WebSocket应用：Air780E软件的高效实践

今天让我们来实践一下Air780E软件的WebSocket应用吧，让我们更了解它。

1、WebSocket概述

WebSocket是HTML5下一种新的协议（本质上是一个基于TCP的协议），它实现了浏览器与服务器之间的全双工通信，能够节省服务器资源和带宽，达到实时通讯的目的。WebSocket协议通过握手机制，允许客户端和服务器之间建立一个类似TCP的连接，从而方便它们之间的通信。

在线聊天应用：允许用户实时发送和接收消息，而无需页面刷新或轮询服务器。

实时协作应用：支持多用户实时编辑文档或共享白板等场景。

实时游戏：允许多个玩家之间进行实时的游戏交互。

实时数据展示：用于显示实时数据，如股票市场变化、天气预报更新等。

实时通知和提醒：用于向用户发送实时的通知消息，如新邮件提醒、社交媒体通知等。

在线会议和视频通话：支持实时的音视频通信。

2、准备硬件环境

“古人云：‘工欲善其事，必先利其器。’在深入介绍本功能示例之前，我们首先需要确保以下硬件环境的准备工作已经完成。”

2.1 Air780E开发板

本demo使用的是Air780E核心板

此核心板的详细使用说明参考：
https://docs.openluat.com/air780e/product/

Air780E产品手册中的<<开发板Core_Air780E使用说明VX.X.X.pdf>>，写这篇文章时最新版本的使用说明为：开发板Core_Air780E使用说明V1.0.5.pdf；核心板使用过程中遇到任何问题，可以直接参考这份使用说明pdf文档。

2.2 SIM卡

请准备一张可正常上网的SIM卡，该卡可以是物联网卡或您的个人手机卡。

特别提醒：请确保SIM卡未欠费且网络功能正常，以便顺利进行后续操作。

2.3 PC电脑

请准备一台配备USB接口且能够正常上网的电脑。

2.4 数据通信线

请准备一根用于连接Air780E开发板和PC电脑的数据线，该数据线将实现业务逻辑的控制与交互。您有两种选择：

USB数据线（其一端为Type-C接口，用于连接Air780E开发板）。通常，这种数据线的外观如下示意图所示：

普通的手机USB数据线一般都可以直接使用；

数据线是USB转TTL串口线。通常，这种数据线的外观如下示意图所示：

在本教程中，我们将采用以下数据线配置进行测试和数据查看：

第一种：USB数据线：此数据线不仅用于为测试板供电，还用于查看数据日志。其一端为Type-C接口，连接Air780E开发板；另一端为标准USB接口，连接PC电脑。

第二种：USB转TTL串口线：此数据线主要用于Websocket-UART透传数据的查看。其一端为USB接口，连接PC电脑；另一端为TTL串口接口，连接Air780E开发板，以便进行串口通信和数据传输。

2.5 组装硬件环境

2.5.1 请按照SIM卡槽上的指示方向正确插入SIM卡，务必确保插入方向正确，避免插反导致损坏！

通常，插入SIM卡的步骤如下：

将SIM卡的金属接触面朝下，对准卡槽的开口。

用力平稳地将SIM卡推入卡槽，直至听到“咔嚓”一声，表示SIM卡已正确安装到位。

2.5.2 USB数据线，连接电脑和Air780E开发板，如下图所示：

3、准备软件环境

“凡事预则立，不预则废。”在详细阐述本功能示例之前，我们需先精心筹备好以下软件环境。

3.1 Luatools工具

要想烧录AT固件到4G模组中，需要用到的调试工具：Luatools；

Luatools工具集具备以下几大核心功能：

一键获取最新固件：自动连接服务器，轻松下载最新的模组固件。

固件与脚本烧录：便捷地将固件及脚本文件烧录至目标模组中。

串口日志管理：实时查看模组通过串口输出的日志信息，并支持保存功能。

串口调试助手：提供简洁的串口调试界面，满足基本的串口通信测试需求。

Luatools下载之后，无需安装，解压到你的硬盘，点击Luatools_v3.exe运行，出现如下界面，就代表Luatools安装成功了：

3.2 烧录代码

首先要说明一点：脚本代码，要和固件的LuatOS-SoC_V1112_EC618_FULL.soc文件一起烧录。

整体压缩文件：内含有文件一：Core固件和文件二：WebSocket加密通讯脚本文件，文件三：WebSocket-UART透传脚本文件，如图所示。

3.2.1 压缩文件：

阅读原文下载完整压缩文件包：
https://docs.openluat.com/air780e/luatos/app/socket/websocket/

3.2.2 压缩包内部文件

文件一：Core固件

文件二：WebSocket加密通讯脚本文件

文件三：WebSocket-UART透传脚本文件

3.2.3 找到烧录的固件文件

https://docs.openluat.com/air780e/luatos/app/socket/websocket/

3.2.4 正确连接电脑和4G模组电路板

使用带有数据通信功能的数据线，不要使用仅有充电功能的数据线；

3.2.5 识别4G模组的boot引脚

在下载之前，要用模组的boot引脚触发下载，也就是说，要把4G模组的boot引脚拉到1.8v，或者直接把boot引脚和VDD_EXT引脚相连。我们要在按下BOOT按键时让模块开机，就可以进入下载模式了。

具体到Air780E开发板，

当我们模块没开机时，按着BOOT键然后长按POW开机。

当我们模块开机时，按着BOOT键然后点按重启键即可。

3.2.6 识别电脑的正确端口

判断是否进入BOOT模式：-模块上电，此时在电脑的设备管理器中，查看串口设备，如下图：

进入boot下载模式，如下图所示：

这时候，硬件连接上就绪状态，恭喜你，可以进行烧录了！

3.2.7 新建项目

首先，确保你的Luatools的版本大于或者等于3.0.6版本.

