前面重點(diǎn)對Client的創(chuàng)建方式及使用方式進(jìn)行了介紹，本節(jié)通過Server實(shí)驗(yàn)對TCP通信過程進(jìn)行一次介紹。

在TCP/IP協(xié)議中，傳輸層及以下層的機(jī)制是由內(nèi)核提供的。應(yīng)用層由用戶提供，應(yīng)用層程序?qū)νㄐ艛?shù)據(jù)進(jìn)行解析處理，傳輸層及以下層處理通信的細(xì)節(jié)（將數(shù)據(jù)從一端傳入另外一端）。應(yīng)用層數(shù)據(jù)通過協(xié)議棧發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，每層協(xié)議都要增加一個(gè)數(shù)據(jù)部首（header），進(jìn)行一次封裝。其中不同的協(xié)議層對數(shù)據(jù)包有不同的稱謂，在傳輸層叫段（segment），在網(wǎng)絡(luò)層叫做數(shù)據(jù)報(bào)（datagram），在鏈路層稱為幀（frame）。

在通信過程中，發(fā)送端執(zhí)行以下動作：首先程序進(jìn)行編碼，確定通信的建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間。接著建立TCP連接，TCP根據(jù)應(yīng)用指示負(fù)責(zé)建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)及斷開連接。TCP首部包括源端口號和目標(biāo)端口號、序號和校驗(yàn)和，加完首部后數(shù)據(jù)包繼續(xù)往下傳遞到IP層，IP層加上IP首部包括地址等信息用于尋址操作，之后將數(shù)據(jù)繼續(xù)往下傳遞附加數(shù)據(jù)鏈路層首部。最后發(fā)送時(shí)的分組數(shù)據(jù)包會加上以太網(wǎng)包尾（用于循環(huán)冗余校驗(yàn)）。

主機(jī)端：收到數(shù)據(jù)包后會在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中找到MAC地址，判斷是否為自己的數(shù)據(jù)包，如果不是則丟棄。如果是傳遞給IP層處理，以此類推，不斷往上傳遞到TCP層。在TCP層通過校驗(yàn)和判斷數(shù)據(jù)是否損壞，然后檢查是否按序號接收數(shù)據(jù)，最后檢查端口號。處理完成這一切后數(shù)據(jù)包繼續(xù)往上層發(fā)送，即應(yīng)用層。如果出現(xiàn)主機(jī)空間已滿等情況，主機(jī)則會發(fā)送“處理異?！蓖ㄖl(fā)送端。

實(shí)驗(yàn)使用MB-039開發(fā)板，在工程中使用LwIP+FreeRTOS，實(shí)驗(yàn)展示如何制作一個(gè)TCP Server，并收發(fā)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)使用到的硬件如下：

如圖是MB-039（完整原理圖可以通過MM32官網(wǎng)下載）的ETH部分。

各個(gè)信號引腳對應(yīng)如下：

在進(jìn)行Server實(shí)驗(yàn)前，我們先了解需要使用到的API：

1）netconn_bind ()

2）netconn_listen ()

3）netconn_accept ()

以下分API展開介紹：

01、netconn_bind ()

從源碼中可以看出其主要功能：為conn（服務(wù)器端）綁定地址與端口號。

err_t netconn_bind(struct netconn* conn, const ip_addr_t* addr, u16_t port)
{
    API_MSG_VAR_DECLARE(msg);
    err_t err;

    LWIP_ERROR("netconn_bind: invalid conn", (conn != NULL), return ERR_ARG;);
#if LWIP_IPV4
    /* Don't propagate NULL pointer (IP_ADDR_ANY alias) to subsequent functions */
    if (addr == NULL) {
        addr = IP4_ADDR_ANY;
    }
#endif /* LWIP_IPV4 */
#if LWIP_IPV4    LWIP_IPV6
    if ((netconn_get_ipv6only(conn) == 0)   
            ip_addr_cmp(addr, IP6_ADDR_ANY)) {
        addr = IP_ANY_TYPE;
    }
#endif /* LWIP_IPV4    LWIP_IPV6 */
    API_MSG_VAR_ALLOC(msg);
    API_MSG_VAR_REF(msg).conn = conn;
    API_MSG_VAR_REF(msg).msg.bc.ipaddr = API_MSG_VAR_REF(addr);
    API_MSG_VAR_REF(msg).msg.bc.port = port;
    err = netconn_apimsg(lwip_netconn_do_bind,  API_MSG_VAR_REF(msg));
    API_MSG_VAR_FREE(msg);
    return err;
}

02、netconn_listen ()

netconn_listen指向的函數(shù)是：netconn_listen_with_backlog，作用：使服務(wù)器進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)，等待遠(yuǎn)端的連接請求。

err_t netconn_listen_with_backlog(struct netconn* conn, u8_t backlog)
{
#if LWIP_TCP
    API_MSG_VAR_DECLARE(msg);
    err_t err;

    /* This does no harm. If TCP_LISTEN_BACKLOG is off, backlog is unused. */
    LWIP_UNUSED_ARG(backlog);

    LWIP_ERROR("netconn_listen: invalid conn", (conn != NULL), return ERR_ARG;);

