W6100-EVB-PICO 做TCP Server进行回环测试（六）

news2024/12/24 9:22:48

前言

        上一章我们用W6100-EVB-PICO开发板做TCP 客户端连接服务器进行数据回环测试，那么本章将用开发板做TCP服务器来进行数据回环测试。

TCP是什么？什么是TCP Server？能干什么？

        TCP (Transmission Control Protocol) 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输协议，用于在计算机网络上传输数据。TCP Server是指TCP网络服务的服务器端连接，用于接收客户端的连接请求并建立连接，实现网络数据的交互。
        TCP Server的主要作用是监听客户端的连接请求，并建立与管理连接，实现数据的可靠传输。通过TCPServer，多个客户端可以同时与服务器建立连接，实现数据的多点传输。
在TCP Server中，服务器程序需要指定监听的端口号，并使用TCP协议与客户端建立连接。一旦有客户端连接进来，服务器程序就会为每个客户端建立一个单独的连接，并通过数据流对象 (NetworkStream) 与客广端进行数据交互。
        因此，TCP Server可以帮助设备实现多点数据交互，是设备联网通信的重要方式之一。在工业自动化、物联网、智能家居等应用中，TCP Server被广泛使用。

连接方式

使开发板和我们的电脑处于同一网段：

  • 开发板（设备）通过交叉线直连主机（PC）
  •  开发板和主机都接在路由器LAN口

测试工具

  • 网络调试工具（任意）
  • wireshark抓包工具

回环测试

1.相关代码

如下所示，tcp服务端的回环测试函数需要我们传入三个参数：socket端口号、收发数据的缓存和端口，与做tcp客户端实现思路一样（可参考上一章内容），即通过Switch状态机轮询socket状态进行相应处理，不同的是在初始化socket端口后不再是连接服务器，而是开启端口监听。

因为W6100这款以太网芯片支持IPv6，因此在回环模式上有着不同选择，相应地处理上也会根据模式分别进行处理，这里选择IPv4模式进行回环测试。

int32_t loopback_tcps(uint8_t sn, uint8_t* buf, uint16_t port, uint8_t loopback_mode)
{
    int32_t ret;
    datasize_t sentsize=0;
    int8_t status,inter;
    uint8_t tmp = 0;
    datasize_t received_size;
    uint8_t arg_tmp8;
    uint8_t* mode_msg;
    uint8_t dip[16];
    uint16_t dport;
    if(loopback_mode == AS_IPV4)
    {
       mode_msg = msg_v4;
    }else if(loopback_mode == AS_IPV6)
    {
       mode_msg = msg_v6;
    }else
    {
       mode_msg = msg_dual;
    }
    #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
        uint8_t dst_ip[16], ext_status;
        uint16_t dst_port;
    #endif
        getsockopt(sn, SO_STATUS, &status);
        switch(status)
        {
        case SOCK_ESTABLISHED :
            ctlsocket(sn,CS_GET_INTERRUPT,&inter);
            if(inter & Sn_IR_CON)
            {
            #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                getsockopt(sn,SO_DESTIP,dst_ip);
                getsockopt(sn,SO_EXTSTATUS, &ext_status);
                if(ext_status & TCPSOCK_MODE){
                    //IPv6
                    printf("%d:Peer IP : %04X:%04X", sn, ((uint16_t)dst_ip[0] << 8) | ((uint16_t)dst_ip[1]),
                            ((uint16_t)dst_ip[2] << 8) | ((uint16_t)dst_ip[3]));
                    printf(":%04X:%04X", ((uint16_t)dst_ip[4] << 8) | ((uint16_t)dst_ip[5]),
                            ((uint16_t)dst_ip[6] << 8) | ((uint16_t)dst_ip[7]));
                    printf(":%04X:%04X", ((uint16_t)dst_ip[8] << 8) | ((uint16_t)dst_ip[9]),
                            ((uint16_t)dst_ip[10] << 8) | ((uint16_t)dst_ip[11]));
                    printf(":%04X:%04X, ", ((uint16_t)dst_ip[12] << 8) | ((uint16_t)dst_ip[13]),
                            ((uint16_t)dst_ip[14] << 8) | ((uint16_t)dst_ip[15]));
                }else
                {
                    //IPv4
                    //getSn_DIPR(sn,dst_ip);
                    printf("%d:Peer IP : %.3d.%.3d.%.3d.%.3d, ",
                            sn, dst_ip[0], dst_ip[1], dst_ip[2], dst_ip[3]);
                }
                getsockopt(sn,SO_DESTPORT,&dst_port);
                printf("Peer Port : %d\r\n", dst_port);
            #endif
                arg_tmp8 = Sn_IR_CON;
                ctlsocket(sn,CS_CLR_INTERRUPT,&arg_tmp8);
            }
            getsockopt(sn,SO_RECVBUF,&received_size);

            if(received_size > 0){
                if(received_size > DATA_BUF_SIZE) received_size = DATA_BUF_SIZE;
                ret = recv(sn, buf, received_size);
                getsockopt(sn,SO_DESTIP,dip);
                getsockopt(sn,SO_DESTPORT,&dport);
                printf("from the client with ip [%d.%d.%d.%d] - port [%d].\n",dip[0],dip[1],dip[2],dip[3],dport);
                printf("recv: %s",buf);
                if(ret <= 0) return ret;      // check SOCKERR_BUSY & SOCKERR_XXX. For showing the occurrence of SOCKERR_BUSY.
                received_size = (uint16_t) ret;
                sentsize = 0;

