ESP32-S3如何用socket通信

news2025/11/4 19:11:56

实验目的：

通过 Socket 编程实现 pyWiFi-ESP32-S3 与电脑服务器助手建立连接，相互收

发数据。

首先先来简单了解一下Socket

我们先来看看网络层级模型图，这是构成网络通信的基础：

我们看看 TCP/IP 模型的传输层和应用层，传输层比较熟悉的概念是 TCP 和 UDP， UPD 协议基本就没有对 IP 层的数据进行任何的处理了。而 TCP 协议还加入了更加复杂的传输控制，比如滑动的数据发送窗口（Slice Window ），以及接收确认和重发机制，以达到数据的可靠传送。应用层中网页常用的则是 HTTP 。那么我们先来解析一下这 TCP 和 HTTP 两者的关系。

我们知道网络通信是最基础是依赖于 IP 和端口的， HTTP 一般情况下默认使用端口 80。举个简单的例子：我们逛淘宝，浏览器会向淘宝网的网址（本质是IP）和端口发起请求，而淘宝网收到请求后响应，向我们手机返回相关网页数据信息，实现了网页交互的过程。而这里就会引出一个多人连接的问题，很多人访问淘宝网，实际上接收到网页信息后就断开连接，否则淘宝网的服务器是无法支撑这么多人长时间的连接的，哪怕能支持，也非常占资源。

也就是应用层的 HTTP 通过传输层进行数据通信时， TCP 会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个 TCP 连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个 TCP 协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与 TCP ／ IP 协议交互提供了套接字 (Socket)接口。应用层可以和传输层通过 Socket 接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

简单来说，Socket 抽象层介于传输层和应用层之间，跟 TCP/IP 并没有必然的联系。Socket 编程接口在设计的时候，就希望也能适应其他的网络协议。

套接字（socket）是通信的基石，是支持 TCP/IP 协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：

连接使用的协议（通常是 TCP 或 UDP ），本地主机的 IP 地址，本地进程的协议端

口，远地主机的 IP 地址，远地进程的协议端口。

所以，socket 的出现只是可以更方便的使用 TCP/IP 协议栈而已，简单理解就是其对 TCP/IP 进行了抽象，形成了几个最基本的函数接口。比如 create ， listen， accept， connect ， read 和 write 等等。以下是通讯流程：

重点

从上图可以看到，建了 Socket 通信需要一个服务器端和一个客户端，以本实验为例，pyWiFi-ESP32-S3 作为客户端，电脑使用网络调试助手作为服务器端，双方使用 TCP 协议传输。

对于客户端，则需要知道电脑端的 IP 和端口即可建立连接。（端口可以自定义，范0~65535 ，注意不占用常用的 80 等端口即可。）

以上的内容，简单来说就是如果用户面向应用来说，那么 ESP32-S3 只需要知道通讯协议是 TCP 或 UDP 、服务器的 IP 和端口号 这 3 个信息，即可向服务器发起连接和发送信息。就这么简单。

代码如下

'''
实验名称：Socket通讯
版本：v1.0
日期：2024.4
作者：冰美式
说明：通过Socket编程实现pyWiFi-ESP32-S3与电脑服务器助手建立TCP连接，相互收发数据
可以控制舵机。
'''

#导入相关模块
import network,usocket,time
from machine import SoftI2C,Pin,Timer, PWM
from ssd1306 import SSD1306_I2C

#初始化相关模块
i2c = SoftI2C(sda=Pin(42), scl=Pin(40))

S1 = PWM(Pin(4), freq=50, duty=0) # Servo1的引脚是0


def Servo(servo,angle):
    S1.duty(int(((angle+90)*2/180+0.5)/20*1023))
    
#WIFI连接函数
def WIFI_Connect():

    WIFI_LED=Pin(46, Pin.OUT) #初始化WIFI指示灯

    wlan = network.WLAN(network.STA_IF) #STA模式
    wlan.active(True)                   #激活接口
    start_time=time.time()              #记录时间做超时判断

    if not wlan.isconnected():
        print('Connecting to network...')
        wlan.connect('FM-674614', '12345678') #输入WIFI账号密码

        while not wlan.isconnected():

            #LED闪烁提示
            WIFI_LED.value(1)
            time.sleep_ms(300)
            WIFI_LED.value(0)
            time.sleep_ms(300)

            #超时判断,15秒没连接成功判定为超时
            if time.time()-start_time > 15 :
                print('WIFI Connected Timeout!')
                break

    if wlan.isconnected():
        #LED点亮
        WIFI_LED.value(1)

        #串口打印信息
        print('network information:', wlan.ifconfig())


        return True

    else:
        return False


#判断WIFI是否连接成功
if WIFI_Connect():

    #创建socket连接TCP类似，连接成功后发送“Hello 01Studio！”给服务器。
    s=usocket.socket()
    addr=('192.168.0.101',10000) #服务器IP和端口
    s.connect(addr)
    s.send('Hello 01Studio!')

while True:
    data = s.recv(128)  # 单次最多接收 128 字节
    if data == b'':
        pass
    else:  # 打印接收到的信息为字节，可以通过 decode('utf-8')转成字符串
        print(data)
        number = int(data.decode('utf-8'))  # 将接收到的字节数据转换为整数
        s.send(b'I got: ' + data)  # 发送确认收到的信息给服务器
        Servo(S1, number)  # 调用 Servo() 函数并传递整数值

    time.sleep_ms(300)

注意，要改成相同的路由WIFI密码，服务器的IP是本机电脑的IP（用ipconfig可以查到）。然后端口写 10000（0-65535 都可以）。