关于LWIP协议栈连续多次tcp_write后失败的解决过程

    前段时间一直在调试lwip协议栈的问题，在stm32F107上实现一个C/S 架构的通信程序。项目初期的时候设计的是B/S架构的控制，然后在使用过程中发现了些限制，因为芯片自身的RAM有限，所以跑B/S的server端略显压力，为了处理类似动态网页内容，开辟一个5K的缓冲区，然后一次tcp_write就可以将内容发送给浏览器了，当然网页内容也是比较简单，考虑到后续可能会有更多的数据处理，故决定开发一个C/S架构的控制。

         上位机client倒是没什么太多可说的，自己封装下基本的winsock操作。考虑到用TCP协议传输简单地封装了下数据封包和拆包的协议，然后MFC作为图形界面。在stm32端主要采用lwip的RAW API，然后利用callback的方式处理接收上位机命令、数据后的处理，初始化服务器的代码如下：

         void Server_init(void)

{

                  struct tcp_pcb *pcb;

                  pcb = tcp_new(); // 动态创建一个pcb

                  tcp_bind(pcb, IP_ADDR_ANY, 8082);  // 绑定端口8082

                  pcb = tcp_listen(pcb); // 开始监听

                  tcp_accept(pcb, Server_accept); // accept成功时的回调函数                                       

}

然后在Server_accept中也主要是初始化一些回调函数，

         static err_t Server_accept(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err)

{

                  tcp_err(pcb, Server_conn_err); // 错误时的回调函数

                  tcp_recv(pcb, Server_recv); // 接收到数据后的回调函数

                  tcp_sent(pcb, Server_sent); // tcp_write数据成功发送后的回调函数

                  gRemoteIp = pcb->remote_ip; // 获取远程客户端的地址

                  return ERR_OK;

}

最重要的函数就是Server_recv()了，在这个函数中，根据客户端不同的命令，然后处理相应的数据发送给客户端，但这是问题就暴露出来了。截取一段发送数据的简化代码：

for(i = 0; i < WMFlag.WM_Record_Num; ++i) {

         SendCharBuff(pcb, WMTempData, strlen(WMTempData), PT_TEXT);

}

其中SendCharBuff主要是调用tcp_write函数，这个当WM_Record_Num这个数值很大时，客户端总是接收不全，后来经过反复地进行实验发现，然来是tcp_write这个函数在循环到12次的时候会返回ERR_MEM的内存错误，这个问题让我百思不得其解，然后通过网上的一些资料，很多人说是lwip协议栈有BUG，然后我姑且相信了这个结论，但是有BUG也得继续调呀。于是便想到了winsock里面有个WSAGetLastError()这个函数，但是lwip里面却没有，网上找了找说可以开启lwip的调试功能，于是乎就开始设置lwip的调试功能了。

关于开启LWIP的调试功能主要的设置如下：

1、  在src/include/lwip目录中找到debug.h这个文件，然后在里面添加如下代码

// Add By 风格独特 2012-06-28

// 增加串口调试功能

// 声明外部的USART2_Printf串口输出调试信息函数

extern void USART2_Printf(const char *format, ...);

 

// 定义格式化内容的宏

// PS 通过调试这个宏发现了以前不知道的一个小知识，那就是字符串可以这样表示

// “aaaa” “bbb” == “aaaabbb”

#define U8_F "c"

#define S8_F "c"

#define X8_F "x"

#define U16_F "u"

#define S16_F "d"

#define X16_F "x"

#define U32_F "u"

#define S32_F "d"

#define X32_F "x"

 

// 设置调试的宏，注释这个宏可以关闭调试功能

#define LWIP_DEBUG

 

#define LWIP_PLATFORM_DIAG(x) USART2_Printf x

// Add End

 

2、  在src/include/lwip目录中找到opt.h这个文件，然后找到如下代码

#ifndef TCP_OUTPUT_DEBUG

#define TCP_OUTPUT_DEBUG                LWIP_DBG_OFF

#endif

         其中将LWIP_DBG_OFF改为LWIP_DBG_ON，即开启了TCP_OUT_DEBUG的调试，当然如果想开启其他的调试输出，就可以将相应的地方改为LWIP_DBG_ON即可。

3、  实现USART2_Printf这个函数，代码如下

void USART2_Printf(const char *format,...)

{

         int iOutLen;

         char buf[256];

         va_list arg_ptr;

        

         va_start(arg_ptr, format);

         iOutLen = vsprintf(buf, format, arg_ptr);

         va_end(arg_ptr);

         USART_SendStr(buf, iOutLen);

}

开启调试后得到如下的调试输出信息：

         tcp_enqueue: 12 (after enqueued)

tcp_write(pcb=20009c1c, data=08003a24, len=6, apiflags=1)

tcp_enqueue(pcb=20009c1c, arg=08003a24, len=6, flags=0, apiflags=1)

tcp_enqueue: queuelen: 12

tcp_enqueue: too long queue 12 (max 12)

tcp_output_segment: 6848:6920

State: ESTABLISHED

可以看出在tcp_enqueue第12次的时候输出了too long queue 12 (max 12)，超出最大的列队次数，于是在工程中搜索too long queue这句话，在tcp_out.c文件中找到了如下代码：

if ((queuelen > TCP_SND_QUEUELEN) || (queuelen > TCP_SNDQUEUELEN_OVERFLOW)) {

LWIP_DEBUGF(TCP_OUTPUT_DEBUG | 2, ("tcp_enqueue: queue too long %"U16_F" (%"U16_F")\n", queuelen, TCP_SND_QUEUELEN));

goto memerr;

}

然后发现TCP_SND_QUEUELEN的值为12，跟到TCP_SND_QUEUELEN的定义代码：

#define TCP_SND_BUF             (2*TCP_MSS)  // 发送缓冲区，为两个MSS的大小

 

// 此参数限制了tcp_write的次数，系数默认为6， 改为3000

#define TCP_SND_QUEUELEN        (3000 * TCP_SND_BUF)/TCP_MSS

于是将那个默认的系数由6改为3000，再次测试时发现可以连续tcp_write超过12次了，于是解决了tcp_write的连续多次调用后失败的问题。

最后补充一下tcp_write这个函数的最后一个参数的说明，该函数的声明如下

err_t tcp_write(struct tcp_pcb *pcb, void *dataptr, u16_t len, u8_t copy);

其中第四个参数是一个copy参数，当为0时为不拷贝数据，也就是在dataptr所指的缓冲区里面发送数据，因为调用tcp_write成功后数据并不会立即发送，所以要确保dataptr所指的缓冲区内容保持不变，如果调用tcp_write成功后，再改变dataptr缓冲区可能就会和预期发送的数据不相符，当时我也碰到过这个问题，后来将最后的参数改为1，为1时即拷贝缓冲区内容，当执行tcp_write时，会将dataptr所指向的缓冲区内容先拷贝到发送的缓冲区中，这样的话执行tcp_write之后再改变dataptr所指的内容是不影响数据的正确发送的。

转载于:https://blog.51cto.com/nyc1991/1160769