4_local_addr = {0};
	u8 dns_success = 0;
	u8 recv_buf[128] = {0};
	u8 GetRequestBuf[256] = {0};
	u8 WeatherRecvBuf[2*1024] = {0};

	/*  */
	memset(&hints, 0, sizeof(struct addrinfo));
	hints.ai_family = AF_INET;
	hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
	if(getaddrinfo_with_pcid(WEATHER_IP_ADDR, NULL, &hints, &res, PROFILE_IDX) != 0)
	{
		printf("*** DNS fail ***\r\n");
		goto exit;
	}

	dns_success = 1;
	
	ret = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	if(ret < 0)
	{
		printf("*** socket create fail ***\r\n");
		goto exit;
	}

	sock_fd = ret;

	ioctl(sock_fd, FIONBIO, &sock_nbio);

	ip4_local_addr.sin_family = AF_INET;
	ip4_local_addr.sin_port = htons(ql_soc_generate_port());
	ip4_local_addr.sin_addr = ip4_addr;
	
	ret = bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&ip4_local_addr, sizeof(ip4_local_addr));
	if(ret < 0)
	{
		printf("*** bind fail ***\r\n");
		goto exit;
	}
	
	ip4_svr_addr = (struct sockaddr_in *)res->ai_addr;
	ip4_svr_addr->sin_port = htons(WEATHER_PORT);

	ret = connect(sock_fd, (struct sockaddr *)ip4_svr_addr, sizeof(struct sockaddr));

	printf("connect ret: %d, errno: %u\r\n", ret, errno);

	if(ret == -1 && errno != EINPROGRESS)
	{
		printf("*** connect fail ***\r\n");
		goto exit;
	}

	t.tv_sec = TCP_CONNECT_TIMEOUT_S;
	t.tv_usec = 0;

	FD_ZERO(&read_fds);
	FD_ZERO(&write_fds);

	FD_SET(sock_fd, &read_fds);
	FD_SET(sock_fd, &write_fds);

	ret = select(sock_fd + 1, &read_fds, &write_fds, NULL, &t);

	printf("select ret: %d\r\n", ret);

	if(ret <= 0)
	{
		printf("*** select timeout or error ***\r\n");
		goto exit;
	}

	if(!FD_ISSET(sock_fd, &read_fds) && !FD_ISSET(sock_fd, &write_fds))
	{
		printf("*** connect fail ***\r\n");
		goto exit;
	}
	else if(FD_ISSET(sock_fd, &read_fds) && FD_ISSET(sock_fd, &write_fds))
	{
		optlen = sizeof(sock_error);
		ret = getsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &sock_error, &optlen);
		if(ret == 0 && sock_error == 0)
		{
			printf("connect success\r\n");
		}
		else
		{
			printf("*** connect fail, sock_err = %d, errno = %u ***\r\n", sock_error, errno);
			goto exit;
		}
	}
	else if(!FD_ISSET(sock_fd, &read_fds) && FD_ISSET(sock_fd, &write_fds))
	{
		printf("connect success\r\n");
	}
	else if(FD_ISSET(sock_fd, &read_fds) && !FD_ISSET(sock_fd, &write_fds))
	{
		printf("*** connect fail ***\r\n");
		goto exit;
	}
	else
	{
		printf("*** connect fail ***\r\n");
		goto exit;
	}

	/* 组合GET请求包 */
	sprintf(GetRequestBuf, GET_REQUEST_PACKAGE, weather_json, KEY, location);

	/* 发送数据到服务端 */
	ret = send(sock_fd, (const void*)GetRequestBuf, strlen(GetRequestBuf), 0);
	if(ret < 0)
	{
		printf("*** send fail ***\r\n");
		goto exit;
	}

_recv_:
	t.tv_sec = TCP_RECV_TIMEOUT_S;
	t.tv_usec = 0;

	FD_ZERO(&read_fds);
	FD_SET(sock_fd, &read_fds);

	ret = select(sock_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &t);

	printf("select ret: %d\r\n", ret);

	if(ret <= 0)
	{
		printf("*** select timeout or error ***\r\n");
		goto exit;
	}

	if(FD_ISSET(sock_fd, &read_fds))
	{
		ret = recv(sock_fd, WeatherRecvBuf, sizeof(WeatherRecvBuf), 0);
		if(ret > 0)
		{
			printf("recv data: [%d]%s\r\n", ret, WeatherRecvBuf);
			/* 解析天气数据并保存到结构体变量weather_data中 */
			if (0 == strcmp(weather_json, NOW_JSON))		// 天气实况
			{
				cJSON_NowWeatherParse(WeatherRecvBuf, result);	
			}
		}
		else if(ret == 0)
		{
			printf("*** peer closed ***\r\n");
			goto exit;
		}
		else
		{
			if(!(errno == EINTR || errno == EWOULDBLOCK || errno == EAGAIN))
			{
				printf("*** error occurs ***\r\n");
				goto exit;
			}
			else
			{
				printf("wait for a while\r\n");
				ql_rtos_task_sleep_ms(20);
				goto _recv_;
			}
		}

