【小狂系列】跟着小狂玩ESP32之TCP客户端篇

本帖最后由 3guoyangyang7 于 2016-11-5 16:31 编辑

Lwip小狂是好几年前接触，突然玩到ESP32又接触到Lwip感觉特别亲切，哈哈，我当时的毕业设计也是关于Lwip的，哈哈。小狂在前边的帖子中已经说了TCP客户端这一块跟ESP32已经没有什么卵关系了，玩到网络层之后基本上控制权都交给了Lwip了，所以一旦玩到Lwip就不要说什么没有API怎么怎么样了，直接参考Lwip的资料一票票，推荐两本书，都是老衲五木的书，一本是《嵌入式网络那些事:LwIP协议深度剖析与实战演练》另一本是《嵌入式网络那些事—STM32物联实战》讲得都不错，小狂也在研读，要学的东西太多，只能一步步慢慢消化。小狂基于TCP客户端是从原子的探索者移植过来的，下边会慢慢分析，听小狂一一道来，哈哈。

一、概念分析

玩过TCP的童鞋可以跳过这一段，小狂不讲解TCP里边协议的内容，那些太高大上，也不是一句两句话就能解释清楚的，就是说明一下什么叫TCP客户端。

简单介绍一下TCP，TCP是一种面向连接的、可靠的、基于IP的传输层协议，面向连接义务这两个使用TCP的应用在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。当应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，TCP则吧数据流分割成适当长度的报文段，最大传输段大小（MSS）通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元（MTU）限制。之后TCP把数据包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端的TCP层。（这一段是我抄的，那么专业的话，小狂写不出来，哈哈）

下面就说说TCP客户端，一般有客户端就有服务端，对，没错，举个不恰当的例子，你可以吧服务端当做一个店铺，这个店铺有地址，和名字，我们可以把地址理解为客户端的ip地址，名字理解为开放的窗口，就是端口号。客户端从字面意思上来看就是就是客户吗，服务端一直在那，客户有需求就区联系服务端就这样，不知道这样说会不会把大家说迷糊，说白了服务端就是一直等待客户端的到来，连接发送消息，然后断开连接就这样。

一般客户端的使用步骤如下。
1、首先创建一个TCP socket 就是传说中的套接字
2、连接到TCP服务端
3、发送或者接收数据
4、关闭连接
二、代码分析

在这里没有用到Lwip基本的socket API而是用了更为简单的协议栈接口，就是NETCONN编程接口，就把用到的几个函数一一讲解，主要参考的就是《嵌入式网络那些事:LwIP协议深度剖析与实战演练》。有想更深入了解的小伙伴可以去耍一耍。

1、netconn_new

这个函数的功能就是申请一个新的netbuf空间，这里不会分配任何数据空间，不指向任何的pbuf，真正的数据存储区域需要通过调用netbuf_alloc来分配。

调用netconn_new函数申请一个TCP连接结构。
2、netconn_connect

netconn_connect(struct netconn *conn, const ip_addr_t *addr, u16_t port)，是其函数原型，功能是连接服务器，他将连接结构与目的IP地址的addr和目的的端口号进行绑定，当作为tcp客户端程序时，调用该函数会导致连接握手过程的产生。

err = netconn_connect(tcp_clientconn,&server_ipaddr,server_port);

tcp_clientconn，是上一步申请的netbuf的连接结构，server_ipaddr为服务器的IP地址，IP4_ADDR(&(server_ipaddr.u_addr.ip4),172, 26 , 149, 1);这句话是给server_ipaddr赋值服务器的地址。server_port是服务器开放的端口号。

3、netconn_delete

这个函数的功能是删除一个连接结构netconn，如果函数调用时双方仍然处于连接状态，相应连接将被关闭；对于TCP连接，函数执行主动关闭，内核完成剩余的断开握手过程，因此对于TCP连接来说，执行这个函数后，内核中的TCP控制块并没有立即被删除，内核将在连接完全断开或者超时后删除控制块。

4、netconn_getaddr

这个函数的目的是获得一个连接结构netconn中的源IP地址和源端口号，或者目的IP地址和目的端口号，IP地址信息存在addr中，端口信息保存在port中，参数local指明是获得源地址信息还是目的地址信息，当为1时表示本地，即源地址信息，也即连接的本地IP地址和本地端口号。

5、netconn_write

该函数用于稳定的TCP连接上发送数据，参数dataptr和size分别指出了待发送数据的起始地址和长度，该函数并不要求用户将数据封装在netbuf中，对于数据长度也没有限制，内核将直接处理这些数据，将他们封装在pbuf中，并挂在TCP的发送队列中。

6、netconn_recv

该函数是从连接的recvmbox邮箱中接收数据包，可用于TCP连接，也可用于UDP连接，函数会一直阻塞，直到从邮箱中获得数据消息，连接数据都封装在netbuf中，如果从邮箱中接收到一条空小小，表示地方已经关闭当前的连接，应用程序也应该关闭这个无效的连接。

7、netconn_close

该函数的功能是关闭一个TCP连接，该函数调用会引起一个FIN握手包的发送，成功发送后，函数便返回，而后剩余的断开握手操作由内核自动完成，用户程序不用关系。主义干函数只是断开一个连接，但不会删除连接机构netconn，用户应调用函数Netconn_delete删除连接结构占用的内存空间，否则会造成内存泄漏。

8、总体代码实现

代码就不一一解释了，上边的内容已经把能解释的东西全部解释完了，就说实现了什么功能首先建立了一个tcp的连接体，然后接入客户端，判断是否接入成功，如果成功的话就获取设备的IP地址，否则的话就删除连接体，没1S发送一次数据，发送完成后判断是否服务端发来数据，如果有就清空接收数组，遍历整个pbuf链表，判断拷贝的数据是否大于数组剩余的空间，如果大于就只拷贝剩余空间的数据，如果不大于就拷贝所有的数据。如果服务端关闭连接就关闭连接，删除连接体。

三、结果

设置网络调试助手为TCP服务器，输入服务器的IP地址，这个一般是你电脑的地址

点击连接，就会收到ESP32发送的数据

然后我们发送数据，看串口是否打印出来

四、总结

至此，关于ESP32的客户端都搞定了，写帖子比较累，更何况小狂写的全是原创，看到的小伙伴就留个脚步吧，给小狂支持，谢谢大家，下一篇TCP 服务器。再次感谢，求分，求支持，求打赏，哈哈。