【物联网智能网关-14】Html5:Canvas+WebSocket实现远程实时通信(下)
在上篇博文《Html5:Canvas+WebSocket实现远程实时通信(上)》中已经介绍了当前实现动态网页的一些基本技术,也说明了在.NET micro framework平台下实现Web Server需要注意的一些设计原则,本篇文章将继续介绍Canvas和WebSocket实现远程实时通信的技术细节。
(2)网页动态画面实现(Canvas)
我们采用Dreamweaver软件进行网页和脚本编写(如下图所示)
Index.html文件相对比较简单,在<body>中定义一个<canvas>区,声明一定的大小和外观即可,具体的的动态画面我们主要在canvas.js中实现。
<html> <head> <title>MF-Html5</title> <style> html,body{font:normal 0.9em arial,helvetica;} </style> <script src="canvas.js" language="javascript" ></script> </head> <body onLoad="init()"> <img src="logo.gif" alt="YFSoft"/> <h3>.NET Micro Framework html5 Demo</h3> <canvas id="canvas1" style="border:1px solid;background-color:#EEEEEE;" width="440" height="450"> </canvas> <div><button onClick="quit()">close websocket</button> <a href="www.sky-walker.com.cn">叶帆科技 www.sky-walker.com.cn</a></div> </body> </html>
canvas.js脚本文件中的init()函数,由于我们在index.html中定义了<body onLoad="init()">,所以网页加载后自动自行这个初始化函数的内容。
我们再这个初始化函数中获取canvas对象,代码如下:
canvas = document.getElementById('canvas1');
获取该对象后,我们就可以定义我们可以绘图的上下文对象了(目前可获取2d对象,3d对象在未来的标准中也会支持)。
context = canvas.getContext('2d');
'canvas1' 对应我们网页中的<canvas id="canvas1">。
有了context这个对象之后,我们就可以在画布上进行诸如,画点、画线、画矩形、画圆和贴图等操作了。(请参见百度百科 Canvas元素)。
另外我们还支持画面鼠标捕捉,可以绘制一些按钮(不过在一些嵌入式设备上,该功能支持不太好,建议还是直接使用网页按钮)。
canvas.addEventListener('mousedown',mousedown,false);
canvas.addEventListener('mousemove',mousemove,false);
canvas.addEventListener('mouseup',mouseup,false);
添加这三个事件后,就可以获取鼠标相关信息了。
详细的代码如下:
var socket; var canvas; var context; var ads=new Array(33); var ad1; var showAd1; function drawNetworkState(IsLink) { if(IsLink==false) context.fillStyle="#005500"; else context.fillStyle="#00FF00"; context.fillRect(10,10,20,10); context.strokeStyle="#000000"; context.strokeRect(10,10,20,10); } function drawLED(i,IsON) { if(IsON==true) context.fillStyle="#FF0000"; else context.fillStyle="#AA0000"; context.beginPath(); context.arc(80+130*i,70,30,0,Math.PI*2,true); context.closePath(); context.fill(); if(IsON==true) context.fillStyle="#FFFF00"; else context.fillStyle="#888800"; context.beginPath(); context.arc(80+130*i+8,53,5,0,Math.PI*2,true); context.closePath(); context.fill(); } function drawButton(i,IsClick) { context.fillStyle="#AAAAAA"; context.fillRect(50+130*i,160,60,50); if(IsClick==false) context.strokeStyle="#000000"; else context.strokeStyle="#EEEEEE"; context.strokeRect(50+130*i,160,60,50); if(IsClick==false) context.strokeStyle="#EEEEEE"; else context.strokeStyle="#000000"; context.beginPath(); context.moveTo(50+130*i,210); context.lineTo(50+130*i,160); context.lineTo(50+130*i+60,160); context.stroke(); } function drawCurve(ad1) { for(var i=0;i<32;i++) { ads[i]=ads[i+1]; } ads[32]=ad1; context.fillStyle="#000000"; context.fillRect(50,250,320,140); var x=50; var y=370; context.strokeStyle="#00FF00"; context.beginPath(); context.moveTo(x,y-ads[0]); for(var i=1;i<33;i++) { context.lineTo(x+i*10,y-ads[i]); } context.stroke(); context.strokeStyle="#FFFF00"; context.beginPath(); context.moveTo(x,320); context.lineTo(x+320,320); context.stroke(); } function update() { context.clearRect(50,395,400,30); context.fillStyle="#000055"; context.font = "9px Arial"; var now= new Date(); var hour=now.getHours(); var minute=now.getMinutes(); var second=now.getSeconds(); context.fillText(hour+":"+minute+":"+second,320,405); //var temp=Math.random()*4096; //showAd1 = (temp * 3.3 / 4096).toFixed(2); //ad1 = temp / 40; context.fillStyle="#0000FF"; context.font = "9px Arial"; context.fillText("AD1 = " + showAd1 + "V",50,405); drawCurve(ad1) setTimeout(update,500); } function getMousePos(canvas, evt) { var obj = canvas; var top = 0; var left = 0; while (obj && obj.tagName != 'BODY') { top += obj.offsetTop; left += obj.offsetLeft; obj = obj.offsetParent; } var mouseX = evt.clientX - left + window.pageXOffset; var mouseY = evt.clientY - top + window.pageYOffset; return { x: mouseX, y: mouseY }; } function IsRect(pt,x,y,w,h) { if(pt.x>x && pt.y>y && pt.x<x+w && pt.y<y+h) { return true; } return false; } function mousedown(evt) { var mousePos = getMousePos(canvas, evt); for(var i=0;i<3;i++) { if(IsRect(mousePos,50+130*i,160,60,50)==true) { drawButton(i,true); send("led"+(i+1).toString()+"=on"); break; } } } function mouseup(evt) { var mousePos = getMousePos(canvas, evt); for(var i=0;i<3;i++) { if(IsRect(mousePos,50+130*i,160,60,50)==true) { drawButton(i,false); send("led"+(i+1).toString()+"=off"); break; } } } function mousemove(evt) { var mousePos = getMousePos(canvas, evt); var message = "Mouse position: " + mousePos.x + "," + mousePos.y; context.clearRect(50,0,200,30); context.fillStyle="#0000FF"; context.font = "9px Arial"; context.fillText(message ,50,15); } function init() { try { canvas = document.getElementById('canvas1'); context = canvas.getContext('2d'); canvas.addEventListener('mousedown',mousedown,false); //canvas.addEventListener('mousemove',mousemove,false); canvas.addEventListener('mouseup',mouseup,false); drawNetworkState(false); for(var i=0;i<3;i++) { drawLED(i,false); drawButton(i,false); context.fillStyle="#0000FF"; context.font = "9px Arial"; if(i<2) context.fillText("LED"+(i+1).toString(10),80+130*i-20,230); else context.fillText("Beep",80+130*i-20,230); context.fillText("Button"+(i+1).toString(10),80+130*i-20,120); } for(var i=0;i<33;i++) { ads[i]=Math.random()*80+20; } drawCurve(0); } catch(ex){} update(); }
(3)、客户端和服务端实时通信实现(WebSocket)
WebSocket是HTML5开始提供的一种浏览器与服务器间进行全双工通讯的网络技术。
在WebSocket API中,浏览器和服务器只需要要做一个握手的动作,然后,浏览器和服务器之间就形成了一条快速通道。两者之间就直接可以数据互相传送。
(详情请参见 维基百科 WebSocket条目)。
在脚本文件中,我们创建WebSocket的代码如下:
function init() { var host = "ws://192.168.1.100:10189"; try { socket = new WebSocket(host); socket.onopen = function(msg) { drawNetworkState(true); }; socket.onmessage = function(msg) { if(msg.data=="button1=down") { drawLED(0,true); } else if(msg.data=="button1=up") { drawLED(0,false); } else if(msg.data=="button2=down") { drawLED(1,true); } else if(msg.data=="button2=up") { drawLED(1,false); } else if(msg.data=="button3=down") { drawLED(2,true); } else if(msg.data=="button3=up") { drawLED(2,false); } else { try { var temp = parseInt(msg.data,10); showAd1 = (temp * 3.3 / 4096).toFixed(2); ad1 = temp / 40; } catch(ex){} } }; socket.onclose = function(msg) { drawNetworkState(false); }; } catch(ex){} } function send(msg) { try{ socket.send(msg);} catch(ex){ } } function quit() { socket.close(); socket=null; }