	}

exit:
	if(dns_success) freeaddrinfo(res);

	if(sock_fd >= 0)
	{
		struct linger linger = {0};

		linger.l_onoff = 1;
		linger.l_linger = TCP_CLOSE_LINGER_TIME_S;

		setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &linger, sizeof(linger));
        setsockopt(sock_fd, IPPROTO_TCP, TCP_CLOSE_TIMEROUT, &linger.l_linger, sizeof(linger.l_linger));

		/* 清空缓冲区 */
		memset(GetRequestBuf, 0, 256);   
		memset(WeatherRecvBuf, 0, 2*1024);    
		close(sock_fd);
	}
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: cJSON_NowWeatherParse，解析天气实况数据
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: JSON：天气数据包   result：数据解析的结果
** 返回: void
********************************************************************************************************/
static int cJSON_NowWeatherParse(char *JSON, Weather *result)
{
	cJSON *json,*arrayItem,*object,*subobject,*item;
	
	json = cJSON_Parse(JSON); //解析JSON数据包
	if(json == NULL)		  //检测JSON数据包是否存在语法上的错误，返回NULL表示数据包无效
	{
		printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr()); //打印数据包语法错误的位置
		return 1;
	}
	else
	{
		if((arrayItem = cJSON_GetObjectItem(json,"results")) != NULL); //匹配字符串"results",获取数组内容
		{
			int size = cJSON_GetArraySize(arrayItem);     //获取数组中对象个数
#if DEBUG
			printf("cJSON_GetArraySize: size=%d\n",size); 
#endif
			if((object = cJSON_GetArrayItem(arrayItem,0)) != NULL)//获取父对象内容
			{
				/* 匹配子对象1：城市地区相关 */
				if((subobject = cJSON_GetObjectItem(object,"location")) != NULL)
				{
					// 匹配id
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"id")) != NULL)   
					{
						memcpy(result->id, item->valuestring,strlen(item->valuestring)); 		// 保存数据供外部调用
					}
					// 匹配城市名
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"name")) != NULL) 
					{
						memcpy(result->name, item->valuestring,strlen(item->valuestring)); 		// 保存数据供外部调用
					}
					// 匹配城市所在的国家
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"country")) != NULL)
					{
						memcpy(result->country, item->valuestring,strlen(item->valuestring)); 	// 保存数据供外部调用
					}
					// 匹配完整地名路径
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"path")) != NULL)  
					{
						memcpy(result->path, item->valuestring,strlen(item->valuestring)); 		// 保存数据供外部调用	
					}
					// 匹配时区
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"timezone")) != NULL)
					{
						memcpy(result->timezone, item->valuestring,strlen(item->valuestring)); 	// 保存数据供外部调用	
					}
					// 匹配时差
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"timezone_offset")) != NULL)
					{
						memcpy(result->timezone_offset, item->valuestring,strlen(item->valuestring)); 	// 保存数据供外部调用
					}
				}
				/* 匹配子对象2：今天的天气情况 */
				if((subobject = cJSON_GetObjectItem(object,"now")) != NULL)
				{
					// 匹配天气现象文字
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"text")) != NULL)
					{
						memcpy(result->text, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存数据供外部调用
					}
					// 匹配天气现象代码
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"code")) != NULL)
					{
						memcpy(result->code, item->valuestring,strlen(item->valuestring));  // 保存数据供外部调用
					}
					// 匹配气温
					if((item = cJSON_GetObjectItem(subobject,"temperature")) != NULL) 
					{
						memcpy(result->temperature, item->valuestring,strlen(item->valuestring));   // 保存数据供外部调用
					}	
				}
				/* 匹配子对象3：数据更新时间（该城市的本地时间） */
				if((subobject = cJSON_GetObjectItem(object,"last_update")) != NULL)
				{
					memcpy(result->last_update, subobject->valuestring,strlen(subobject->valuestring));   // 保存数据供外部调用
				}
			} 
		}
	}
	
	cJSON_Delete(json); //释放cJSON_Parse()分配出来的内存空间
	
	return 0;
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: DisplayWeather，显示天气数据
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: weather_data：天气数据
** 返回: void
********************************************************************************************************/
static void DisplayWeather(Weather *weather_data)
{
	printf("============%s today weather===========\n", weather_data->name);
	printf("weather_data->text: %s\n", weather_data->text);		
	printf("weather_data->temperature: %s\n", weather_data->temperature);	
	printf("weather_data->timezone: %s\n", weather_data->timezone);	
	printf("weather_data->timezone_offset: %s\n", weather_data->timezone_offset);
	printf("weather_data->last_update: %s\n", weather_data->last_update);
}

application_init(sockets_weather_test, "sockets_weather_test", 8, 4);

关于天气获取、解析代码之前已经有详细分享过，这里不再解释。相关文章：

【socket应用】基于C语言的天气客户端的实现

测试结果：

【拜托了，物联网！】有奖征文火热进行中：https://bbs.huaweicloud.cn/blogs/299476