ESP32系列四：搭建http的webserver的服务器

作者：小蓝xlanll | 2024-03-10 10:14:48

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最近在使用ESP32搭建web服务器测试，发现esp32搭建这类开发环境还是比较方便的。具体的http协议这里就不再赘述，我们主要说一下如何使用ESP32提供的API来搭建我们的http web。

一、web服务器搭建过程

1、配置web服务器

在ESP-IDF中，Web服务器使用httpd组件实现。我们需要先创建httpd_config_t结构体，指定服务器的端口、最大并发连接数、URI匹配处理器等选项。然后，我们通过调用httpd_start函数来启动Web服务器。（使用默认的配置就可以，包括端口号都已经默认配置好了）


httpd_config_t config = HTTPD_DEFAULT_CONFIG();
httpd_handle_t server = NULL;
 
// 设置服务器端口为80
config.server_port = 80;
 
// 创建HTTP服务器句柄
if (httpd_start(&server, &config) != ESP_OK) {
    printf("Error starting server!\n");
    return;
}

2、注册 URI处理器
在Web服务器启动后，我们需要为不同的URI注册处理器函数。当Web服务器接收到请求时，会根据请求的URI选择相应的处理器函数进行处理。在ESP-IDF中，我们可以使用httpd_register_uri_handler函数注册URI处理器。该函数的原型如下


esp_err_t httpd_register_uri_handler(httpd_handle_t hd, const httpd_uri_t *uri)

其中，hd参数为HTTP服务器句柄；uri参数为包含URI路径、HTTP方法、处理函数等信息的结构体指针。例如：


static const httpd_uri_t echo = {
    .uri       = "/",
    .method    = HTTP_POST,
    .handler   = echo_post_handler,
    .user_ctx  = NULL
};
static esp_err_t echo_post_handler(httpd_req_t *req)
{
    char buf[100];
    // char ssid[10];
    // char pswd[10];
    int ret, remaining = req->content_len;
 
    while (remaining > 0) {
        /* Read the data for the request */
        if ((ret = httpd_req_recv(req, buf,
                        MIN(remaining, sizeof(buf)))) <= 0) {
            if (ret == HTTPD_SOCK_ERR_TIMEOUT) {
                /* Retry receiving if timeout occurred */
                continue;
            }
            return ESP_FAIL;
        }
 
        /* Send back the same data */
        httpd_resp_send_chunk(req, buf, ret);
        remaining -= ret;
 
        esp_err_t e = httpd_query_key_value(buf,"ssid",wifi_name,sizeof(wifi_name));
        if(e == ESP_OK) {
            printf("ssid = %s\r\n",wifi_name);
        }
        else {
            printf("error = %d\r\n",e);
        }
 
        e = httpd_query_key_value(buf,"password",wifi_password,sizeof(wifi_password));
        if(e == ESP_OK) {
            printf("pswd = %s\r\n",wifi_password);
        }
        else {
            printf("error = %d\r\n",e);
        }
        /* Log data received */
        ESP_LOGI(TAG, "=========== RECEIVED DATA ==========");
        ESP_LOGI(TAG, "%.*s", ret, buf);
        ESP_LOGI(TAG, "====================================");
    }
 
    // End response
    httpd_resp_send_chunk(req, NULL, 0);
    if(strcmp(wifi_name ,"\0")!=0 && strcmp(wifi_password,"\0")!=0)
    {
        xSemaphoreGive(ap_sem);
        ESP_LOGI(TAG, "set wifi name and password successfully! goto station mode");
    }
    return ESP_OK;
}

html的网页如下：这个网页包含了按钮的定义，以及发送json格式的数据。

最后送json数据的时候，要用JSON.stringify方法格式化data，否则esp32解析json会报错，此处一定要注意！！！
整体html界面非常简单，没有基础的也很容易读懂，里面写了一个js函数，该函数是在点击按钮的时候触发，功能主要是读取文本框输入的数据，将数据封装为json格式，然后post发送数据，xhttp.open(“POST”, “/wifi_data”, true);中的url “/wifi_data”和esp32服务端中的定义要一致，否则是无法成功的。


