STM32F407VET6 基于FreeRTOS实时操作系统和LwIP协议栈创建TCP客户端
在上一篇博客中我们移植好了FreeRTOS + LwIP + LAN8720网卡,现在我们在上一篇博客的工程基础上创建一个TCP客户端进行网络通信。
注:如果要自动获取本地IP地址,那就要使能DHCP功能,在lwipopts.h文件配置。这里我不使用DHCP功能,而是使用静态IP。
1、工程部分
首先创建两个文件,分别为tcp_client.c、tcp_client.h,然后保存在LwIP\app目录下,然后在工程中添加tcp_client.c文件。如下图所示:
2、代码部分
tcp_client.h
#ifndef __TCP_CLIENT_H
#define __TCP_CLIENT_H
#define __TCP_CLIENT_H
/********************************************************
* 函数功能:创建TCP客户端
* 形 参:ip_msg:IP信息数据结构指针
* 返 回 值:0=成功
1=TCP客户端线程创建失败
2=TCP客户端数据列队创建失败
********************************************************/
unsigned int tcp_client_init(void *ip_msg);
/********************************************************
* 函数功能:TCP客户端重连
* 形 参:无
* 返 回 值:0=成功
1=失败
********************************************************/
unsigned int tcp_client_reconnect(void);
/********************************************************
* 函数功能:获取TCP客户端连接状态
* 形 参:无
* 返 回 值:0=连接正常
1=连接异常
********************************************************/
unsigned int tcp_client_connect_status_get(void);
/********************************************************
* 函数功能:TCP客户端向网口发送数据
* 形 参:pbuf:数据缓存地址
length:发送数据字节数
* 返 回 值:0=成功
1=数据缓存地址为NULL
2=数据长度错误
3=客户端未启动
4=连接异常
********************************************************/
unsigned int tcp_client_write(const unsigned char *pbuf, unsigned int length);
/********************************************************
* 函数功能:获取TCP客户端数据列队句柄
* 形 参:无
* 返 回 值:数据列队句柄
********************************************************/
void *tcp_client_queue(void);
#endif
tcp_clent.c
#include "FreeRTOS.h"
#include "queue.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "task.h"
#include "sys_eth.h"
#include "lwip/api.h"
#include "tcp_client.h"
#include "lwip/api.h"
#include "tcp_client.h"
// TCP客户端接收数据结构
#pragma pack(push, 1)
typedef struct _sTcpClientRxMsg
{
unsigned char *pbuf;
unsigned int length;
}sTcpClientRxMsg_t;
#pragma pack(pop)
static struct netconn *socket = NULL; // TCP客户端套接字
static xQueueHandle TcpClientQueue = NULL; // 接收数据列队
static unsigned char connect_flag = pdFALSE; // TCP客户端连接标志
/********************************************************
* 函数功能:TCP客户端数据接收线程
* 形 参:arg:线程形参
* 返 回 值:无
********************************************************/
static void tcp_client_thread(void *parg)
{
sLwipDev_t *psLwipDev = (sLwipDev_t *)parg;
while(psLwipDev != NULL)
{
// 创建一个套接字
socket = netconn_new(NETCONN_TCP);
if(socket == NULL)
{
vTaskDelay(100);
continue; // TCP连接创建失败则从新创建
}
// 绑定IP端口,并连接服务器
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); // 绑定本地端口和IP,绑定后使用此IP和端口对外发送
if(netconn_connect(socket, &RemoteIP, psLwipDev->remoteport) != ERR_OK) // 连接服务器
{
netconn_delete(socket); // 服务器连接失败,删除连接
vTaskDelay(100);
continue;
}
err_t recv_err;
struct pbuf *q;
struct netbuf *recvbuf;
socket->recv_timeout = 10;
connect_flag = pdTRUE; // 连接标志置位
struct pbuf *q;
struct netbuf *recvbuf;
socket->recv_timeout = 10;
connect_flag = pdTRUE; // 连接标志置位
while(connect_flag == pdTRUE)
{
// 接收数据(注:实测每次接收的数据量最大为1460个字节)
recv_err = netconn_recv(socket, &recvbuf);
if(recv_err == ERR_OK) // 接收到数据
{
unsigned int length = 0;
sTcpClientRxMsg_t msg = {0};
taskENTER_CRITICAL(); // 进入临界区
{
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; // 缓存不够,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(); // 退出临界区
