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第五十四章 TCPServer实验
本章笔者重点讲解lwIP的Socket接口如何配置TCP服务器,并在此基础上实现收发功能。
本章分为如下几个部分:
54.1 Socket编程TCPServer连接流程
54.2 硬件设计
54.3 软件设计
54.4 下载验证
54.1 Socket编程TCPServer连接流程
在实现TCP协议之前,用户需要按照以下步骤配置结构体sockaddr_in的成员变量,以便建立TCPServer连接:
①:配置ESP32-S3设备连接网络(必须的,因为WiFi是无线通信,所以需搭建通信桥梁)。
②:将sin_family设置为AF_INET,表示使用IPv4网络协议。
③:设置sin_port为所需的端口号,例如8080。
④:设置sin_addr.s_addr为本地IP地址。
⑤:调用函数Socket创建Socket连接。请注意,该函数的第二个参数指定连接类型。SOCK_STREAM表示TCP连接,而SOCK_DGRAM表示UDP连接。
⑥:调用函数bind绑定本地IP地址和端口号。
⑦:调用函数listen 监听连接请求
⑧:调用函数accept监听连接
⑨:调用适当的收发函数来接收或发送数据。
通过遵循这些步骤,用户可成功地配置并建立TCPServer连接,以实现数据的发送和接收。
54.2 硬件设计
1. 例程功能
本章实验功能简介:
本实验主要通过Socket编程接口实现了一个TCPServer服务器。这个客户端具有以下功能:
①:可以通过按键发送TCPServer数据发送至客户端。
②:能够接收客户端发送的数据。
③:实时将接收到的数据显示在LCD屏幕上。
通过这个实验,用户可深入了解TCP协议的工作原理,并掌握如何使用Socket编程接口来实现TCP通信。这对于开发基于TCP的网络应用程序非常有用,例如实时传输、文件传输等。
2. 硬件资源
1)LED灯
LED-IO1
2)XL9555
IIC_INT-IO0(需在P5连接IO0)
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
3)SPILCD
CS-IO21
SCK-IO12
SDA-IO11
DC-IO40(在P5端口,使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连)
PWR- IO1_3(XL9555)
RST- IO1_2(XL9555)
4)ESP32-S3内部WiFi
3. 原理图
本章实验使用的WiFi为ESP32-S3的片上资源,因此并没有相应的连接原理图。
54.3 软件设计
54.3.1 程序流程图
程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程,对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图:
图54.3.1.1 程序流程图
54.3.2 程序解析
在本章节中,我们主要关注两个文件:lwip_demo.c和lwip_demo.h。lwip_demo.h文件主要定义了发送标志位并声明了lwip_demo函数,这部分相对简单,所以我们暂不详细解释。主要关注点是lwip_demo.c文件中的函数。在lwip_demo函数中,我们配置了相关的TCPServer参数,并创建了一个名为lwip_send_thread的发送数据线程。这个线程通过调用scokec函数来发送数据到服务器。接下来,我们将分别详细解释lwip_demo函数和lwip_send_thread任务。
- /* 需要自己设置远程IP地址 */
- #define IP_ADDR "192.168.101.33"
- #define LWIP_DEMO_RX_BUFSIZE 100 /* 最大接收数据长度 */
- #define LWIP_DEMO_PORT 8080 /* 连接的本地端口号 */
- #define LWIP_SEND_THREAD_PRIO ( tskIDLE_PRIORITY + 3 ) /* 发送数据线程优先级 */
- /* 接收数据缓冲区 */
- uint8_t g_lwip_demo_recvbuf[LWIP_DEMO_RX_BUFSIZE];
- /* 发送数据内容 */
- uint8_t g_lwip_demo_sendbuf[] = "ALIENTEK DATA \r\n";
- /* 数据发送标志位 */
- uint8_t g_lwip_send_flag;
- int g_sock = -1;
- int g_lwip_connect_state = 0;
- static void lwip_send_thread(void *arg);
- /**
- * @brief 发送数据线程
- * @param 无
- * @retval 无
- */
- void lwip_data_send(void)
- {
- xTaskCreate(lwip_send_thread, "lwip_send_thread", 4096,
- NULL, LWIP_SEND_THREAD_PRIO, NULL);
- }
- /**
- * @brief lwip_demo实验入口
- * @param 无
- * @retval 无
- */
- void lwip_demo(void)
- {
- struct sockaddr_in atk_client_addr;
- err_t err;
- int recv_data_len;
- char *tbuf;
-
- lwip_data_send(); /* 创建发送数据线程 */
-
- while (1)
- {
