Micropython客户端与Python WebSocket服务器通信异常求助

我尝试用Raspberry Pi Pico W（运行MicroPython）读取温度数据，通过WebSocket发送至Raspberry Pi 4上的Python服务器，服务器仅需打印接收的数据。Python客户端与该服务器通信正常，但MicroPython客户端使用usocket发送时，无报错且返回正确字节数，服务器却未打印数据，寻求解决方法。

原因分析 #

你的服务器是基于websockets库的WebSocket服务器，而Pico W端用usocket直接发送的是原始TCP数据，两者不兼容：

• WebSocket不是简单的TCP连接，它需要先完成HTTP握手，升级为WebSocket协议，之后的数据也需要按照WebSocket的帧格式传输。
• 直接用usocket发送字符串，服务器无法识别为合法的WebSocket消息，因此不会触发消息接收逻辑，也不会打印数据。

解决方法 #

在MicroPython客户端中使用支持WebSocket协议的客户端实现，以下是两种可行方案：

方案1：使用MicroPython WebSocket客户端库 #

先在Pico W上安装micropython-websocket库（可通过Thonny包管理器安装，或用mpremote上传），再修改客户端代码：

import time
import network
from websocket import websocket

ssid = 'WifiNetwork'
password = '12345'

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect(ssid, password)

# 等待连接
max_wait = 10
while max_wait > 0:
    if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:
        break
    max_wait -= 1
    print('等待连接中...')
    time.sleep(1)

if wlan.status() != 3:
    raise RuntimeError('网络连接失败')
else:
    print("已连接")
    status = wlan.ifconfig()
    print(f'已连接到 {ssid}，设备IP: {status[0]}')

# 建立WebSocket连接
ws = websocket()
ws.connect('ws://10.7.20.162:8000')

# 发送消息
msg = 'Hello World from Pico'
ws.send(msg)
print(f'已发送 {len(msg)} 字节')

# 关闭连接
ws.close()

方案2：手动实现WebSocket握手（无需额外库） #

如果不想安装第三方库，可以手动完成WebSocket握手并按帧格式发送数据：

import time
import network
import usocket
import ubinascii
import uhashlib

ssid = 'WifiNetwork'
password = '12345'

wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.connect(ssid, password)

# 等待连接
max_wait = 10
while max_wait > 0:
    if wlan.status() < 0 or wlan.status() >= 3:
        break
    max_wait -= 1
    print('等待连接中...')
    time.sleep(1)

if wlan.status() != 3:
    raise RuntimeError('网络连接失败')
else:
    print("已连接")
    status = wlan.ifconfig()
    print(f'已连接到 {ssid}，设备IP: {status[0]}')

# 创建TCP套接字
sock = usocket.socket(usocket.AF_INET, usocket.SOCK_STREAM)
sockaddr = usocket.getaddrinfo('10.7.20.162', 8000)[0][-1]
sock.connect(sockaddr)

# 生成WebSocket握手密钥
key = ubinascii.b2a_base64(uhashlib.sha1(str(time.time()).encode()).digest()).strip()

# 发送握手请求
handshake = (
    f"GET / HTTP/1.1\r\n"
    f"Host: 10.7.20.162:8000\r\n"
    f"Upgrade: websocket\r\n"
    f"Connection: Upgrade\r\n"
    f"Sec-WebSocket-Key: {key.decode()}\r\n"
    f"Sec-WebSocket-Version: 13\r\n\r\n"
)
sock.send(handshake.encode())

# 接收握手响应（简单校验）
resp = sock.recv(1024)
if b'101 Switching Protocols' not in resp:
    raise RuntimeError('WebSocket握手失败')

# 封装WebSocket消息帧
def send_ws_message(sock, message):
    payload = message.encode()
    # 构建帧：FIN(1) + OPCODE(1:文本) + 掩码(1) + 长度
    frame = bytearray()
    frame.append(0x81)  # FIN + TEXT
    length = len(payload)
    if length < 126:
        frame.append(0x80 | length)
    else:
        frame.append(0x80 | 126)
        frame.extend(length.to_bytes(2, 'big'))
    # 添加掩码（WebSocket客户端必须掩码）
    mask = ubinascii.unhexlify('12345678')[:4]
    frame.extend(mask)
    # 掩码处理 payload
    for i in range(length):
        frame.append(payload[i] ^ mask[i % 4])
    sock.send(frame)

# 发送消息
msg = 'Hello World from Pico'
send_ws_message(sock, msg)
print(f'已发送 {len(msg)} 字节')

time.sleep(0.5)  # 等待数据发送完成
sock.close()

验证结果 #

运行修改后的Pico W客户端，服务器会正常输出：

A client just connected
Received message from client: Hello World from Pico
A client just disconnected

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gb101