【STM32H7】第8章 ThreadX NetXDUO之TCP服务器

【STM32H7】第8章 ThreadX NetXDUO之TCP服务器
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第8章 ThreadX NetXDUO之TCP服务器

本章节为大家讲解NetXDUO的TCP服务器实现，学习本章节前，务必要优先学习第7章TCP传输控制协议基础知识。有了这些基础知识之后，再搞本章节会有事半功倍的效果。

8.1 初学者重要提示

8.2 TCP服务器API函数

8.3 TCP服务器的实现方法

8.4 网络调试助手和板子的调试操作步骤

8.5 实验例程说明

8.6 总结

8.1 初学者重要提示

1、学习本章节前，务必保证已经学习了第7章的基础知识。

2、本章要掌握的函数稍多，可以先学会基本的使用，然后再深入了解这些函数使用时的注意事项，争取达到熟练使用。

3、 socket和监听的关系：
- 创建的一个socket只能创建一个监听。
- 创建的一个socket不能够监听多个。
- 创建多个socket可以创建多个监听。
- 创建多个socket可以仅创建一个监听。
8.2 TCP服务器API函数

下面一张图说明ThreadX NetXDUO TCP Socket的各种API玩法：

8.2.1 函数nx_system_initialize

函数原型：

VOID nx_system_initialize(VOID);

函数描述：

NetXDUO初始化，所有其它功能调用之前必须优先调用此函数。

8.2.2 函数nx_packet_pool_create

函数原型：
```
UINT nx_packet_pool_create(
                          NX_PACKET_POOL *pool_ptr,
                          CHAR *name,
                          ULONG payload_size,
                          VOID *memory_ptr,
                          ULONG memory_size);                 
```
函数描述：

此函数用于数据包内存池创建

函数参数：
1. 第1个参数是内存池控制块的地址。
2. 第2个参数是内存池名字。
3. 第3个参数是内存池中每个数据包的字节数。此值必须至少为 40 个字节，并且还必须可以被 4 整除。
4. 第4个参数是内存池中数据地址，此地址必须ULONG对齐。
5. 第5个参数是内存池大小。
6. 返回值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 创建内存池成功。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) 第1个参数地址无效。
- NX_SIZE_ERROR：(0x09) 第5个参数内存池大小无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
使用举例：
```
  /* 创建内存池 */
    status =  nx_packet_pool_create(&pool_0,                 /* 内存池控制块 */
                                    "NetX Main Packet Pool",/* 内存池名 */
               1536, /* 内存池每个数据包大小，单位字节此值必须至少为 40 个字节，并且还必须可以被 4 整除 */
             (ULONG*)(((int)packet_pool_area + 15) & ~15) ,/* 内存池地址，此地址必须ULONG对齐 */
               NX_PACKET_POOL_SIZE);                        /* 内存池大小 */       
```
8.2.3 函数nx_ip_create

函数原型：
```
UINT nx_ip_create(
    NX_IP *ip_ptr, 
    CHAR *name, ULONG ip_address,
    ULONG network_mask, 
    NX_PACKET_POOL *default_pool,
    VOID (*ip_network_driver)(NX_IP_DRIVER *),
    VOID *memory_ptr, 
    ULONG memory_size,
    UINT priority);                    
```
函数描述：

