9.4. Поднятие канала связи#

Канальный уровень, рассмотренный на предыдущей странице, в основном работает автоматически, но есть одно место, где скрипту на Python приходится вмешаться: указать камере, к какой сети подключиться. Пока этот шаг не выполнится успешно, ни одна из сетевых возможностей, рассматриваемых в остальной части этого раздела, работать не будет.

9.4.1. Модуль `network`#

Модуль network предоставляет Python доступ к сетевому оборудованию камеры. Точный набор интерфейсов зависит от платы: у многих камер есть беспроводной чип, и они предоставляют класс WLAN (названный в честь Wireless Local Area Network); некоторые платы также имеют встроенный порт Ethernet и предоставляют класс LAN (названный в честь Local Area Network, то есть проводной версии). Шаблон использования одинаков для обоих, с одним важным отличием: беспроводному интерфейсу нужно указать, к какой сети подключиться, тогда как Ethernet подхватывает то, что находится на кабеле.

9.4.2. Процедура подключения к Wi-Fi#

Подключение к сети Wi-Fi состоит из трёх шагов: создать интерфейс, поднять его, попросить его подключиться к именованной сети с паролем. Интерфейс ведёт переговоры с точкой доступа в фоновом режиме; вызов isconnected() сообщает, когда канал связи окончательно поднялся:

import network
import time

wlan = network.WLAN(network.WLAN.IF_STA)
wlan.active(True)
wlan.connect("my-network", "my-password")

while not wlan.isconnected():
    time.sleep_ms(100)

print("link up")

Аргумент IF_STA выбирает режим станции – камера присоединяется к сети, которую размещает кто-то другой. Противоположный режим, IF_AP, заставляет камеру разместить собственную небольшую сеть, к которой могут подключаться другие устройства; это полезно для интерфейсов настройки и развёртывания на месте, но не является обычным случаем.

Как только isconnected() возвращает True, камера находится в сети. Всё остальное, что требовалось более высоким уровням для собственной настройки, произошло автоматически, пока канал связи поднимался; на следующих страницах эти части расписываются по одной.

9.4.3. Что может пойти не так#

На этом шаге проявляется несколько практических режимов отказа.

Неверное имя сети или пароль. Попытка подключения молча повторяется, пока приложение не сдастся. Оберните ожидание тайм-аутом, чтобы приведённый выше цикл не блокировался навсегда:
```
start = time.ticks_ms()
while not wlan.isconnected():
    if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start) > 10000:
        raise OSError("Wi-Fi did not come up in 10 s")
    time.sleep_ms(100)
```
Вне зоны действия. Камера и точка доступа должны находиться достаточно близко, чтобы сигнал был достаточно сильным для удержания канала связи. status() возвращает код, указывающий, почему канал связи не поднят; scan() возвращает список сетей, которые видит радиомодуль, – это диагностика, которую стоит запустить, когда connect не удаётся.
Точка доступа требует больше, чем пароль. Открытые сети (без пароля) и распространённые сети, защищённые паролем, охватываются connect, как показано выше. В более крупных сетях на рабочих местах и в учебных заведениях иногда используется другая схема, в которой камере приходится аутентифицироваться на отдельном сервере входа; для них нужны дополнительные аргументы для connect. Полный набор возможностей см. в класс WLAN – управление встроенными интерфейсами WiFi.

9.4.4. Поддержание соединения#

Поднять канал связи – это половина задачи. Поддержание соединения – другая половина: точки доступа перезагружаются, камера выходит из зоны действия, аренды DHCP истекают, прошивка радиомодуля иногда зависает. Камера, которая будет жить в сети месяцами, должна замечать это и восстанавливаться самостоятельно.

Шаблон обнаружения состоит в том, чтобы вызывать isconnected() один раз за итерацию основного цикла и реагировать, когда он возвращает False. isconnected() может ненадолго солгать, когда соединение разорвалось, а радиомодуль ещё не заметил этого – отправка через сокет, которая завершается неудачей, когда канал связи «должен» быть поднят, служит для приложения дополнительным свидетельством разрыва. status() – более авторитетный источник, когда эти два показателя расходятся.

Шаблон переподключения – это disconnect(), за которым следует connect() с теми же учётными данными, причём ожидание обёрнуто тайм-аутом, как при первоначальном подключении. Делайте задержки между попытками – одна секунда, две, четыре, удваивая примерно до минуты – чтобы длительный сбой не нагружал точку доступа и не расходовал энергетический бюджет радиомодуля на циклы ожидания:

import network
import time

_BACKOFF_S = (1, 2, 4, 8, 16, 32, 60)

def reconnect(wlan, ssid, password):
    for delay in _BACKOFF_S:
        wlan.disconnect()
        wlan.connect(ssid, password)
        deadline = time.ticks_add(time.ticks_ms(), 10_000)
        while not wlan.isconnected():
            if time.ticks_diff(deadline, time.ticks_ms()) < 0:
                break
            time.sleep_ms(100)
        if wlan.isconnected():
            return True
        time.sleep(delay)
    return False

Когда этот вспомогательный код продолжает возвращать False, может зависнуть сама прошивка радиомодуля. Последнее средство – перезапуск питания радиомодуля: active(False), короткая пауза, active(True), переподключение с нуля. Это возвращает прошивку радиомодуля в известное состояние ценой нескольких дополнительных секунд простоя:

def radio_power_cycle(wlan, ssid, password):
    wlan.active(False)
    time.sleep(1)
    wlan.active(True)
    return reconnect(wlan, ssid, password)

Камера, которая была вне сети несколько минут, – это реальный сбой, который приложение должно увидеть. Код восстановления должен отражать это состояние – помечать сеть как неработоспособную во флаге, который проверяет основной цикл, и позволять приложению пропускать сетевые отправки, которые оно сделало бы, пока флаг не сброшен, – чтобы длительный сбой не подвешивал приложение в ожидании сокетов, в которые никогда не удастся записать.

9.4.5. Ethernet, когда он есть#

Платы со встроенным Ethernet предоставляют тот же шаблон без шага connect. Интерфейс LAN поднимается с помощью active(), и как только кабель подключён, интерфейс готов к использованию:

import network

lan = network.LAN()
lan.active(True)
print("link up")

С этого момента остальные страницы этого раздела применяются одинаково, независимо от того, какой интерфейс вывел камеру в сеть. Более высоким уровням всё равно, является ли канал связи под ними Wi-Fi или Ethernet – «подключено» значит «подключено».

Полный справочник по WLAN и LAN, включая параметры конфигурации, которые сюда не поместились, см. в network — настройка сети.