STM32F407VET6 基於FreeRTOS實時操作系統和LwIP協議棧創建TCP客戶端

本文轉載自查看原文 2020-05-21 10:42 1000 STM32

　　在上一篇博客中我們移植好了FreeRTOS + LwIP + LAN8720網卡，現在我們在上一篇博客的工程基礎上創建一個TCP客戶端進行網絡通信。

　　注：如果要自動獲取本地IP地址，那就要使能DHCP功能，在lwipopts.h文件配置。這里我不使用DHCP功能，而是使用靜態IP。

1、工程部分

　　首先創建兩個文件，分別為tcp_client.c、tcp_client.h，然后保存在LwIP\app目錄下，然后在工程中添加tcp_client.c文件。如下圖所示：

2、代碼部分

tcp_client.h

#ifndef __TCP_CLIENT_H
#define __TCP_CLIENT_H

/********************************************************
* 函數功能：獲取TCP客戶端數據列隊句柄
* 形參：無
* 返回值：數據列隊句柄
********************************************************/
void *tcp_client_queue(void);

#endif

tcp_clent.c

#include "FreeRTOS.h"
#include "queue.h"
#include "task.h"

#include "sys_eth.h"
#include "lwip/api.h"
#include "tcp_client.h"

// TCP客戶端接收數據結構
#pragma pack(push, 1)
typedef struct _sTcpClientRxMsg
{
　　unsigned char *pbuf;
　　unsigned int length;
}sTcpClientRxMsg_t;
#pragma pack(pop)

static struct netconn *socket = NULL; // TCP客戶端套接字
static xQueueHandle TcpClientQueue = NULL; // 接收數據列隊
static unsigned char connect_flag = pdFALSE; // TCP客戶端連接標志

/********************************************************
* 函數功能：TCP客戶端數據接收線程
* 形    參：arg：線程形參
* 返回值：無
********************************************************/
static void tcp_client_thread(void *parg)
{
　　sLwipDev_t *psLwipDev = (sLwipDev_t *)parg;

　　while(psLwipDev != NULL)
　　{
　　　　 // 創建一個套接字
  　　　　socket = netconn_new(NETCONN_TCP);
  　　　　if(socket == NULL)
  　　　　{
   　　　　　　vTaskDelay(100);
   　　　　　　continue; // TCP連接創建失敗則從新創建
　　　　 }

  　　　　// 綁定IP端口，並連接服務器
  　　　　ip_addr_t LocalIP = {0};
  　　　　ip_addr_t RemoteIP = {0};
  　　　　IP4_ADDR(&LocalIP, psLwipDev->localip[0], psLwipDev->localip[1], psLwipDev->localip[2], psLwipDev->localip[3]);
　　　　 IP4_ADDR(&RemoteIP, psLwipDev->remoteip[0], psLwipDev->remoteip[1], psLwipDev->remoteip[2], psLwipDev->remoteip[3]);
  　　　　netconn_bind(socket, &LocalIP, psLwipDev->localport); // 綁定本地端口和IP，綁定后使用此IP和端口對外發送
　　　　 if(netconn_connect(socket, &RemoteIP, psLwipDev->remoteport) != ERR_OK) // 連接服務器
　　　　 {
   　　　　　　netconn_delete(socket); // 服務器連接失敗，刪除連接
  　　　　　　 vTaskDelay(100);
  　　　　　　 continue;
  　　　　}

  　　　　err_t recv_err;
  　　　　struct pbuf *q;
　　　　 struct netbuf *recvbuf;
  　　　　socket->recv_timeout = 10;
  　　　　connect_flag = pdTRUE; // 連接標志置位

  　　　　while(connect_flag == pdTRUE)
  　　　　{
   　　　　　　// 接收數據(注：實測每次接收的數據量最大為1460個字節)
   　　　　　　recv_err = netconn_recv(socket, &recvbuf);
   　　　　　　if(recv_err == ERR_OK) // 接收到數據
   　　　　　　{
    　　　　　　　　unsigned int length = 0;
    　　　　　　　　sTcpClientRxMsg_t msg = {0};

   　　　　　　　　 taskENTER_CRITICAL(); // 進入臨界區
    　　　　　　　　{
     　　　　　　　　　　length = recvbuf->p->tot_len;
    　　　　　　　　　　 msg.pbuf = pvPortMalloc(length);
     　　　　　　　　　　if(msg.pbuf != NULL)
    　　　　　　　　　　 {
      　　　　　　　　　　　　for(q = recvbuf->p; q != NULL; q = q->next)
      　　　　　　　　　　　　{
       　　　　　　　　　　　　　　if((msg.length + q->len) > length)
       　　　　　　　　　　　　　　{
        　　　　　　　　　　　　　　　　break; // 緩存不夠，直接退出
       　　　　　　　　　　　　　　}

      　　　　　　　　　　　　　　 unsigned char *pload = (unsigned char *)q->payload;
      　　　　　　　　　　　　　　 for(unsigned int i = 0; i < q->len; i++)
      　　　　　　　　　　　　　　 {
       　　　　　　　　　　　　　　　　 msg.pbuf[msg.length++] = pload[i];
      　　　　　　　　　　　　　　 }
     　　　　　　　　　　　　 }

      　　　　　　　　　　　　netbuf_delete(recvbuf);
     　　　　　　　　　　}
   　　　　　　　　 }
    　　　　　　　　taskEXIT_CRITICAL(); // 退出臨界區
    　　　　　　　　xQueueSend(TcpClientQueue, &msg, 0);
   　　　　　　}
   　　　　　　else if(recv_err == ERR_CLSD) // 服務器主動關閉連接
　　　　　　  {
   　　　　　　　　 tcp_client_reconnect();
   　　　　　　}
  　　　　}