<!DOCTYPE html>
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>Web server system</title>
</head>
<table class="fixed" border="5">
    <col width="1000px" /><col width="500px" />
    <tr><td>
        <h2 style=" text-align:center;"> **** Web Server ***</h2>
 
 
        <h3>wifi 密码配置</h3>
    <div>
        <label for="name">wifi名称</label>
        <input type="text" id="wifi" name="car_name" placeholder="ssid">
        <br>
        <label for="type">密码</label>
        <input type="text" id="code" name="car_type" placeholder="password">
        <br>
        <button id ="send_WIFI" type="button" onclick="send_wifi()">提交</button>
    </div>
    </td><td>
        <table border="10">
            <tr>
                <td>
                    <label for="newfile">Upload a file</label>
                </td>
                <td colspan="2">
                    <input id="newfile" type="file" onchange="setpath()" style="width:100%;">
                </td>
            </tr>
            <tr>
                <td>
                    <label for="filepath">Set path on server</label>
                </td>
                <td>
                    <input id="filepath" type="text" style="width:100%;">
                </td>
                <td>
                    <button id="upload" type="button" onclick="upload()">Upload</button>
                </td>
            </tr>
        </table>
    </td></tr>
</table>
<script>
function setpath() {
    var default_path = document.getElementById("newfile").files[0].name;
    document.getElementById("filepath").value = default_path;
}
function upload() {
    var filePath = document.getElementById("filepath").value;
    var upload_path = "/upload/" + filePath;
    var fileInput = document.getElementById("newfile").files;
 
    /* Max size of an individual file. Make sure this
     * value is same as that set in file_server.c */
    var MAX_FILE_SIZE = 200*1024;
    var MAX_FILE_SIZE_STR = "200KB";
 
    if (fileInput.length == 0) {
        alert("No file selected!");
    } else if (filePath.length == 0) {
        alert("File path on server is not set!");
    } else if (filePath.indexOf(' ') >= 0) {
        alert("File path on server cannot have spaces!");
    } else if (filePath[filePath.length-1] == '/') {
        alert("File name not specified after path!");
    } else if (fileInput[0].size > 200*1024) {
        alert("File size must be less than 200KB!");
    } else {
        document.getElementById("newfile").disabled = true;
        document.getElementById("filepath").disabled = true;
        document.getElementById("upload").disabled = true;
 
        var file = fileInput[0];
        var xhttp = new XMLHttpRequest();
        xhttp.onreadystatechange = function() {
            if (xhttp.readyState == 4) {
                if (xhttp.status == 200) {
                    document.open();
                    document.write(xhttp.responseText);
                    document.close();
                } else if (xhttp.status == 0) {
                    alert("Server closed the connection abruptly!");
                    location.reload()
                } else {
                    alert(xhttp.status + " Error!\n" + xhttp.responseText);
                    location.reload()
                }
            }
        };
        xhttp.open("POST", upload_path, true);
        xhttp.send(file);
    }
}
 
function send_wifi() {
    var input_ssid = document.getElementById("wifi").value;
    var input_code = document.getElementById("code").value;
    var xhttp = new XMLHttpRequest();
        xhttp.open("POST", "/wifi_data", true);
        xhttp.onreadystatechange = function() {
            if (xhttp.readyState == 4) {
                if (xhttp.status == 200) {
                    console.log(xhttp.responseText);
                } else if (xhttp.status == 0) {
                    alert("Server closed the connection abruptly!");
                    location.reload()
                } else {
                    alert(xhttp.status + " Error!\n" + xhttp.responseText);
                    location.reload()
                }
            }
        };
    var data = {
        "wifi_name":input_ssid,
        "wifi_code":input_code
    }
        xhttp.send(JSON.stringify(data));
}
 
</script>


static esp_err_t html_default_get_handler(httpd_req_t *req)
{
    // /* Send HTML file header */
    // httpd_resp_sendstr_chunk(req, "<!DOCTYPE html><html><body>");
 
    /* Get handle to embedded file upload script */
    extern const unsigned char upload_script_start[] asm("_binary_upload_script_html_start");
    extern const unsigned char upload_script_end[] asm("_binary_upload_script_html_end");
    const size_t upload_script_size = (upload_script_end - upload_script_start);
 