- sock_start:
- g_lwip_connect_state = 0;
- atk_client_addr.sin_family = AF_INET; /* 表示IPv4网络协议 */
- atk_client_addr.sin_port = htons(LWIP_DEMO_PORT); /* 端口号 */
- atk_client_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP_ADDR); /* 远程IP地址 */
- g_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);/* 可靠数据流交付服务既是TCP协议 */
- memset(&(atk_client_addr.sin_zero), 0,
- sizeof(atk_client_addr.sin_zero));
-
- tbuf = malloc(200); /* 申请内存 */
- sprintf((char *)tbuf, "Port:%d", LWIP_DEMO_PORT); /* 客户端端口号 */
- lcd_show_string(5, 170, 200, 16, 16, tbuf, MAGENTA);
-
- /* 连接远程IP地址 */
- err = connect(g_sock, (struct sockaddr *)&atk_client_addr,
- sizeof(struct sockaddr));
- if (err == -1)
- {
- lcd_show_string(5, 190, 200, 16, 16, "State:Disconnect", MAGENTA);
- g_sock = -1;
- closesocket(g_sock);
- free(tbuf);
- vTaskDelay(10);
- goto sock_start;
- }
- lcd_show_string(5,190,200,16,16,"State:Connection Successful", MAGENTA);
- g_lwip_connect_state = 1;
-
- while (1)
- {
- recv_data_len = recv(g_sock,g_lwip_demo_recvbuf,
- LWIP_DEMO_RX_BUFSIZE,0);
- if (recv_data_len <= 0 )
- {
- closesocket(g_sock);
- g_sock = -1;
- lcd_fill(5, 190, lcd_self.width,320, WHITE);
- lcd_show_string(5,190,200,16,16,"State:Disconnect", MAGENTA);
- free(tbuf);
- goto sock_start;
- }
-
- printf("%s\r\n",g_lwip_demo_recvbuf);
- vTaskDelay(10);
- }
- }
- }
- /**
- * @brief 发送数据线程函数
- * @param pvParameters : 传入参数(未用到)
- * @retval 无
- */
- void lwip_send_thread(void *pvParameters)
- {
- pvParameters = pvParameters;
-
- err_t err;
-
- while (1)
- {
- while (1)
- {
- if(((g_lwip_send_flag & LWIP_SEND_DATA) == LWIP_SEND_DATA)
- && (g_lwip_connect_state == 1)) /* 有数据要发送 */
- {
- err = write(g_sock, g_lwip_demo_sendbuf,
- sizeof(g_lwip_demo_sendbuf));
-
- if (err < 0)
- {
- break;
- }
-
- g_lwip_send_flag &= ~LWIP_SEND_DATA;
- }
-
- vTaskDelay(10);
- }
-
- closesocket(g_sock);
- }
- }
复制代码 上述源码中,我们首先创建一个发送任务,用来发送ESP32-S3设备的数据,然后配置TCPServer网络参数,并调用函数connect连接远程服务器,当连接成功时,系统进入接收轮询任务,反次,重新连接客户端。发送线程在发送前会检查标志位,有效时则通过write发送数据并重置标志位。
54.4 下载验证
在程序中,首先需要设置好能够连接的网络账号和密码。然后,使用笔记本电脑作为终端,确保它与ESP32-S3设备处于同一网络段内。当ESP32-S3设备成功连接到网络时,它的LCD显示屏上会显示相应的内容:
图54.4.1 设备连接到网络时,LCD显示的信息
打开网络调试助手,然后配置网络参数,如TCPClient 协议、端口号等,设置内容如下图所示。
在确保网络连接正常后,可以通过按下开发板上的KEY0按键来发送数据至网络调试助手。当网络调试助手接收到“ALIENTEK DATA”字符串时,它会在显示区域展示这个信息。此外,用户还可以在调试助手的发送区域自行输入要发送的数据,然后点击发送键,将数据发送至ESP32-S3设备。此时,ESP32-S3的串口将打印接收到的数据,具体操作和输出如下图所示。
图54.4.3 接收网络调试助手的数据 |
阿莫论坛20周年了!感谢大家的支持与爱护!!
曾经有一段真挚的爱情摆在我的面前,我没有珍惜,现在想起来,还好我没有珍惜……
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