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【iOS与EV3混合机器人编程系列之四】iOS_WiFi_EV3_Library 剖析之一：WiFi UDP和TCP
在上一篇文章中，我们通过编写EV3 Port Viewer项目实现了iOS监测EV3的实时端口数据。程序最核心的部分就是我们的开源代码库iOS_WiFi_EV3_Library。那么，在本文中，我们将详细介绍我们这个库的编写。为了完成这个库，本人参考了网上很多资料，主要包括EV3的源代码，win版本的代码库以及Monobrick相关以及网上的各种资料，在此就不一一列举了。由于水平有限，本代码库还存在各种问题，望使用的读者见谅。大家也可以在这个基础之上自己进行改造完善。
为了详细说明代码库的实现，这里我们从需求分析，设计到实现介绍整个库从无到有的过程。
==需求分析：代码库要实现的功能==
从我们的第一篇文章中，我们已经对iOS和EV3的结合方式做了详细的介绍。从中，我们可以总结出，我们要编写的代码库需要实现以下功能：
1）拥有一个连接界面来搜索并连接WiFi局域网内的EV3设备。
2）实时接收EV3的端口数据并且能非常方便地对数据进行处理。
3）能够发送直接命令（Direct Command）到EV3实现对EV3的实时控制。（EV3的源代码中内置两种命令格式：命令Command和直接命令Direct Comand，使用直接命令则EV3可以直接响应，无需在EV3上进行任何的编程，大家可以参考我之前写的Hacking EV3系列文章，那些文章主要讲通过使用开源库btstack来实现用蓝牙来连接EV3，由于要使用btstack需要对iOS设备进行越狱，因此最后选择弃用而使用WiFi，这也是本项目的重要工作之一）
简单一点说就是要实现EV3的wifi连接，发送和接收功能。只要实现了这三个核心功能，那么我们就可以用iOS来控制EV3。
==WiFi连接的方法==
如果是iOS设备之间的无线数据通信，我们可以直接使用iOS的高级框架MultiConnectivity.Framework来实现。但是现在我们要通过iOS来连接一个非iOS设备，我们就只能使用iOS底层的API了。根本就方式就是使用UDP和TCP来进行数据通信。这部分功能对应的API为CFNetwork，这是一个比较底层的C代码的框架。
我们可以选择直接使用CFNetwork来编写，但这势必会非常复杂和困难。还好，我们还有另外一种选择，那就是使用网上的开源库CocoaAsyncSocket。这个开源库使用iOS的GCD在Objective C的层次重新封装了UDP和TCP传输的功能，使得编写UDP和TCP传输的应用变得非常方便。因此，我们就采用了CocoaAsyncSocket来实现UDP和TCP的传输。
==CocoaAsyncSocket的使用==
大家可以从网上下载这个开源库：https://github.com/robbiehanson/CocoaAsyncSocket
我们只需要使用库中的四个文件：
GCDAsyncSocket.h // 实现TCP传输
GCDAsyncSocket.m
GCDAsyncUdpSocket.h // 实现UDP传输
GCDAsyncUdpSocket.m
1.UDP的使用
Step 1：创建实例instance
UDP的使用通过GCDAsyncUdpSocket这个类来实现。因此要使用UDP，我们首先得创建一个GCDAsyncUdpSocket类的实例。比如这里我们创建一个实例命名为udpSocket：
dispatch_queue_t udpSocketQueue = dispatch_queue_create("com.manmanlai.updSocketQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
self.udpSocket = [[GCDAsyncUdpSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:udpSocketQueue];
说明一下这个类包含delegate方法（依靠delegate方法来接收处理数据）以及需要定义一个特定的并行Queue来使用。
Step 2：连接UDP到特定端口
这里我们使用这个类中的方法：
1)连接API：bindToPort:error:
2)接收数据API：beginReceiving:
3)关闭API：close
因此，根据这个API我们可以编写一个Method来开始UDP和停止UDP
- (void)startUdpSocket
{
NSError *error = nil;
if (![self.udpSocket bindToPort:UDP_PORT error:&error])
{
NSLog(@"Error starting server (bind): %@", error);
return;
}
if (![self.udpSocket beginReceiving:&error])
{
[self.udpSocket close];
NSLog(@"Error starting server (recv): %@", error);
return;
}
NSLog(@"Udp Echo server started on port %hu", [self.udpSocket localPort]);
}
- (void)stopUdpSocket
{
[self.udpSocket close];
}
Step 3：接收UDP数据
通过delegate方法
- (void)udpSocket:(GCDAsyncUdpSocket *)sock didReceiveData:(NSData *)data
fromAddress:(NSData *)address
withFilterContext:(id)filterContext
接收数据
具体数据如何处理之后再谈。
Step 4：发送UDP数据
- (void)sendData:(NSData *)data toAddress:(NSData *)remoteAddr withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag
以上是UDP的使用，接下来介绍TCP的使用
2、TCP的使用
Step 1：创建实例instance
和UDP的创建方式一样，只不过改成GCDAsyncSocket类。
dispatch_queue_t tcpSocketQueue = dispatch_queue_create("com.manmanlai.tcpSocketQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
GCDAsyncSocket *tcpSocket = [[GCDAsyncSocket alloc] initWithDelegate:self delegateQueue:tcpSocketQueue];
Step 2：连接TCP
连接TCP的API如下：
-(BOOL)connectToHost:(NSString*)host onPort:(uint16_t)port error:(NSError **)errPtr
在使用中，如下所示：
NSError *error = nil;
if (![tcpSocket connectToHost:device.address
onPort:5555
error:&error])
{
NSLog(@"Error connecting: %@", error);
} else {
NSLog(@“Connected");
}
Step 3：发送TCP数据
-(void)writeData:(NSData *)data withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag
Step 4：接收数据
- (void)readDataWithTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag
Step 5：数据处理
通过Delegate方法实现，包含以下几个：
// TCP socket已连接
(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didConnectToHost:(NSString *)host port:(UInt16)port
// TCP socket已断开
(void)socketDidDisconnect:(GCDAsyncSocket *)sock withError:(NSError *)err
// TCP socket已写入数据
(void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didWriteDataWithTag:(long)tag
// TCP socket已发送数据
- (void)socket:(GCDAsyncSocket *)sock didReadData:(NSData *)data withTag:(long)tag
以上便是UDP和TCP的使用方法，可以看到是非常的简单明了的。
下一篇文章中，我们将介绍如何使用CocoaAsyncSocket来具体连接我们的EV3机器人，敬请期待！
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