STM32移植lwip之建立tcp客户端

本篇目标:在之前能ping通pc机的工程基础上搭建tcp客户端,并可以主动发数据给pc机,同时也能与pc机收发数据,并在网络调试工具上显示

材料准备:

  • 基础工程:修改后能ping通pc机的工程(STM32官方移植lwip修改代码)
  • 调试工具:用来调试tcp连接下的数据接收(网络调试助手)
  • 搭建工程:最终搭建好tcp客户端数据接收的工程(tcp客户端建立工程)(git仓库地址)

搭建TCP客户端

搭建TCP客户端的过程与上一章TCP服务器也相似,所以尽量把重点的地方加粗显示来区别
在搭建TCP客户端之前可以先理一下概念,客户端与服务器的区别:

  • 客户端:主动建立tcp去连接目标IP
  • 服务器:拥有静态IP,能让其他设备被动连接

因此用STM32搭建的TCP客户端主动去连接PC机创建的虚拟服务器,并完成收发数据的动作,接下来创建新的c文件,为tcp_client.c,编写三个函数:

  • tcp服务器初始化函数 Tcp_Client_Init() :
void Tcp_Client_Init(void)
{
		struct tcp_pcb *tcp_client_pcb;
		struct ip_addr ipaddr;
	
		/* 将目标服务器的IP写入一个结构体 */
		IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 0, 1);
	
		/* 为tcp客户端分配一个tcp_pcb结构体	*/
		tcp_client_pcb = tcp_new();
	
		/* 绑定本地端号和IP地址 */
		tcp_bind(tcp_client_pcb, IP_ADDR_ANY, 80);
		
		if (tcp_client_pcb != NULL)
		{
				/* 与目标服务器进行连接,参数包括了目标端口和目标IP */
				tcp_connect(tcp_client_pcb, &ipaddr, 80, tcp_client_connected);
		}
}

小结:上面函数主要就是为搭建tcp客户端做准备,将目标IP写入结构体,以后创建与目标服务器的连接,并设置了连接的回调函数;

  • 连接回调函数 tcp_client_connected() :
static err_t tcp_client_connected(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err)
{
		/* 确认监听与连接 */
		tcp_arg(pcb, mem_calloc(sizeof(struct name), 1));
	
		/* 发送一个建立连接的问候字符串*/
		tcp_write(pcb, "hello \n", strlen("hello \n"), 0);
	
		/* 配置接收回调函数 */
		tcp_recv(pcb, tcp_client_recv);
	
		return ERR_OK;
}

小结:同样,这个函数最后通过最后一个函数的调用,指向接收处理数据的回调函数;

  • 接收数据处理函数 tcp_client_recv() :
static err_t tcp_client_recv(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *tcp_recv_pbuf, err_t err)
{
		struct pbuf *tcp_send_pbuf;
		struct name *name = (struct name *)arg;
	
		if (tcp_recv_pbuf != NULL)
		{
				/* 扩大收发数据的窗口 */
				tcp_recved(pcb, tcp_recv_pbuf->tot_len);
			
				if (!name)
				{
						pbuf_free(tcp_recv_pbuf);
						return ERR_ARG;
				}
				
				/* 将接收的数据拷贝给发送结构体 */
				tcp_send_pbuf = tcp_recv_pbuf;
				
				/* 将接收到的数据再转发出去 */
				tcp_write(pcb, tcp_send_pbuf->payload, tcp_send_pbuf->len, 1);
				/* 换行 */
				tcp_write(pcb, "\r\n", strlen("\r\n"), 1);
				
				pbuf_free(tcp_recv_pbuf);
		}
		else if (err == ERR_OK)
		{
				/* 释放内存 */
				mem_free(name);
				return tcp_close(pcb);
		}
		
		return ERR_OK;
}

小结:此函数将接收到的数据拷贝一份,然后再发送出去,实现简单的收发工程测试;

ps:tcp_client.c 还有头文件的包含,函数的定义;另外再编写一个tcp_client.h文件,包含宏定义,结构体定义,函数定义;在下面贴出这两个文件的源码;

接下来,只要在main函数添加初始化函数Tcp_Client_Init()就可以了,添加在while循环和lwip_init()之间就可以了,还不要忘了 #include “tcp_client.h”


文件源码

  • tcp_client.c
#include "lwip/debug.h"
#include "lwip/stats.h"
#include "lwip/tcp.h"
#include "tcp_client.h"
#include 
#include 
#include 

/*
*********************************************************************************************************
*                                            LOCAL TABLES
*********************************************************************************************************
*/
static err_t tcp_client_connected(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err);
static err_t tcp_client_recv(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *tcp_recv_pbuf, err_t err);

/*
*********************************************************************************************************
*                                      LOCAL FUNCTION PROTOTYPES
*********************************************************************************************************
*/

/***
 * 函数名称 : Tcp_Client_Init();
 *
 * 函数描述 : TCP服务器初始化;
 *
 * 传递值	  : 无;
 *
 * 返回值   : 无;
 *
 **/
void Tcp_Client_Init(void)
{
		struct tcp_pcb *tcp_client_pcb;
		struct ip_addr ipaddr;
	
		/* 将目标服务器的IP写入一个结构体,为pc机本地连接IP地址 */
		IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 0, 1);
	