    /* Add file upload form and script which on execution sends a POST request to /upload */
    httpd_resp_send_chunk(req, (const char *)upload_script_start, upload_script_size);
 
    /* Send remaining chunk of HTML file to complete it */
    httpd_resp_sendstr_chunk(req, "</body></html>");
 
    /* Send empty chunk to signal HTTP response completion */
    httpd_resp_sendstr_chunk(req, NULL);
    return ESP_OK;
}
 
    httpd_uri_t html_default = {
        .uri = "/", // Match all URIs of type /path/to/file
        .method = HTTP_GET,
        .handler = html_default_get_handler,
        .user_ctx = "html" // Pass server data as context
    };
 
    httpd_register_uri_handler(server, &html_default);

这里要特别注意：

1）、.uri = "/",这个表示当你打开网页的IP地址后第一个要显示的页面，也就是要放到根目录下（"/"也就是根目录）。

2）、ESP32可以直接将html的网页编译进来不需要转为数组，但在CMakeList.txt文件中需要EMBED_FILES upload_script.html这样的形式引入网页文件。这个html编译出出来的文本文件怎么使用呢。wifi.html编译出来一般名称是默认的_binary_名称_类型_start。这个指针代编译出来文件的起始地址。_binary_名称_类型_end，代表结束地址。wifi.html的引用方式如下。通过以下的方式就可以获得html这个大数组。


    extern const unsigned char upload_script_start[] asm("_binary_upload_script_html_start");
    extern const unsigned char upload_script_end[] asm("_binary_upload_script_html_end");
    const size_t upload_script_size = (upload_script_end - upload_script_start);
 
    /* Add file upload form and script which on execution sends a POST request to /upload */
    httpd_resp_send_chunk(req, (const char *)upload_script_start, upload_script_size);

3、实现URI处理函数

在注册URI处理器后，我们需要实现对应的处理器函数。URI处理器函数的原型为：


typedef esp_err_t (*httpd_uri_func_t)(httpd_req_t *req);

如上面示例中的：

static esp_err_t html_default_get_handler(httpd_req_t *req)

4、处理HTTP请求
在URI处理器函数中，我们可以通过HTTP请求信息结构体指针httpd_req_t获取HTTP请求的各种参数和数据。以下是一些常用的HTTP请求处理函数：

httpd_req_get_hdr_value_str：获取HTTP请求头中指定字段的值（字符串格式）
httpd_req_get_url_query_str：获取HTTP请求URL中的查询参数（字符串格式）
httpd_query_key_value：解析HTTP请求URL中的查询参数，获取指定参数名的值（字符串格式）
httpd_req_recv：从HTTP请求接收数据
httpd_req_send：发送HTTP响应数据
httpd_resp_set_type：设置HTTP响应内容的MIME类型
httpd_resp_send_chunk：分块发送HTTP响应数据。
例如，以下是一个URI处理器函数的示例，用于处理/echo路径的POST请求：


static esp_err_t echo_post_handler(httpd_req_t *req)
{
    char buf[1024];
    int ret, remaining = req->content_len;
 
    // 从HTTP请求中接收数据
    while (remaining > 0) {
        ret = httpd_req_recv(req, buf, MIN(remaining, sizeof(buf)));
        if (ret <= 0) {
            if (ret == HTTPD_SOCK_ERR_TIMEOUT) {
                // 处理超时
                httpd_resp_send_408(req);
            }
            return ESP_FAIL;
        }
 
        // 处理接收到的数据
        // ...
 
        remaining -= ret;
    }
 
    // 发送HTTP响应
    httpd_resp_set_type(req, HTTPD_TYPE_TEXT);
    httpd_resp_send(req, "Received data: ", -1);
    httpd_resp_send_chunk(req, buf, req->content_len);
    httpd_resp_send_chunk(req, NULL, 0);
 
    return ESP_OK;
}

5、发送响应
在URI处理函数中，可以使用httpd_resp_send()函数将响应发送回客户端。该函数需要传入一个httpd_req_t结构体作为参数，该结构体表示HTTP请求和响应。