此函数使用用户提供的 IP 地址，数据包内存内存池和网络驱动程序创建 IP 实例。注意，直到 IP任务执行之后，才会调用网络驱动。

函数参数：
1. 第1个参数是创建IP实例的控制块指针。
2. 第2个参数是IP实例的名字。
3. 第3个参数是IP地址。
4. 第4个参数是子网掩码
5. 第5个参数是内存池地址。
6. 第6个参数是网卡驱动地址。
7. 第7个参数是IP任务栈地址
8. 第8个参数是IP任务栈大小，单位字节。
9. 第9个参数是IP任务优先级。
10. 返回值
- NX_SUCCESS：(0x00) 创建 IP 实例成功。
- NX_NOT_IMPLEMENTED：(0x4A) 未正确配置 NetX Duo 库。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) IP控制块地址、网络驱动函数指针、内存池地址或任务栈地址无效。
- NX_SIZE_ERROR：(0x09) 提供的任务栈大小太小。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_IP_ADDRESS_ERROR：(0x21) 提供的 IP 地址无效。
- NX_OPTION_ERROR：(0x21) 提供的 IP 任务优先级无效。
使用举例：
```
/* 例化IP */
    status = nx_ip_create(&ip_0,                                                   /* IP实例控制块 */                                    
                            "NetX IP Instance 0",                                  /* IP实例名 */     
                            IP_ADDRESS(IP_ADDR0, IP_ADDR1, IP_ADDR2, IP_ADDR3),    /* IP地址 */
                            0xFFFFFF00UL,                                          /* 子网掩码 */
                            &pool_0,                                               /* 内存池 */
                        nx_driver_stm32h7xx,                                   /* 网卡驱动 */
                            (UCHAR*)AppTaskNetXStk,                                /* IP任务栈地址 */
                            sizeof(AppTaskNetXStk),                             /* IP任务栈大小，单位字节 */
                            APP_CFG_TASK_NETX_PRIO);                            /* IP任务优先级 */
```
8.2.4 函数nx_arp_enable

函数原型：
```
UINT nx_arp_enable(
    NX_IP *ip_ptr, 
    VOID *arp_cache_memory,
    ULONG arp_cache_size);                
```
函数描述：

此函数用于使能ARP地址解析。

函数参数：
1. ip_ptr：IP实例地址。
2. arp_cache_memory：ARP缓存地址。
3. arp_cache_size：每个 ARP 条目均为 52 个字节，因此，ARP 条目总数是52字节整数倍。
4. 返回值
- NX_SUCCESS：(0x00) 启用 ARP 成功。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) IP实例地址或ARP缓存地址无效。
- NX_SIZE_ERROR：(0x09) 用户提供的 ARP 缓存内存太小。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_ALREADY_ENABLED：(0x15) 此组件已启用。
使用举例：
```
int32_t tcp_sock;

tcp_sock = netTCP_GetSocket (tcp_cb_server);
    
if (tcp_sock > 0) 
{
res = netTCP_Listen (tcp_sock, PORT_NUM);
}

if(netTCP_SendReady(tcp_sock) == true )
{

}
```
8.2.5 函数nx_ip_fragment_enable

函数原型：

UINT nx_ip_fragment_enable(NX_IP *ip_ptr);

函数描述：

此函数用于启用 IPv4 和 IPv6 数据包分段和重组功能。创建 IP 任务时，此服务会自动禁用。

函数参数：
1. 第1个参数是IP实例地址。
2. 返回值
- NX_SUCCESS：(0x00) 启用 IP 分段成功。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) IP 实例地址无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) IP 分段功能未编译到 NetX Duo 中。
使用举例：
```
    /* 使能fragment */    
    status = nx_ip_fragment_enable(&ip_0);
```
8.2.6 函数nx_tcp_enable

函数原型：

UINT nx_tcp_enable(NX_IP *ip_ptr);

函数描述：

此函数用于使能TCP组件。

函数参数：
1. 第1个参数是IP实例地址。
2. 返回值
- NX_SUCCESS：(0x00) 启用 TCP 成功。
- NX_ALREADY_ENABLED：(0x15) TCP 已启用。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) IP 实例地址无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
使用举例：
```
    /* 使能TCP */
    status =  nx_tcp_enable(&ip_0);
```
8.2.7 函数nx_tcp_socket_create

函数原型：
```
UINT nx_tcp_socket_create(
    NX_IP *ip_ptr, 
    NX_TCP_SOCKET *socket_ptr,
    CHAR *name, 
    ULONG type_of_service, 
    ULONG fragment,
    UINT time_to_live, 
    ULONG window_size,
    VOID (*urgent_data_callback)(NX_TCP_SOCKET *socket_ptr),
    VOID (*disconnect_callback)(NX_TCP_SOCKET *socket_ptr));
```
函数描述：