		/* 为tcp客户端分配一个tcp_pcb结构体	*/
		tcp_client_pcb = tcp_new();
	
		/* 绑定本地端号和IP地址 */
		tcp_bind(tcp_client_pcb, IP_ADDR_ANY, 80);
		
		if (tcp_client_pcb != NULL)
		{
				/* 与目标服务器进行连接,参数包括了目标端口和目标IP */
				tcp_connect(tcp_client_pcb, &ipaddr, 80, tcp_client_connected);
		}
}

/***
 * 函数名称 : tcp_client_connected();
 *
 * 函数描述 : lwip数据接收回调函数,包含对tcp连接的确认,接收回调函数的配置;
 *
 * 传递值	  : *arg, *pcb, err ;
 *
 * 返回值   : ERR_OK 无错误;
 *
 **/
static err_t tcp_client_connected(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err)
{
		/* 确认监听与连接 */
		tcp_arg(pcb, mem_calloc(sizeof(struct name), 1));
	
		/* 发送一个建立连接的问候字符串*/
		tcp_write(pcb, "hello \n", strlen("hello \n"), 0);
	
		/* 配置接收回调函数 */
		tcp_recv(pcb, tcp_client_recv);
	
		return ERR_OK;
}

/***
 * 函数名称 : tcp_client_recv();
 *  * 函数描述 : 接受到数据后,将数据拷贝转发出去;
 *  * 传递值	  : *arg, *pcb, *tcp_recv_pbuf, err;
 *  * 返回值   : ERR_ARG 非法逻辑,ERR_OK无错误;
 *  **/
static err_t tcp_client_recv(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *tcp_recv_pbuf, err_t err)
{
		struct pbuf *tcp_send_pbuf;
		struct name *name = (struct name *)arg;
	
		if (tcp_recv_pbuf != NULL)
		{
				/* 扩大收发数据的窗口 */
				tcp_recved(pcb, tcp_recv_pbuf->tot_len);
			
				if (!name)
				{
						pbuf_free(tcp_recv_pbuf);
						return ERR_ARG;
				}
				
				/* 将接收的数据拷贝给发送结构体 */
				tcp_send_pbuf = tcp_recv_pbuf;
				
				/* 将接收到的数据再转发出去 */
				tcp_write(pcb, tcp_send_pbuf->payload, tcp_send_pbuf->len, 1);
				/* 换行 */
				tcp_write(pcb, "\r\n", strlen("\r\n"), 1);
				
				pbuf_free(tcp_recv_pbuf);
		}
		else if (err == ERR_OK)
		{
				/* 释放内存 */
				mem_free(name);
				return tcp_close(pcb);
		}
		
		return ERR_OK;
}
  • tcp_client.h
#ifndef TCP_CLIENT_H
#define TCP_CLIENT_H

/*
*********************************************************************************************************
*                                              INCLUDE FILES
*********************************************************************************************************
*/


/*
*********************************************************************************************************
*                                               CONSTANTS
*********************************************************************************************************
*/


/*
*********************************************************************************************************
*                                             PERIPH DEFINES
*********************************************************************************************************
*/
#define 	MAX_NAME_SIZE		32

#ifndef TCP_SERVER_H
struct name
{
		int 	length;
		char	bytes[MAX_NAME_SIZE];
};
#endif

/*
*********************************************************************************************************
*                                               DATA TYPES
*********************************************************************************************************
*/


/*
*********************************************************************************************************
*                                            GLOBAL VARIABLES
*********************************************************************************************************
*/


/*
*********************************************************************************************************
*                                                 MACRO'S
*********************************************************************************************************
*/



/*
*********************************************************************************************************
*                                           FUNCTION PROTOTYPES
*********************************************************************************************************
*/

void Tcp_Client_Init(void);

/*
********************************************************************************************************
*                                             MODULE END
*********************************************************************************************************
*/

#endif /* TCP_CLIENT_H */

tcp服务器收发测试

将工程编译后,烧进stm32,先把stm32的电源断掉,将网线与pc机连接,打开网络调试助手:

  1. 顶部菜单选择网络服务器
  2. 服务器操作端口输入80,点击创建
  3. 可以点击清接受区,将接收区的文字清除
  4. 确认PC的本地连接IP为 192.168.0.1 (这个IP地址由上面设定,当然也可以修改PC机本地连接IP地址与上面 IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 0, 1) 设定的一样)
  5. 这时可以给stm32上电,观察调试工具,记录区显示(远程 IP:192.168.0.10:80 与服务器建立连接!);接收区显示(hello字符);客户端列表显示(192.168.0.10:80,为stm32客户端的IP地址和端口号)
  6. 在发送区输入字符串,点击发送,在接收区可以看到客户端返回的数据

有图有真相:

STM32移植lwip之建立tcp客户端_第1张图片


总结:上面只是搭建了最简单的tcp客户端用来收发数据,官方建立tcp客户端的程序将初始化放在了中断里面,这样的好处就是可以随时与服务器进行连接,而上面写的程序没有用到中断,所以必须在上电之前将stm32与pc机用网线连接,并且pc机用调试工具搭建好虚拟服务器,才能够顺利连接上;
tcp客户端的建立很大程度上搭建在tcp服务器的基础上,也比较相似,之后需要多看看lwip源码的解析才能深刻了解内部的机制,共勉~

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