例如，在上面的hello_get_handler处理函数中，可以使用httpd_resp_send()函数将“Hello, World!”字符串作为响应发送回客户端：


static esp_err_t hello_get_handler(httpd_req_t *req)
{
    const char* resp_str = "Hello, World!";
    httpd_resp_send(req, resp_str, strlen(resp_str));
    return ESP_OK;
}

二、主要使用API的说明
1. httpd_register_uri_handler
用于将HTTP请求的URI路由到处理程序。这个函数接收两个参数：httpd_handle_t类型的HTTP服务器句柄和httpd_uri_t类型的URI配置。

2. httpd_handle_t
httpd_handle_t是HTTP服务器的一个句柄，它是通过httpd_start函数创建的。而httpd_uri_t则定义了HTTP请求的URI信息，包括URI路径、HTTP请求方法和处理函数等。

3. httpd_query_key_value获取变量值
httpd_query_key_value 用于从查询字符串中获取指定键的值。查询字符串是指URL中?后面的部分，包含多个键值对，每个键值对之间使用&分隔。例如，对于以下URL：
http://192.168.1.1/path/to/handler?key1=value1&key2=value2
获取其中的：
esp_err_t httpd_query_key_value(const char *query, const char *key, char *buf, size_t buf_len);

这是一个使用示例


char query_str[] = "key1=value1&key2=value2";
char key[] = "key1";
char value[16];
 
if (httpd_query_key_value(query_str, key, value, sizeof(value)) == ESP_OK) {
    printf("value=%s\n", value);
} else {
    printf("key not found\n");
}

4. 获取get参数示例

下面定义的 handler 演示了如何从请求参数里解析字符串param1和整型变量param2：


 esp_err_t index_handler(httpd_req_t *req)
{
     char* query_str = NULL;
     char param1_value[10] = {0};
     int param2_value=0;
 
     query_str = strstr(req->uri, "?");
     if(query_str!=NULL){
         query_str ++;
         httpd_query_key_value(query_str, "param1", param1_value, sizeof(param1_value));
         char param2_str[10] = {0};
         httpd_query_key_value(query_str, "param2", param2_str, sizeof(param2_str));
         param2_value = atoi(param2_str);
     }
 
     char resp_str[50] = {0};
     snprintf(resp_str, sizeof(resp_str), "param1=%s, param2=%d", param1_value, param2_value);
    httpd_resp_send(req, resp_str, strlen(resp_str));
    return ESP_OK;
}

5. 获取post参数示例

下面的示例代码中根据httpd_req_t的content_len来分配一个缓冲区，并解析请求中的POST参数：


 
 esp_err_t post_demo_handler(httpd_req_t *req)
{
    char post_string[64];
    int post_int=0;
 
    if (req->content_len > 0)
    {
        // 从请求体中读取POST参数
        char *buf = malloc(req->content_len + 1);
        int ret = httpd_req_recv(req, buf, req->content_len);
        if (ret <= 0)
        {
            // 接收数据出错
            free(buf);
            return ESP_FAIL;
        }
        buf[req->content_len] = '\0';
 
        // 解析POST参数
        char *param_str;
        param_str = strtok(buf, "&");
        while (param_str != NULL)
        {
            char *value_str = strchr(param_str, '=');
            if (value_str != NULL)
            {
                *value_str++ = '\0';
                if (strcmp(param_str, "post_string") == 0)
                {
                    strncpy(post_string, value_str, sizeof(post_string));
                }
                else if (strcmp(param_str, "post_int") == 0)
                {
                    post_int = atoi(value_str);
                }
            }
            param_str = strtok(NULL, "&");
        }
 
        free(buf);
    }
 
    // 将结果打印输出
    printf("post_string=%s, post_int=%d\n", post_string, post_int);
 
    // 返回成功
    httpd_resp_send(req, NULL, 0);
    return ESP_OK;
}
 
 
 httpd_uri_t post_uri = {
         .uri = "/post",
         .method = HTTP_POST,
         .handler = post_demo_handler,
         .user_ctx = NULL
 };

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