　　　　 // 連接異常
  　　　　netconn_close(socket); // 關閉套接字
  　　　　netconn_delete(socket); // 釋放資源
　　 }
}

/********************************************************
* 函數功能：創建TCP客戶端
* 形    參：ip_msg：IP信息數據結構指針
* 返回值：0=成功
             1=TCP客戶端線程創建失敗
             2=TCP客戶端數據列隊創建失敗
********************************************************/
unsigned int tcp_client_init(void *ip_msg)
{
　　vPortFree(TcpClientQueue);
　　TcpClientQueue = xQueueCreate(50, sizeof(sTcpClientRxMsg_t));
　　if(TcpClientQueue == NULL)
　　{
  　　　　return 2;
　　}

　　// 創建任務，參數：任務函數、任務名稱、任務堆棧大小、任務函數形參、任務優先級、任務句柄
　　 if(xTaskCreate(tcp_client_thread, "tcp_client_thread", 256, ip_msg, 5, NULL) != pdPASS)
　　{
  　　　　return 1; // 創建失敗
　　 }

　　 return 0;
}

/********************************************************
* 函數功能：TCP客戶端重連
* 形    參：無
* 返回值：0=成功
             1=失敗
********************************************************/
unsigned int tcp_client_reconnect(void)
{
　　connect_flag = pdFALSE; // 清除連接標志
　　 if(connect_flag == pdFALSE)
　　{
　　　　 return 0;
　　}
　　else
　　{
  　　　　return 1;
　　}
}

/********************************************************
* 函數功能：獲取TCP客戶端連接狀態
* 形    參：無
* 返回值：0=連接正常
             1=連接異常
********************************************************/
unsigned int tcp_client_connect_status_get(void)
{
　　if(connect_flag == pdFALSE)
　　{
　　　　 return 1;
　　 }
　　else
　　{
  　　　　return 0;
　　}
}

/********************************************************
* 函數功能：TCP客戶端向網口發送數據
* 形    參：pbuf：數據緩存地址
             length：發送數據字節數
* 返回值：0=成功
             1=數據緩存地址為NULL
             2=數據長度錯誤
             3=客戶端未啟動
             4=連接異常
********************************************************/
unsigned int tcp_client_write(const unsigned char *pbuf, unsigned int length)
{
　　unsigned char retry = 5;

　　if(pbuf == NULL)
　　{
  　　　　return 1;
　　 }

　　if(length == 0)
　　 {
  　　　　return 2;
　　 }

　　if(connect_flag == pdFALSE)
　　{
  　　　　return 3;
　　}

　　while(netconn_write(socket, pbuf, length, NETCONN_COPY) != ERR_OK) // 發送數據
　　{
  　　　　vTaskDelay(100);
　　　　 if(--retry == 0)
  　　　　{
   　　　　　　tcp_client_reconnect();
  　　　　　　 return 4;
　　　　 }
　　 }

　　return 0; // 發送成功
}

main.c

#include "stm32f4xx.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"

#include "FreeRTOS.h"
#include "queue.h"
#include "task.h"

#include "sys_eth.h"
#include "tcp_client.h"

// TCP客戶端接收數據結構
#pragma pack(push, 1)
typedef struct _sTcpClientRxMsg
{
　　unsigned char *pbuf;
　　unsigned int length;
}sTcpClientRxMsg_t;
#pragma pack(pop)

static void tcp_client(void *parg)
{
　　sLwipDev_t sLwipDev = {0};
　　sTcpClientRxMsg_t msg = {0};

　　// 以太網、LwIP協議棧初始化
　　eth_default_ip_get(&sLwipDev);
　　 while(eth_init(&sLwipDev) != 0)
　　{
  　　　　vTaskDelay(500);
　　}

　　tcp_client_init(&sLwipDev);

　　while(1)
　　{
　　　　 if(xQueueReceive(tcp_client_queue(), &msg, portMAX_DELAY) == pdPASS)
  　　　　{
   　　　　　　tcp_client_write(msg.pbuf, msg.length);

　　　　　　　vPortFree(msg.pbuf);
　　　　}
　　 }
}

int main(void)
{
　　NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
　　systick_init();

　　 // 參數：任務函數指針、任務名稱、任務棧大小、任務函數形參、任務優先級、任務句柄
　　xTaskCreate(tcp_client, "tcp_client", 512, NULL, 3, NULL); // 創建TCP客戶端任務

　　// 啟動任務調度器
　　vTaskStartScheduler();

　　 return 1; // 運行到此處表示系統異常
}

3、運行結果

　　可以看到運行結果正常。

　　至此TCP客戶端創建完成。

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