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Un client CoAP simple en C

CoAP est un protocole de communication dédié aux objets connectés : basé sur UDP et REST, il permet de diminuer au maximum le contenu des messages pour économiser les ressources des objets lors des transferts de données.

Nous allons voir ici comment implémenter votre propre client, à l'aide de la spécification du protocole. Le but est d'être capable d'envoyer, de la manière la plus simple possible, des données à un serveur CoAP exposant des services. Niveau matériel, un Arduino Mega avec un shield Ethernet communique avec un serveur Java.

Commençons par la structure des messages. Ce chapitre de la spécification nous explique comment les structurer :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
Ver T TKL Code Message ID
Token
Options
Terminator Payload

Je vous laisse vous référer à la spécification pour la signification des champs. Un peu plus en détails, les Options suivent un format propre :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
Ver T TKL Code Message ID
Token
Delta Length Value
Terminator Payload

Ici nous allons construire un message contenant :

  • version : 1
  • type : Request
  • TKL : 0 (pas de Token)
  • Code : POST
  • vers le service : "/sensors"
  • contenu : "test"

Voici ce que cela donne :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
1 Request 0 POST Message ID
 
Uri-Path 7 URI segment "sensors"
Terminator "test"

Chaque Option possède un code "Option Number" propre. Par exemple, "Uri-Path" qui permet d'indiquer un segment de l'adresse du service, a pour code 11. Le Delta se calcule alors en additionnant le code de l'option avec celles des précédentes :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
1 Request 0 POST Message ID
 
0+11 7 "sensors"
Terminator "test"

Si l'on veut spécifier plusieurs options du même type, il n'est pas nécessaire d'additionner le code. Par exemple, pour pointer sur le service "/sensors/temp" :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
1 Request 0 POST Message ID
 
0+11 7 "sensors"
0+11+0 4 "temp"
Terminator "test"

En revanche, pour une autre Option, par exemple "Max-Age" qui a le code 14 :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
1 Request 0 POST Message ID
 
0+11 7 "sensors"
0+11+14 2 12
Terminator "test"

Revenons à notre exemple et transformons tout en valeurs selon la spec et notre cas :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
1 1 0 0.02 52942
 
11 7 "sensors"
Terminator "test"

Ce qui nous donne, en binaire en respectant la longueur des champs (pour les champs les plus simples) :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
01 01 00000 00000010 1100111011001110
 
1011 0111 "sensors"
11 11 1111 "test"

Enfin, pour se faciliter l'envoi via le contrôleur Ethernet, dont la librairie est prévue pour traiter des "char" sur 8 bits, il suffit de transformer le résultat en concaténant les bits par 8 :

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits
0x50 0x02 0xCE 0xCE
 
0xB7 "sensors"
0xFF "test"

En pratique, un petit exemple de code Arduino pour envoyer nos données :

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>

char coapacket[18];
EthernetUDP udp;

void loop() {
  coapacket[0] = 0x50;
  coapacket[1] = 0x02;
  coapacket[2] = 0xce;
  coapacket[3] = 0xce;
  coapacket[4] = 0xB7;
  coapacket[5] = 's';
  coapacket[6] = 'e';
  coapacket[7] = 'n';
  coapacket[8] = 's';
  coapacket[9] = 'o';
  coapacket[10] = 'r';
  coapacket[11] = 's';
  coapacket[12] = 0xff;
  coapacket[13] = 't';
  coapacket[14] = 'e';
  coapacket[15] = 's';
  coapacket[16] = 't';
  coapacket[17] = '\0';
 
  udp.beginPacket(serverIP, 5683);
  udp.write(coapacket);
  udp.endPacket();
}

Voilà tout!


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