1.前言
最近迷恋WEB方面的技术，虽然自己是一个嵌入式工程师，但是我深知若需要把传感器终端的数据推送至“平台”必然会和WEB技术打交道。在工作中发现嵌入式工程师喜欢二进制形式的协议，例如MODBUS。虽然这些协议使用广泛，但是使用这些协议需要在服务器侧专门做一个复杂的解析程序，之后再把数据搬入数据库，这便带来了升级或修改的风险。如果可以使用现有的HTTP 表单手段或JSON+RESTFUL手段，是不是可以简化嵌入式推送数据至互联网的过程。答案当然是可以的，这里结合RTThread和LwIP尝试嵌入式单元向服务器提交表单的方法。
设计一个最简单的例子说明问题，服务器侧包含一个add.php表单处理程序，处理两个POST变量并把该变量相加输出，客户端侧提交两个POST变量，使用从简到难的四种方法，HTML提交表单，cURL提交表单，winsock套接字提交表单，最后使用RT Thread和LwIP提交表单。通过着四种方法逐步还原HTTP POST方法的真相。
【PHP学习笔记——索引博文】
2.PHP表单处理
编写一个非常简单的PHP表单处理代码，具体代码如下。在PHP文件中处理两个POST变量，名称分别为value1和value2。在代码中并没有处理表单提交错误的情况，例如提交表单中并不包含value1变量，或者value1变量为空，或者value1变量不是数字而是字符串等。
<?php
$a = $_POST['value1'];
$b = $_POST['value2'];
$sum = $a+$b;
echo $sum;
?>
3.HTML文件提交表单
为了保证PHP代码运行正确，可再编写一个add.html文件测试上述PHP代码是否运行正确。HTML文件的具体代码如下：
<html>
<body>
<form action="add.php" method="post">
value1: <input type="text" name="value1" />
value2: <input type="text" name="value2" />
<input type="submit" />
</form>
</body>
</html>
在浏览器中输入localhost/add.html，或者输入host IP地址，例如192.168.1.106/add.html。如果发现使用IP地址不能访问add.html，请修改apache配置文件（见参考资料）
图1 提交表单
图2 表单处理结果
4.cURL提交表单
通过以上两步可以确定add.php按照预想的过程运行，之后依然可以使用cURL工具测试add.php程序，在测试的过程中可打开HTTP抓包工具。例如在控制台中输入以下命令可获得步骤3相似的效果。
curl -X POST --data "value1=10&value2=22" http://localhost/add.php
curl --request POST --data "value1=10&value2=22" http://192.168.1.106/add.php
技巧说明：-X和--request可设置HTTP方法，例如POST方法或GET方法等，主机网址可以是localhost也可以是IP地址。
5.HTTP抓包分析
【HTTP请求】
POST /add.php HTTP/1.1
User-Agent: curl/7.31.0
Host: 192.168.1.106
Accept: */*
Content-Length: 19
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
[空行]
value1=10&value2=22
【HTTP响应】
HTTP/1.1 200 OK
Date: Sun, 22 Dec 2013 02:47:03 GMT
Server: Apache/2.4.4 (Win32) PHP/5.4.16
X-Powered-By: PHP/5.4.16
Content-Length: 2
Content-Type: text/html
[空行]
32
HTTP请求中
POST /add.phpHTTP/1.1中POST为请求方法， /add.php为文件地址，HTTP/1.1为HTTP协议版本编号，该选项必须。
User-Agent: curl/7.29.0表示代理器的名称，该属性非必须。
Host: localhost为远程主机名称，在这里在localhost意为本机，此处也可以为192.168.1.106或者example.com等合法地址或域名，该属性为必须。
Accept: */*表示接受内容，该属性非必须。
Content-Length: 17表示被提交表单的长度，该属性为必须。
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded表示表单的编码格式，该属性为必须。
name=xukai&age=26为表单内容，属于HTTP请求内容部分。
HTTP请求属性和HTTP请求内容之间存在一个空行。
HTTP响应中：
HTTP/1.1 200 OK表示请求成功。
Content-Length: 2表示HTTP响应内容长度为2。
HTTP请求属性和HTTP请求内容之间存在一个空行。
32表示HTTP负载内容，此处结果为32。
6.winsock套接字方式提交表单
相比嵌入式软件，windows环境下环境会更为的方便。若使用LwIP的套接字编程，那么嵌入式系统的代码和windows下较为相似。记得刚开始调试代码时，直接使用嵌入式（STM32 ENC28J60 RT Thread LwIP）提交表单，但是始终无法获得正确的结果。之后使用windows环境下调试（打印和断点调试更为方便），发现原来是少写了Content-Type: application/x-www-form-urlencoded。windows环境下套接字提交表单代码如下：
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
// 请求缓冲区和响应缓冲区
char http_request[ 1024 ] = {0,};
char http_response[ 1024 ] = {0,};
char remote_server[] = "192.168.1.106"; // 主机IP地址，也可以是主机域名
char remote_path[] = "/add.php"; // 文件地址
int main(int argc, char **argv)
{
WSADATA wsaData;
int result;
int socket_id;
// Http属性
char http_attribute[64] = {0,};
// Http内容，表单内容
char http_content[64] = {0,};
// 确定HTTP表单提交内容
int value1 = 11;
int value2 = 21;
sprintf( http_content , "value1=%d&value2=%d" , value1,value2);