                while(received_size != sentsize)
                {
                    ret = send(sn, buf+sentsize, received_size-sentsize);
                    if(ret < 0)
                    {
                        close(sn);
                        return ret;
                    }
                    sentsize += ret; // Don't care SOCKERR_BUSY, because it is zero.
                }
            }
            break;
        case SOCK_CLOSE_WAIT :
            #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                printf("%d:CloseWait\r\n",sn);
            #endif
            getsockopt(sn, SO_RECVBUF, &received_size);
            if(received_size > 0) // Don't need to check SOCKERR_BUSY because it doesn't not occur.
            {
                if(received_size > DATA_BUF_SIZE) received_size = DATA_BUF_SIZE;
                ret = recv(sn, buf, received_size);

                if(ret <= 0) return ret;      // check SOCKERR_BUSY & SOCKERR_XXX. For showing the occurrence of SOCKERR_BUSY.
                received_size = (uint16_t) ret;
                sentsize = 0;

                while(received_size != sentsize)
                {
                    ret = send(sn, buf+sentsize, received_size-sentsize);
                    if(ret < 0)
                    {
                        close(sn);
                        return ret;
                    }
                    sentsize += ret; // Don't care SOCKERR_BUSY, because it is zero.
                }
            }

            if((ret = disconnect(sn)) != SOCK_OK) return ret;
                #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                    printf("%d:Socket Closed\r\n", sn);
                #endif
            break;
        case SOCK_INIT :
            if( (ret = listen(sn)) != SOCK_OK) return ret;
                #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                    printf("%d:Listen, TCP server loopback, port [%d] as %s\r\n", sn, port, mode_msg);
                #endif
                    printf("%d:Listen, TCP server loopback, port [%d] as %s\r\n", sn, port, mode_msg);
            break;
        case SOCK_CLOSED:
            #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                printf("%d:TCP server loopback start\r\n",sn);
            #endif
                switch(loopback_mode)
                {
                case AS_IPV4:
                    tmp = socket(sn, Sn_MR_TCP4, port, SOCK_IO_NONBLOCK);
                    break;
                case AS_IPV6:
                    tmp = socket(sn, Sn_MR_TCP6, port, SOCK_IO_NONBLOCK);
                    break;
                case AS_IPDUAL:
                    tmp = socket(sn, Sn_MR_TCPD, port, SOCK_IO_NONBLOCK);
                    break;
                default:
                    break;
                }
                if(tmp != sn)    /* reinitialize the socket */
                {
                    #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                        printf("%d : Fail to create socket.\r\n",sn);
                    #endif
                    return SOCKERR_SOCKNUM;
                }
            #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                printf("%d:Socket opened[%d]\r\n",sn, getSn_SR(sn));
                sock_state[sn] = 1;
            #endif
            break;
        default:
            break;
        }
    return 1;
}

主函数就比较简单，在此之前我们先声明socket端口号和所用最大的缓存大小，不做分片处理默认为2KB；然后初始化网络信息、目标IP地址和目标端口，最后在while循环里调用loopback_tcps并传入相应参数即可。

注意：这里的本地端口选择尽量避免使用特殊端口，这里使用8080；如下所示。

#define SOCKET_ID 0
#define ETHERNET_BUF_MAX_SIZE (1024 * 2)

void network_init(void);

wiz_NetInfo net_info = {
    .mac = {0x00, 0x08, 0xdc, 0x16, 0xed, 0x2e},
    .ip = {192, 168, 1, 10},
    .sn = {255, 255, 255, 0},
    .gw = {192, 168, 1, 1},
    .dns = {8, 8, 8, 8},
    .ipmode = NETINFO_STATIC_V4};
wiz_NetInfo get_info;
static uint8_t ethernet_buf[ETHERNET_BUF_MAX_SIZE] = {0,};
static uint16_t local_port = 8080;

int main()                                                          
{   
    stdio_init_all();
    sleep_ms(2000);
    network_init();

    while(true)
    {
        loopback_tcps(SOCKET_ID, ethernet_buf, local_port, AS_IPV4);
        sleep_ms(500);
    }
    

}

void network_init(void)
{
    uint8_t temp;
    wizchip_initialize();
     printf("W6100 tcp server example.\r\n");
    sleep_ms(2000);
     /* Determine the network lock register status */
    if(!ctlwizchip(SYS_NET_LOCK, &temp))
    {   
        printf("unlock.\n");
        NETUNLOCK();
    }
    wizchip_setnetinfo(&net_info);
    print_net_info(&get_info);
    sleep_ms(2000);   
}

2.测试现象

我们编译烧录后，打开串行监视器，可以看到我们开发板通过串口回显的网络配置信息，然后我们打开网络调试工具，配置为TCP Client模式；远程IP地址和远程端口为我们开发板的本地IP和端口，然后点击连接，并发送数据测试；可以看到串口打印的信息，我们电脑作为客户端成功连接并收到开发板回传的数据。

我们也可以在打开wireshark抓包工具，输入命令<ip.addr == 192.168.1.10 and tcp>过滤数据包（IP地址改成自己电脑的，也即开发板设置的目标IP地址）；我这里先关闭网络调试助手，然后又打开，接着发送0~9十个阿拉伯数字，可以通过抓包工具十分清楚明了的看到具体交互过程，如下图所示。

 相关链接：

本章相关例程链接https://gitee.com/wiznet-hk/example-of-w6100-evb-pico.gitwireshark抓包工具下载链接https://www.wireshark.org/download.html

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