xQueueSend(TcpClientQueue, &msg, 0);
}
else if(recv_err == ERR_CLSD) // 服务器主动关闭连接
{
tcp_client_reconnect();
}
}
// 连接异常
netconn_close(socket); // 关闭套接字
netconn_delete(socket); // 释放资源
}
}
{
// 接收数据(注:实测每次接收的数据量最大为1460个字节)
recv_err = netconn_recv(socket, &recvbuf);
if(recv_err == ERR_OK) // 接收到数据
{
unsigned int length = 0;
sTcpClientRxMsg_t msg = {0};
taskENTER_CRITICAL(); // 进入临界区
{
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; // 缓存不够,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(); // 退出临界区
xQueueSend(TcpClientQueue, &msg, 0);
}
else if(recv_err == ERR_CLSD) // 服务器主动关闭连接
{
tcp_client_reconnect();
}
}
// 连接异常
netconn_close(socket); // 关闭套接字
netconn_delete(socket); // 释放资源
}
}
/********************************************************
* 函数功能:创建TCP客户端
* 形 参:ip_msg:IP信息数据结构指针
* 返 回 值:0=成功
1=TCP客户端线程创建失败
2=TCP客户端数据列队创建失败
********************************************************/
unsigned int tcp_client_init(void *ip_msg)
{
vPortFree(TcpClientQueue);
TcpClientQueue = xQueueCreate(50, sizeof(sTcpClientRxMsg_t));
if(TcpClientQueue == NULL)
{
return 2;
}
// 创建任务,参数:任务函数、任务名称、任务堆栈大小、任务函数形参、任务优先级、任务句柄
if(xTaskCreate(tcp_client_thread, "tcp_client_thread", 256, ip_msg, 5, NULL) != pdPASS)
{
return 1; // 创建失败
}
return 0;
}
}
/********************************************************
* 函数功能:获取TCP客户端数据列队句柄
* 形 参:无
* 返 回 值:数据列队句柄
********************************************************/
void *tcp_client_queue(void)
{
return TcpClientQueue;
}
/********************************************************
* 函数功能:TCP客户端重连
* 形 参:无
* 返 回 值:0=成功
1=失败
********************************************************/
unsigned int tcp_client_reconnect(void)
{
connect_flag = pdFALSE; // 清除连接标志
if(connect_flag == pdFALSE)
{
return 0;
}
else
{
return 1;
}
}
/********************************************************
* 函数功能:获取TCP客户端连接状态
* 形 参:无
* 返 回 值:0=连接正常
1=连接异常
********************************************************/
unsigned int tcp_client_connect_status_get(void)
{
if(connect_flag == pdFALSE)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
/********************************************************
* 函数功能:TCP客户端向网口发送数据
* 形 参:pbuf:数据缓存地址
length:发送数据字节数
* 返 回 值:0=成功
1=数据缓存地址为NULL
2=数据长度错误
3=客户端未启动
4=连接异常
********************************************************/
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) // 发送数据
{
vTaskDelay(100);
if(--retry == 0)
{
tcp_client_reconnect();
return 4;
}
}
return 0; // 发送成功
}
main.c
#include "stm32f4xx.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "queue.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "task.h"
#include "sys_eth.h"
#include "tcp_client.h"
#include "tcp_client.h"
// TCP客户端接收数据结构
#pragma pack(push, 1)
typedef struct _sTcpClientRxMsg
{
unsigned char *pbuf;
unsigned int length;
}sTcpClientRxMsg_t;
#pragma pack(pop)
#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};
// 以太网、LwIP协议栈初始化
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();
// 参数:任务函数指针、任务名称、任务栈大小、任务函数形参、任务优先级、任务句柄
xTaskCreate(tcp_client, "tcp_client", 512, NULL, 3, NULL); // 创建TCP客户端任务
// 启动任务调度器
vTaskStartScheduler();
return 1; // 运行到此处表示系统异常
}
}
3、运行结果
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1881908/202005/1881908-20200521102823794-1425089733.png)
可以看到运行结果正常。
至此TCP客户端创建完成。
不但要知其然,还要知其所以然