    API_MSG_VAR_ALLOC(msg);
    API_MSG_VAR_REF(msg).conn = conn;
#if TCP_LISTEN_BACKLOG
    API_MSG_VAR_REF(msg).msg.lb.backlog = backlog;
#endif /* TCP_LISTEN_BACKLOG */
    err = netconn_apimsg(lwip_netconn_do_listen,  API_MSG_VAR_REF(msg));
    API_MSG_VAR_FREE(msg);
    return err;
#else /* LWIP_TCP */
    LWIP_UNUSED_ARG(conn);
    LWIP_UNUSED_ARG(backlog);
    return ERR_ARG;
#endif /* LWIP_TCP */
}

03、netconn_accept ()

netconn_accept（代碼較長，這里不進(jìn)行粘貼）用于TCP服務(wù)器中，等待著遠(yuǎn)端主機(jī)的連接請求，并且建立一個(gè)新的TCP連接，在調(diào)用這個(gè)函數(shù)之前需要通過調(diào)用 listen()函數(shù)讓服務(wù)器進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)。accept()函數(shù)的調(diào)用會阻塞應(yīng)用線程直至與遠(yuǎn)程主機(jī)建立TCP連接。參數(shù)addr是一個(gè)返回結(jié)果參數(shù)，它的值由accept()函數(shù)設(shè)置，其實(shí)就是遠(yuǎn)程主機(jī)的地址與端口號等信息，當(dāng)新的連接已經(jīng)建立后，遠(yuǎn)端主機(jī)的信息將保存在連接句柄中，能夠標(biāo)識連接對象。

了解了以上3個(gè)API，我們開始創(chuàng)建Server工程：

static void server(void* thread_param)
{
    struct netconn* conn, *newconn;
    err_t err;
    LWIP_UNUSED_ARG(arg);

#if LWIP_IPV6
    conn = netconn_new(NETCONN_TCP_IPV6);
    netconn_bind(conn, IP6_ADDR_ANY, LOCAL_PORT);         
#else /* LWIP_IPV6 */
    conn = netconn_new(NETCONN_TCP);               //①
    netconn_bind(conn, IP_ADDR_ANY, LOCAL_PORT);      //②
#endif /* LWIP_IPV6 */
    LWIP_ERROR("tcpecho: invalid conn", (conn != NULL), return;);

    printf("The local port number is%dnn", LOCAL_PORT);
    netconn_listen(conn);                              //③
    while (1) {
        err = netconn_accept(conn,  newconn);         //④
        if (err == ERR_OK) {
            struct netbuf* buf;
            void* data;
            u16_t len;

            while ((err = netconn_recv(newconn,  buf)) == ERR_OK) {    //⑤
                do {
                    netbuf_data(buf,  data,  len);
                    err = netconn_write(newconn, data, len, NETCONN_COPY);  //⑥
                } while (netbuf_next(buf) >= 0);
                netbuf_delete(buf);                 //⑦
            }
            netconn_close(newconn);         //⑧
            netconn_delete(newconn);        //⑨
        }
    }
}

1、申請一個(gè)連接結(jié)構(gòu)，指定參數(shù)是NETCONN_TCP，即TCP連接

2、綁定本地的IP地址與端口號

3、使TCP服務(wù)器進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)

4、處理客戶端的連接請求，當(dāng)只有當(dāng)有客戶端發(fā)送連接請求的時(shí)候才會處理，否則將進(jìn)入阻塞態(tài)，而客戶端的信息保存在newconn連接結(jié)構(gòu)中

5、接收數(shù)據(jù)，并裝填進(jìn)buf

6、對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（指定為不拷貝方式NETCONN_COPY）

7、釋放數(shù)據(jù)空間

8、主動關(guān)閉客戶端的連接

9、釋放newconn空間

到這里已經(jīng)完成了工程的創(chuàng)建，看一下PC的IP地址，設(shè)備需要處于同一網(wǎng)段，以方便測試。

打開命令行窗口輸入：ipconfig

PC的地址為：192.168.105.34，在sys_arch.h文件中對DEST_IP_ADDR0 、DEST_IP_ADDR1、DEST_IP_ADDR2、DEST_IP_ADDR3進(jìn)行修改，DEST_PORT 隨意修改。

#define LOCAL_PORT                 2021

#define IP_ADDR0                   192
#define IP_ADDR1                   168
#define IP_ADDR2                   105
#define IP_ADDR3                   21

將程序下載入開發(fā)板中，使用NetAssist進(jìn)行如下設(shè)置：

1）協(xié)議設(shè)置，此時(shí)設(shè)備為Server，則PC為Client

2）設(shè)置遠(yuǎn)程主機(jī)地址（即設(shè)備地址）

3）端口號

點(diǎn)擊連接，若提示連接失敗，則Ping一下開發(fā)板地址，可以正常Ping通則檢查端口號；如果無法Ping通則需要對工程進(jìn)行檢查。

任意輸入字符進(jìn)行發(fā)送。

通過上圖可以觀察到發(fā)送成功，并且設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)一致，表明實(shí)驗(yàn)成功。實(shí)驗(yàn)程序請登錄我們的官網(wǎng)下載MM32F3270 SDK，工程路徑如下：~MM32F3270_Lib_Samples_V0.90Demo_appEthernet_DemoETH_RTOSFreertos_Server。

來源：靈動MM32MCU


審核編輯：湯梓紅