在LwIP中，`tcp_recved()`、`tcp_sndbuf()` 和 `tcp_write()`三个函数详细用法及示例

在LwIP中，tcp_recved()、tcp_sndbuf() 和 tcp_write() 是TCP协议栈的核心函数，用于管理接收和发送数据流。以下是它们的详细用法及示例：

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1. tcp_recved()

功能

• 通知协议栈已处理接收数据：当应用层从接收缓冲区读取数据后，需调用此函数更新TCP接收窗口（Window Size），允许对端继续发送数据。
• 流量控制：避免接收缓冲区溢出，确保TCP滑动窗口机制正常工作。

函数原型

void tcp_recved(struct tcp_pcb *pcb, u16_t len);

• 参数：
  • pcb：指向当前TCP连接的tcp_pcb结构体。
  • len：应用层已处理的数据长度（字节）。
• 调用时机：在接收回调函数（如tcp_recv()注册的回调）中处理完数据后调用。

示例

err_t my_recv_callback(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *p, err_t err) {
    if (p != NULL) {
        // 处理接收到的数据（例如拷贝到应用缓冲区）
        process_data(p->payload, p->len);
        
        // 通知协议栈已处理数据长度
        tcp_recved(pcb, p->tot_len);
        
        // 释放pbuf
        pbuf_free(p);
    } else if (err == ERR_OK) {
        // 对端关闭连接
        tcp_close(pcb);
    }
    return ERR_OK;
}

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2. tcp_sndbuf()

功能

• 获取发送缓冲区剩余空间：返回当前TCP连接发送缓冲区中可用的字节数。
• 避免发送阻塞：在调用tcp_write()前检查可用空间，防止因缓冲区不足导致写入失败。

函数原型

u16_t tcp_sndbuf(struct tcp_pcb *pcb);

• 参数：
  • pcb：指向当前TCP连接的tcp_pcb结构体。
• 返回值：发送缓冲区剩余可用字节数。

示例

void send_data(struct tcp_pcb *pcb, const char *data, u16_t len) {
    // 检查发送缓冲区剩余空间
    u16_t available = tcp_sndbuf(pcb);
    if (available < len) {
        // 空间不足，等待或分片发送
        len = available;
    }
    
    // 写入数据到发送缓冲区
    err_t err = tcp_write(pcb, data, len, TCP_WRITE_FLAG_COPY);
    if (err == ERR_OK) {
        // 触发数据发送
        tcp_output(pcb);
    } else {
        // 处理错误（如ERR_MEM）
    }
}

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3. tcp_write()

功能

• 将数据写入发送缓冲区：将应用层数据提交到TCP发送缓冲区，等待协议栈发送。
• 数据分片：自动根据MSS（最大报文段长度）分片，或通过标志控制立即发送。

函数原型

err_t tcp_write(struct tcp_pcb *pcb, const void *data, u16_t len, u8_t flags);

• 参数：
  • pcb：指向当前TCP连接的tcp_pcb结构体。
  • data：待发送数据的指针。
  • len：数据长度（字节）。
  • flags：控制标志，常用值：
    • TCP_WRITE_FLAG_COPY：复制数据到内部缓冲区（默认推荐）。
    • TCP_WRITE_FLAG_MORE：提示后续还有数据，延迟发送（结合tcp_output()触发）。
• 返回值：
  • ERR_OK：写入成功。
  • ERR_MEM：缓冲区不足。
  • ERR_CONN：连接已关闭。

示例

// 发送HTTP响应
const char *response = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Length: 5\r\n\r\nHello";
u16_t resp_len = strlen(response);

// 检查发送缓冲区空间
if (tcp_sndbuf(pcb) >= resp_len) {
    // 写入数据并立即发送
    err_t err = tcp_write(pcb, response, resp_len, TCP_WRITE_FLAG_COPY);
    if (err == ERR_OK) {
        tcp_output(pcb); // 立即发送数据
    }
}

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三函数协作流程

1. 接收数据：
   • 在tcp_recv()回调中处理数据 → 调用tcp_recved()更新窗口。
2. 发送数据：
   • 调用tcp_sndbuf()检查空间 → 调用tcp_write()写入数据 → 调用tcp_output()触发发送。

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常见问题与解决

1. 数据发送不出去

• 原因：未调用tcp_output()，数据滞留在缓冲区。
• 解决：写入后显式调用tcp_output()或使用TCP_WRITE_FLAG_MORE标志。

2. 接收端停滞

• 原因：未调用tcp_recved()，接收窗口未更新。
• 解决：处理完数据后立即调用tcp_recved()。

3. 发送返回ERR_MEM

• 原因：发送缓冲区满。
• 解决：分片发送或注册tcp_sent()回调，在缓冲区空闲时重试。

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完整示例（TCP Echo服务器）

err_t echo_recv(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *p, err_t err) {
    if (p != NULL) {
        // 回传接收到的数据
        tcp_write(pcb, p->payload, p->len, TCP_WRITE_FLAG_COPY);
        tcp_output(pcb);
        
        // 通知协议栈已处理数据
        tcp_recved(pcb, p->len);
        pbuf_free(p);
    } else if (err == ERR_OK) {
        tcp_close(pcb);
    }
    return ERR_OK;
}

// 初始化TCP服务器
void tcp_server_init() {
    struct tcp_pcb *pcb = tcp_new();
    tcp_bind(pcb, IP_ADDR_ANY, 8080);
    tcp_listen(pcb);
    tcp_accept(pcb, [](void *arg, struct tcp_pcb *newpcb, err_t err) {
        tcp_recv(newpcb, echo_recv);
        return ERR_OK;
    });
}

通过合理使用这三个函数，可以确保LwIP TCP通信的稳定性和效率。