此函数用于创建TCP Socket。

函数参数：

1、第1个参数是IP实例地址。

2、第2个参数是TCP控制块地址。

3、第3个参数是任务控制块名字。

4、第4个参数是服务类型，支持的参数如下：
- NX_IP_NORMAL (0x00000000)
- NX_IP_MIN_DELAY (0x00100000)
- NX_IP_MAX_DATA (0x00080000)
- NX_IP_MAX_RELIABLE (0x00040000)
- NX_IP_MIN_COST (0x00020000)
5、第5个参数指定是否允许进行 IP 分段。如果指定 NX_FRAGMENT_OKAY (0x0)，则允许进行 IP 分段。如果指定 NX_DONT_FRAGMENT (0x4000)，则会禁止进行 IP 分段。

6、第6个参数是指定一个 8 位的值，用于定义此数据包在被丢弃之前可通过的路由器数目。默认值由 NX_IP_TIME_TO_LIVE 指定。

7、第7个参数定义TCP Socket接收队列中允许的最大字节数。

8、第8个参数用于在接收流中检测到紧急数据时调用的回调函数。如果此值为 NX_NULL，则会忽略紧急数据。

9、第9个参数是TCP Socket另一端发出断开连接时调用的回调函数。如果此值为 NX_NULL，则会禁用断开连接回调函数。

10、返回值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 创建 TCP Socket成功。
- NX_OPTION_ERROR：(0x0A) 服务类型、分段、窗口大小或生存时间选项无效。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) IP 实例或TCP Socket指针无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
注意事项：
1. 应用程序回调（第9个参数）是在IP任务里面调用的。
使用举例：
```
/* 创建TCP Socket */
    ret = nx_tcp_socket_create(&ip_0,                 /* IP实例控制块 */    
                               &TCPSocket,            /* TCP控制块 */ 
                               "TCP Server Socket",   /* TCP Socket名 */ 
                               NX_IP_NORMAL,          /* IP服务类型 */ 
                               NX_FRAGMENT_OKAY,      /* 使能IP分段 */ 
                               NX_IP_TIME_TO_LIVE,    /*用于定义此数据包在被丢弃之前可通过的路由器数目 */ 
                               4320,                  /* TCP Socket接收队列中允许的最大字节数 */ 
                               NX_NULL,               /* 用于在接收流中检测到紧急数据时调用的回调函数 */
                               NX_NULL);              /* TCP Socket另一端发出断开连接时调用的回调函数 */
```
8.2.8 函数nx_tcp_server_socket_listen

函数原型：
```
UINT nx_tcp_server_socket_listen(
     NX_IP *ip_ptr, UINT port,
     NX_TCP_SOCKET *socket_ptr,
     UINT listen_queue_size,
     VOID (*listen_callback)(NX_TCP_SOCKET *socket_ptr, UINT port));
```
函数描述：

此函数用于监听指定 TCP 端口上的客户端连接请求。接收到客户端连接请求时，提供的服务器Socket就会与指定的端口绑定，并调用所提供的监听回调函数。

如果应用程序希望在同一端口上处理其他客户端连接，则必须使用可用的Socket（处于关闭状态的Socket）调用 nx_tcp_server_socket_relisten来建立下一个连接。在调用重新监听之前，其他客户端连接会进行排队。超过最大队列深度时，就会丢弃最早的连接请求，以此将新连接请求排入队列。最大队列深度由此函数指定。

函数参数：
1. 第1个参数是IP实例地址。
2. 第2个参数是要监听的端口号，范围0 – 0xFFFF。
3. 第3个参数是Socket地址。
4. 第4个参数是可以监听的连接数。
5. 第5个参数是监听回调函数，如果设置为NULL，则不使用监听回调。
6. 返回值
- NX_SUCCESS：(0x00) 启用 TCP 端口监听成功。
- NX_MAX_LISTEN：(0x33) 没有更多的监听请求供使用，nx_api.h 中定义的常量NX_MAX_LISTEN_REQUESTS 定义了监听请求数上限。
- NX_NOT_CLOSED：(0x35) 提供的Socket未处于关闭状态。
- NX_ALREADY_BOUND：(0x22) 提供的Socket已与某个端口绑定。
- NX_DUPLICATE_LISTEN：(0x34) 此端口已有Socket请求。
- NX_INVALID_PORT：(0x46) 指定了无效的端口。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) IP实例地址或Socket地址无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
注意事项：
1. 监听回调是在IP任务里面调用的。
使用举例：
```
/*
    * 监听新的链接。
    * 创建回调TCP_listen_callback表示监听到新连接。
    */
    ret = nx_tcp_server_socket_listen(&ip_0,                  /* IP实例控制块 */  
                                  DEFAULT_PORT,           /* 默认端口 */          
                                      &TCPSocket,             /* TCP Socket控制块 */
                                      MAX_TCP_CLIENTS,        /* 可以监听的连接数 */
                                      NULL);                  /* 监听回调函数 */
```
8.2.9 函数nx_tcp_server_socket_relisten