在Luatools的左上角上有版本显示的，如图所示：

Luatools版本没问题的话，就点击Luatools右上角的“项目管理测试”按钮，如下图所示：

这时会弹出项目管理和烧录管理的对话框，如下图：

3.2.8 开始烧录

选择780E板子对应的底层core和刚改的main.lua脚本文件。下载到板子中。

点击下载后，我们需要进入boot模式才能正常下载。

3.3 PC端串口工具

阅读原文下载：
https://docs.openluat.com/air780e/luatos/app/socket/websocket/

串口接线方式：Air780提供三个Uart.

MAIN_UART：通用串口，可用于AT命令和数据传输最大波特率921600bps，默认波特率自适应9600-115200bps支持硬件流控（RTS/CTS）

AUX_UART：通用串口

DBG_UART：用于输出调试信息

注意：

以上PinOut图示,对应的V1.8的开发板，版本号在板子丝印上可查阅。

V1.4的开发板,由于LCD脚有差异,图示的LCD_RS/LCD_CLK实际位于开发板管脚编号06/05的UART2/AUX_UART脚,不在编号11/14脚。

V1.8的开发板17脚改为VBAT.

3.3.1 LLCOM工具设置：初始配置

3.3.2 数据发送前的配置

4、WebSocket加密通讯的概述

本小节教你怎么使用luatos脚本语言，就可以让4G模组连接上一个WebSocket服务器，并且模组和服务器之间实现数据的交互！

4.1 本教程实现的功能定义：

4G模组插卡开机后，连接上WebSocket服务器；

这是个测试服务,当4G模组发送的是json,且action=echo,就会回显所发送的内容

发送内容是

wsc:send((json.encode({action="echo",msg=os.date()})))

4.2 文章内容引用

780E开发板软硬件资料：Air780E产品手册

websocket函数接口不做详细介绍，可通过此链接查看具体介绍：websocket-网络接口-LuatOS文档

4.3 核心脚本代码详解

4.3.1 websocket客户端创建

4.3.2 设置额外的headers

4.3.3 设置自动重连机制

4.3.4 注册websocket回调

4.3.5 连接服务器

4.3.6 发布消息

4.3.7 websocket客户端关闭(关闭后资源释放无法再使用)

wsc:close()

4.4 成果演示与深度解析：视频+图文全面展示

4.4.1 成果运行精彩呈现

4.4.2 演示视频生动展示

4.4.3 完整实例深度剖析

5、WebSocket-UART透传的概述

在某些应用场景下，可能需要将WebSocket接收到的数据通过UART串口发送到其他设备，或者将UART串口接收到的数据通过WebSocket发送到服务器。这通常需要通过一个中间层或网关设备来实现数据的转换和传输。

5.1 本教程实现的功能定义：

4G模组插卡开机后，连接上WebSocket服务器；

本小节教你怎么使用luatos脚本语言，就可以让合宙4G模组通过Uart1透传数据发送到WebSocket服务器，并且模组和服务器之间实现数据的交互！

5.2 文章内容引用

780E开发板软硬件资料：Air780E产品手册

websocket函数接口不做详细介绍，可通过此链接查看具体介绍：websocket-网络接口-LuatOS文档

5.3 核心脚本代码详解

5.3.1 websocket客户端创建

5.3.2 设置额外的headers

5.3.3 设置自动重连机制

5.3.4 注册websocket回调

5.3.5 连接服务器

5.3.6 串口初始化

本文示例：串口使用MAIN_UART(uart1)

5.3.7 接收UART消息

5.3.8 发布消息

5.3.9 websocket客户端关闭(关闭后资源释放无法再使用)

5.4 成果演示与深度解析：视频+图文全面展示

5.4.1 成果运行精彩呈现

5.4.2完整实例深度剖析

6、总结

WebSocket加密确保了数据在传输过程中的安全性，防止被窃取或篡改；而WebSocket透传则指数据在不改变内容的情况下，通过WebSocket协议进行传输，通常涉及中间层或网关设备的数据格式转换与传递

Air780E作为一款4G模组，支持WebSocket协议，并可通过Luatools等工具进行调试和固件管理。在Air780E上实现WebSocket加密通讯，通常需要使用SSL/TLS等加密协议来确保数据传输的安全性。

7、常见问题

websocket服务器的连接地址,格式为ws(或wss)://xxx开头

websocket需要在任务中启动,带自动重连,支持心跳协议

websocket心跳包，建议180秒

注意串口发送过去的数据是字符格式，这里进行对比时注意echo的类型ifuart_rx_buff_data=='"echo"'

8、扩展

在WebSocket中，WS和WSS代表两种不同的连接类型，它们分别具有以下特点：

8.1 WS（WebSocket）

含义：表示非安全的WebSocket连接，即没有加密的WebSocket通信。

端口：默认情况下，WebSocket的WS协议使用80端口。

使用场景：适用于不需要数据加密的场景，或者在安全性要求不高的环境中使用。然而，对于敏感数据或需要保护通信内容的情况，WS可能不是最佳选择。

8.2 WSS（WebSocketSecure）

含义：表示安全的WebSocket连接，即在TLS（传输层安全协议）之上的WebSocket通信。WSS相当于HTTPS在WebSocket中的应用，提供了数据加密和完整性验证等安全功能。

端口：默认情况下，WSS协议使用443端口，这是大多数网站用于HTTPS通信的标准端口。

使用场景：适用于需要保护通信内容、防止数据窃取或篡改的场景。WSS是处理敏感数据或进行安全通信时的推荐选择。

审核编辑 黄宇