// 确定 HTTP请求首部 例如POST /add.php HTTP/1.1\r\n
char http_header[64] = {0,};
sprintf( http_header , "POST %s HTTP/1.1\r\n",remote_path);
strcpy( http_request , http_header ); // 复制到请求缓冲区中
// 增加属性 例如 Host:192.168.1.106\r\n
sprintf( http_attribute , "Host:%s\r\n" , remote_server);
strcat( http_request , http_attribute);
memset( http_attribute , 0 , sizeof(http_attribute));
// 增加提交表单内容的长度 例如 Content-Length:19\r\n
sprintf( http_attribute , "Content-Length:%d\r\n" ,strlen(http_content) );
strcat( http_request , http_attribute);
memset( http_attribute , 0 , sizeof(http_attribute));
// 增加表单编码格式 Content-Type:application/x-www-form-urlencoded\r\n
strcat( http_request , "Content-Type:application/x-www-form-urlencoded\r\n");
memset( http_attribute , 0 , sizeof(http_attribute));
// HTTP首部和HTTP内容 分隔部分
strcat( http_request , "\r\n");
// HTTP负载内容
strcat( http_request , http_content);
// Winsows下启用socket
result = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
if (result != 0) {
printf("WSAStartup failed: %d\n", result);
return 1;
}
// DNS解析 获得远程IP地址
struct hostent *remote_host;
remote_host = gethostbyname(remote_server);
if( remote_host == NULL )
{
printf("DNS failed\r\n");
return 1;
}
// 创建套接字
socket_id = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
struct sockaddr_in remote_sockaddr;
remote_sockaddr.sin_family = AF_INET;
remote_sockaddr.sin_port = htons(80);
remote_sockaddr.sin_addr.s_addr = *(u_long *) remote_host->h_addr_list[0];
memset(&(remote_sockaddr.sin_zero), 0, sizeof(remote_sockaddr.sin_zero));
result = connect( socket_id, (struct sockaddr *)&remote_sockaddr, sizeof(struct sockaddr));
if( result == SOCKET_ERROR )
{
printf("connect ok\r\n");
}
// 打印请求和响应
printf("Http request:\r\n%s\r\n",http_request);
printf("--------------------\r\n");
send(socket_id , http_request, strlen(http_request), 0);
int bytes_received = 0;
bytes_received = recv( socket_id , http_response , 1024 , 0);
http_response[ bytes_received ] = '\0';
printf("Receive Message:\r\n%s\r\n",http_response );
printf("--------------------\r\n");
// 获得结果
char* presult = strstr( http_response , "\r\n\r\n");
int result_value = atoi( presult + strlen("\r\n\r\n") );
printf("result:%d\r\n" , result_value );
closesocket(socket_id);
WSACleanup();
getchar(); // 输入任何字符则关闭程序
return 0;
}
![]()
图3 windows套接字运行结果
7.LwIP提交表单
最后利用RT Thread和LwIP的套接字功能实现表单的提交。嵌入式程序每隔一定的时间提交表单，提交表单的过程包括HTTP请求内容组装，DNS域名解析，套接字创建，套接字连接，套接字发送，套接字接收和套接字关闭等过程。
#include <rtthread.h>
#include <lwip/netdb.h>
#include <lwip/sockets.h>
#include <led.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
char remote_server[] = "192.168.1.106"; // 主机IP地址或主机域名
char remote_path[] = "/add.php"; // 文件地址
int value1 = 10;
int value2 = 20;
void tcpclient(const char* host_name, int port)
{
(void)port;
(void)host_name;
int sock, bytes_received;
// HTTP请求和HTTP响应 缓冲区
char* http_request = rt_malloc(256);
if (http_request== RT_NULL)
{
rt_kprintf("No memory\r\n");return;
}
char* http_response = rt_malloc(512);
if (http_response == RT_NULL)
{
rt_kprintf("No memory\r\n");return;
}