函数原型：
```
UINT nx_tcp_server_socket_relisten(
    NX_IP *ip_ptr, 
    UINT port,
    NX_TCP_SOCKET *socket_ptr);
```
函数描述：

前面监听的端口上接收到连接之后，可以调用次函数。此函数的主要目的是提供新的Socket用于下一个客户端连接。如果已有排队中的连接请求，则调用此函数期间就会立即处理该连接。

函数参数：
1. 第1个参数是IP实例地址。
2. 第2个参数是监听的端口号，范围0 – 0xFFFF。
3. 第3个参数是用于下一客户端连接的Socket。
4. 返回值，返回以下几种状态值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 重新监听TCP 端口成功。
- NX_NOT_CLOSED：(0x35) 提供的Socket未处于关闭状态。
- NX_ALREADY_BOUND：(0x22) 提供的Socket已与某个端口绑定。
- NX_INVALID_RELISTEN：(0x47) 此端口已有一个有效的Socket或者指定的端口监听请求。
- NX_CONNECTION_PENDING：(0x48) 与 NX_SUCCESS 相同，只不过存在已排队的连接请求，并且已在调用期间处理该请求。
- NX_INVALID_PORT：(0x46) 指定了无效的端口。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) IP 实例地址或监听回调无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
注意事项：
1. 函数nx_tcp_server_socket_listen设置的监听回调，此函数也会调用。
使用举例：
```
  /* 重新监听 */
   nx_tcp_server_socket_relisten(&ip_0, 
                              DEFAULT_PORT, 
                             &TCPSocket);
```
8.2.10 函数nx_tcp_server_socket_accept

函数原型：
```
UINT nx_tcp_server_socket_accept(
         NX_TCP_SOCKET *socket_ptr,
         ULONG wait_option);    
```
函数描述：

此函数用于接收TCP客户端连接请求。在用户调用了监听或者重新监听函数后，又或者监听回调函数之后，可以立即调用此函数。无法立即建立连接的时候，此函数会根据等待参数挂起。

函数参数：

1、第1个参数是TCP Socket控制块地址。

2、第2个参数是等待选项，支持的参数如下：
- NX_NO_WAIT (0x00000000)。
- NX_WAIT_FOREVER (0xFFFFFFFF)。
- 以时钟周期为单位的超时值（0x00000001 到 0xFFFFFFFE）。
3、返回值，返回以下几种状态值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 接受 TCP Socket（被动连接）成功。
- NX_NOT_LISTEN_STATE：(0x36) 提供的TCP Socket未处于监听状态。
- NX_IN_PROGRESS：(0x37) 未指定等待，连接尝试正在进行中。
- NX_WAIT_ABORTED：(0x1A) 已通过调用 tx_thread_wait_abort 中止挂起。
- NX_PTR_ERROR：(0x07)Socket指针错误。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
注意事项：
1. 不再需要该连接之后，应用程序必须调用 nx_tcp_server_socket_unaccept，以删除Socket与服务器端口的绑定。
2. 应用程序回调是在 IP任务中调用的。
使用举例：
```
/* 启动TCP通信前，接收新连接 */
ret = nx_tcp_server_socket_accept(&TCPSocket,       /* TCP Socket控制块 */
                               TX_WAIT_FOREVER); /* 等待连接 */

if (ret)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
```
8.2.11 函数nx_tcp_server_socket_unaccept

