電子工作からネットワークへ

TCP/IPの基礎と
Pico WによるWiFi通信

Raspberry Pi Pico C++ SDK で、PC上のPythonスクリプトと通信する

各層は自分の仕事だけを行い、残りは下の層に任せる。だから電波の仕様を知らなくても通信プログラムが書ける。

TCP＝Transmission Control Protocol／UDP＝User Datagram Protocol／IP＝Internet Protocol

ヒント：欠けたら困るか? 遅れたら困るか?

対応は2.4GHz帯のみ。5GHz専用のSSID（Service Set Identifier）には接続できない。

CMakeで pico_cyw43_arch_lwip_threadsafe_background をリンクすると、この一式がまとめて使える。

#include "pico/cyw43_arch.h"

int main() {
    // ① 無線チップを初期化
    if (cyw43_arch_init()) return -1;

    // ② 子機（ステーション）モードに
    cyw43_arch_enable_sta_mode();

    // ③ 接続を待つ（最大30秒）
    if (cyw43_arch_wifi_connect_timeout_ms(
            "MyHomeWiFi", "password",
            CYW43_AUTH_WPA2_AES_PSK, 30000)) {
        return -1;  // 失敗
    }
    // ここに来ればIPアドレス取得済み
}

// ① PCB（≒ソケット）を作り、コールバックを登録
struct tcp_pcb *pcb = tcp_new();
tcp_recv(pcb, on_recv);        // 受信時に呼ばれる

// ② サーバ（PC）へ接続を依頼
tcp_connect(pcb, &server_ip, 5000, on_connected);

// ③ 接続完了で lwIP から呼ばれる
err_t on_connected(void *arg,
        struct tcp_pcb *pcb, err_t err) {
    tcp_write(pcb, "hello from pico\n", 16,
              TCP_WRITE_FLAG_COPY);
    tcp_output(pcb);           // 送信を確定
    return ERR_OK;
}

// ① PCBを作り、宛先（PC）を用意
struct udp_pcb *pcb = udp_new();
ip_addr_t dest;
ipaddr_aton("192.168.1.10", &dest);

// ② データをpbuf（lwIPのバッファ）に詰める
const char *msg = "temp=25.4\n";
struct pbuf *p = pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT,
                     strlen(msg), PBUF_RAM);
memcpy(p->payload, msg, strlen(msg));

// ③ 投函 — 届いたかの確認はしない
udp_sendto(pcb, p, &dest, 5000);
pbuf_free(p);  // 忘れるとメモリ枯渇

import socket

srv = socket.socket(socket.AF_INET,
                    socket.SOCK_STREAM)  # TCP
srv.bind(("0.0.0.0", 5000))  # 5000番で受付
srv.listen(1)

conn, addr = srv.accept()    # Picoの接続を待つ
print("connected:", addr)

while True:
    data = conn.recv(1024)  # 受信を待つ
    if not data:
        break              # 切断された
    print(data.decode())
conn.close()

import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET,
                     socket.SOCK_DGRAM)  # UDP
sock.bind(("0.0.0.0", 5000))

while True:
    # 届いたデータと送り主が返る
    data, addr = sock.recvfrom(1024)
    print(addr, data.decode())

$ python server.py
connected: ('192.168.1.23', 54321)
hello from pico

送る側は層を下り、受け取る側は層を上る。今日の内容はすべてこの図の中にある。