struct hostent *remote_host;
remote_host = gethostbyname(remote_server);
if( remote_host == NULL )
{
rt_kprintf("DNS Failed\r\n");return;
}
struct sockaddr_in remote_sockaddr;
remote_sockaddr.sin_family = AF_INET;
remote_sockaddr.sin_port = htons(80);
// remote_sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.106");
remote_sockaddr.sin_addr.s_addr =
*(unsigned long *)remote_host->h_addr_list[0];
rt_memset(&(remote_sockaddr.sin_zero), 0, sizeof(remote_sockaddr.sin_zero));
while(1)
{
// 第二步 创建套接字
if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1)
{
rt_kprintf("Socket error\n");
return;
}
// 第三步 连接remote
if (connect(sock, (struct sockaddr *)&remote_sockaddr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)
{
rt_kprintf("Connect fail!\n");
lwip_close(sock);
return;
}
// Http内容，表单内容
char http_content[64] = {0,};
// 确定HTTP表单提交内容
sprintf( http_content , "value1=%d&value2=%d" , value1,value2);
// 确定 HTTP请求首部 例如POST /add.php HTTP/1.1\r\n
char http_header[64] = {0,};
sprintf( http_header , "POST %s HTTP/1.1\r\n",remote_path);
strcpy( http_request , http_header ); // 复制到请求缓冲区中
// Http属性
char http_attribute[64] = {0,};
// 增加属性 例如 Host:192.168.1.106\r\n
sprintf( http_attribute , "Host:%s\r\n" , remote_server);
strcat( http_request , http_attribute);
memset( http_attribute , 0 , sizeof(http_attribute));
// 增加提交表单内容的长度 例如 Content-Length:19\r\n
sprintf( http_attribute , "Content-Length:%d\r\n" ,strlen(http_content) );
strcat( http_request , http_attribute);
memset( http_attribute , 0 , sizeof(http_attribute));
// 增加表单编码格式 Content-Type:application/x-www-form-urlencoded\r\n
strcat( http_request , "Content-Type:application/x-www-form-urlencoded\r\n");
memset( http_attribute , 0 , sizeof(http_attribute));
// HTTP首部和HTTP内容 分隔部分
strcat( http_request , "\r\n");
// HTTP负载内容
strcat( http_request , http_content);
// 发送Http请求
send(sock,http_request,strlen(http_request), 0);
// 获得Http响应
bytes_received = recv(sock, http_response, 1024 - 1, 0);
http_response[bytes_received] = '\0';
// 分析和输出结果
char* presult = strstr( http_response , "\r\n\r\n");
int result_value = atoi( presult + strlen("\r\n\r\n") );
// value1和value2累加
rt_kprintf("value1:%d value2:%d result:%d\r\n" ,
value1++, value2++,result_value );
rt_memset(http_response , 0 , sizeof(http_response));
// 关闭套接字
closesocket(sock);
// 延时5S之后重新连接
rt_thread_delay( RT_TICK_PER_SECOND * 10 );
}
}
代码说明：
【HTTP请求内容组装】
HTTP请求内容可参考第5小节 HTTP抓包分析。首先需要确定HTTP请求内容，之后再确定HTTP请求头和属性部分。在这些过程中使用了很多C语言中字符串操作函数，例如sprintf，strcat，strcpy，memset等。
在HTTP请求头和HTTP负载内容之间存在一个空行(\r\n)。
【DNS域名解析】
在HTTP请求发送之前需要进行DNS域名解析，此处虽然填入了IP地址但是为了向后兼容，先对主机地址或域名进行一次DNS解析。主机的IP地址存在于remote_host->h_addr_list[0]中，类型为无符号32位指针。
【套接字创建】
详见代码注释
【套接字连接、发送、接收和关闭】
详见代码注释
【HTTP响应解析】
HTTP响应中也分为HTTP首部和HTTP负载，计算的结果位于HTTP负载部分，通过检测两部分之间的空行便可获得计算结果。
图4 LwIP提交表单运行结果
9.总结
使用嵌入式提交表单的优势在于可以简化服务器侧的代码，虽然嵌入式侧处理会稍微复杂一些，但是遵守HTTP协议的相关规定也可以实现。从本质上来说，使用这种方法自定义协议二进制协议并没有本质的区别，毕竟表单的名称和内容均为自定义，但是使用表单或RESTFUL+JSON格式，可充分利用PHP和apache，例如PHP已经处理了表单的名称和内容，那么把这些结果存入数据库就更为简单和方便。
10.参考资料
11.参考代码
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