Lab8 : 网络LED矩阵显示器 - 嵌入式与计算机网络

前言

本次实验延续上次实验的环境，使用MAX7219驱动8x8点阵。上位机使用Ubuntu 14.04，下位机使用Raspberry pi 2。

使用的还是上次实验编译好的非阻塞式写入点阵支持内核模块。

这次的实验跟计网实验好像啊好像啊。

控制点阵显示字符

通过write函数向device写入数据即可。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int Matrix;

#define ALLCHAR "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"

int main(){
    Matrix = open("/dev/matrix", O_WRONLY);
    if (Matrix < 0){
        fprintf(stderr, "Cound not open matrix device");
        exit(1);
    }
    write(Matrix, ALLCHAR, strlen(ALLCHAR));
    return 0;
}

编写网络程序接受TCP请求

使用linux下的socket编程，接受外部TCP请求，并将其发送来的所有数据写入matrix设备即可实现显示功能。

Socket流程图 | 图自[Linux的SOCKET编程详解](http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7445768)

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int Matrix;
int server;

#define PORT 8080
#define ADDR "0.0.0.0"
#define QUEUE 20

#define BUFF_SIZE 2048

int main(){
    // 打开matrix
    Matrix = open("/dev/matrix", O_WRONLY);
    if (Matrix < 0){
        fprintf(stderr, "Cound not open matrix device\n");
        exit(1);
    }
    // 建立服务器
    int server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    struct sockaddr_in serverAddr;
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ADDR);
    serverAddr.sin_port = htons(PORT);

    // 绑定ip以及端口
    if (bind(server, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == -1){
        fprintf(stderr, "Count not bind %s:%d\n", ADDR, PORT);
        exit(1);
    }

    if (listen(server, QUEUE) == -1){
        fprintf(stderr, "Listen error\n");
        exit(1);
    }

    printf("Server running at %s:%d\n", ADDR, PORT);

    while (1){
        struct sockaddr_in clientAddr;
        socklen_t length = sizeof(clientAddr);

        // 对连入的连接进行处理
        int conn = accept(server, (struct sockaddr*)&clientAddr, &length);
        if (conn < 0){
            fprintf(stderr, "Connect error");
            exit(1);
        }

        printf("A new connection from %s:%d\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), clientAddr.sin_port);

        // 处理连接发送过来的字符
        while (1){
            char receiveBuf[BUFF_SIZE];
            int count;
            memset(receiveBuf, 0, sizeof(receiveBuf));
            
            // 接收字符
            count = recv(conn, receiveBuf, sizeof(receiveBuf), 0);

            // 如果接收到的字符为空，则表示离开
            if (count == 0){
                close(conn);
                break;
            }
            
            // 将接收到的所有字符发送给matrix进行显示
            write(Matrix, receiveBuf, count);
        }
    }
    close(server);
    return 0;
}

树莓派本地连入

上位机远程连入

使用线程处理多个连接

上一节的程序使用的是阻塞式的处理连接，这将导致服务器每次accept了一个连接之后，无法再处理其余连接。

而这种情况的处理方式有很多。可以使用一个线程对应一个socket fd的方式进行阻塞式监听。也可以使用IO多路复用，如select、poll、epoll，在单线程的环境下进行高效的网络IO操作。

使用线程的方式对于阻塞式程序的改动较小，基本上逻辑还是一致的。

…………
void* serverRecv(void* data){
    int conn = *(int*)data;

    while (1){
        char receiveBuf[BUFF_SIZE];
        int count;
        memset(receiveBuf, 0, sizeof(receiveBuf));
        
        count = recv(conn, receiveBuf, sizeof(receiveBuf), 0);

        if (count == 0){
            close(conn);
            break;
        }
        
        write(Matrix, receiveBuf, count);
    }

    pthread_exit(NULL);
    return NULL;
}
…………
int main(){
…………
    printf("Server running at %s:%d\n", ADDR, PORT);

    while (1){
        pthread_t thread;
        struct sockaddr_in clientAddr;
        socklen_t length = sizeof(clientAddr);
        int conn = accept(server, (struct sockaddr*)&clientAddr, &length);
        int result;
        if (conn < 0){
            fprintf(stderr, "Connect error");
            exit(1);
        }

        printf("A new connection from %s:%d\n", inet_ntoa(clientAddr.sin_addr), clientAddr.sin_port);

        result = pthread_create(&thread, NULL, serverRecv, &conn);
        if (result < 0){
            printf("Create thread error\n");
            exit(1);
        }
    }
…………
}

在这个版本中，主程序只负责接受连接，而接受到的连接交由子线程进行监听处理。

参考资料

• Linux的SOCKET编程详解
• Linux IO 多路复用是什么意思？
• Linux TCP server系列（4）-浅谈listen与大并发TCP连接
• Linux TCP server系列（5）-select模式下的单进程server