在代码中需要指定服务器IP和端口,换句话说,这个实现和我们用其它开发语言开发socket客户端没有任何区别。
和xmlhttp的区别就是,它不是基于http协议的,传输可以直接是二进制数据。
在系统中我们只需要构建一个socket server,建立连接后,互发握手指令,成功后,就可以互发数据了。
3.1 握手
握手协议旧版和新版有很大的不同,我们这里仅介绍最新版的(也应该是最终版了)。
打开所提供的Htm5_Websocket.sln工程,确保我们打开websocket库的debugmode(webSocket.DebugMode = true)。
一旦浏览器访问我们的开发板,则串口中会输出上图的信息。
客户端所发:
GET / HTTP/1.1
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Host: 192.168.1.100:10189
Origin: http://192.168.1.100
Sec-WebSocket-Key: G9CM/xrVbYUo00RaAuThLQ==
Sec-WebSocket-Version: 13
Sec-WebSocket-Extensions: x-webkit-deflate-frame
服务端返回:
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: Id0PdUz40uyrpDdq0OwQdkg/ODA=
WebSocket-Origin: http://192.168.1.100
WebSocket-Location: ws:192.168.1.100:10189/
可以看出目前最新版的协议是V13
握手中最重要的就是key的验证了,服务端发送的key为Sec-WebSocket-Key: G9CM/xrVbYUo00RaAuThLQ==,这是一个base64编码。
这个key+” 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11”的字符串进行SHA1换算后,转换为base64编码,也就是Sec-WebSocket-Accept: Id0PdUz40uyrpDdq0OwQdkg/ODA=中的key。
然后服务端发送上段内容后,就完成了握手,后续就可以直接收发数据了。
小插曲:我在.NET Micro Framework平台实现这段代码的过程中遇到两个问题,一是SHA1加密,二是官方提供的base64库有bug。后来,只好自己想办法实现了这两个功能,才完成了websocket的握手验证。
3.2 数据通信
新版和老版不同,数据格式定义的比较复杂,如下图所示:
具体格式的介绍,可以参见3.4参考中所提到的文章。
3.3 YFSoft.Html5.websocket封装库
由以上介绍可知,实现websocket的功能还是相对复杂的,所以我封装了一个websocket库,用户可以非常方便的实现websocket。
定义:
webSocket = new WebSocket(10189, 3, 60);
webSocket.DataReceived += new WebSocketDataReceivedHandler(webSocket_DataReceived);
webSocket.Run();
事件处理:
static void webSocket_DataReceived(WebSocketClient client, WebSocket.Frame frame) { string info = frame.Dump(); if (info == "led1=on") { LED1.Write(true); } else if (info == "led1=off") { LED1.Write(false); } else if (info == "led2=on") { LED2.Write(true); } else if (info == "led2=off") { LED2.Write(false); } else if (info == "led3=on") { LED3.Write(true); } else if (info == "led3=off") { LED3.Write(false); } }
事件参数中直接可以获取websocket的数据。
AD数据发送:
static void ADSend() //这是一个线程,不断发送AD的值
{
while (true)
{
webSocket.SendText(ad1.ReadRaw().ToString());
Thread.Sleep(1000);
}
}
不局限于仅发字符信息,也可以发二进制信息。
库下载(示例源码+文档):
http://www.sky-walker.com.cn/MFRelease/library/v42/YFSoft.Html5.WebSocket.rar
3.4 参考
websocket 通信协议(已更新到version 13)
http://www.zendstudio.net/archives/websocket-protocol/
基于Websocket草案10协议的升级及基于Netty的握手实现
http://blog.csdn.net/fenglibing/article/details/6852497
WebSocket新版Hybi-10协议介绍
http://www.hackecho.com/archives/1104.html
(4)、网页部署和发布
我们编写的网页文件涉及到三个文件:index.html、canvas.js和LOGO.gif,我们通过YFFileViewer工具把它们部署到开发板中的文件系统中去。
关于YFFileViewer请参见博文博文《【玩转.Net MF –03】远程文件查看器》和《【玩转.Net MF –05】加载文件系统中的Pe文件》。
仅需要写如下代码,就可以实现web页面发布。
using (WebServer server = new WebServer(80))
{
server.SetWebRoot("\\ROOT\\web");
Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
}
程序运行后,我们在浏览器中输入IP地址,就可以访问网页了。
相关操作视频:
声明:由于作者以前主要在桌面程序、通信和嵌入式领域进行开发,对网页开发技术也是最近才开始深入研究,本文描述有失误和偏颇之处还望方家多多指教。
MF资料:http://www.sky-walker.com.cn/News.asp?Id=25
本文源码:http://www.sky-walker.com.cn/mfrelease/sample/html5_websocket_file.rar