函数原型：

UINT nx_tcp_server_socket_unaccept(NX_TCP_SOCKET *socket_ptr);

函数描述：

此服务用于删除Socket与服务器端口的绑定。在断开连接之后，或者没有成功的接收连接时，应用程序必须调用此函数。

函数参数：
1. 第1个参数是TCP Socket指针。
2. 返回值，返回以下几种状态值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 取消接受服务器套接字成功。
- NX_NOT_LISTEN_STATE：(0x36) 服务器套接字处于不正确的状态，可能未断开连接。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) Socket指针无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
使用举例：
```
/* 解除Socket和服务器端口的绑定 */
nx_tcp_server_socket_unaccept(&TCPSocket);
```
8.2.12 函数nx_tcp_socket_info_get

函数原型：
```
UINT nx_tcp_socket_info_get(
    NX_TCP_SOCKET *socket_ptr,
    ULONG *tcp_packets_sent,
    ULONG *tcp_bytes_sent,
    ULONG *tcp_packets_received,
    ULONG *tcp_bytes_received,
    ULONG *tcp_retransmit_packets,
    ULONG *tcp_packets_queued,
    ULONG *tcp_checksum_errors,
    ULONG *tcp_socket_state,
    ULONG *tcp_transmit_queue_depth,
    ULONG *tcp_transmit_window,
    ULONG *tcp_receive_window);
```
函数描述：

用于获取TCP Socket相关信息。

函数参数：
1. 第1个参数是TCP Socket指针。
2. 第2个参数是发送的TCP数据包总数目。
3. 第3个参数是发送的TCP总字节数。
4. 第4个参数是接收的TCP数据包总数目。
5. 第5个参数是接收的TCP总字节数。
6. 第6个参数是重新传输的TCP数据包总数目。
7. 第7个参数是Socket上TCP排队的TCP数据包总数。
8. 第8个参数是Socket上有校验和错误的TCP数据包总数。
9. 第9个参数是Socket当前状态。
10. 第10个参数是仍在排队等待ACK的发送数据包总数。
11. 第11个参数是当前发送窗口大小。
12. 第12个参数是当前接收窗口大小。
13. 返回值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 检索 TCP Socket信息成功。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) Socket指针无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
使用举例：
```
   /* 获取socket状态 */
        nx_tcp_socket_info_get(&TCPSocket,     /* TCP Socket控制块 */
                               NULL,           /* 发送的TCP数据包总数目 */
                               NULL,           /* 发送的TCP总字节数 */
                               NULL,           /* 接收TCP数据包总数目 */
                               NULL,           /* 接收的TCP总字节数 */
                               NULL,           /* 重新传输的TCP数据包总数目 */
                               NULL,           /* Socket上TCP排队的TCP数据包总数 */
                               NULL,           /* Socket上有校验和错误的TCP数据包总数 */
                               &socket_state,  /* Socket当前状态 */
                               NULL,           /* 仍在排队等待ACK的发送数据包总数 */
                               NULL,           /* 当前发送窗口大小 */
                               NULL);          /* 当前接收窗口大小 */
```
8.2.13 函数nx_tcp_socket_receive

函数原型：
```
UINT nx_tcp_socket_receive(
    NX_TCP_SOCKET *socket_ptr,
    NX_PACKET **packet_ptr,
    ULONG wait_option);
```
函数描述：

此函数用于从指定的Socket接收TCP数据，如果指定的Socket上没有已经排队的数据，则调用方会根据提供的等待选项参数挂起。

函数参数：

1、第1个参数是TCP Socket指针

2、第2个参数是TCP数据包指针。

3、第3个参数是Socket队列上没有数据时的处理：
- NX_NO_WAIT (0x00000000)。
- NX_WAIT_FOREVER (0xFFFFFFFF)。
- 以时钟周期为单位的超时值（0x00000001 到 0xFFFFFFFE）。
4、返回值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 接收Socket数据成功。
- NX_NOT_BOUND：(0x24) Socket未绑定。
- NX_NO_PACKET：(0x01) 未收到任何数据。
- NX_WAIT_ABORTED：(0x1A) 通过调用 tx_thread_wait_abort 中止挂起。
- NX_NOT_CONNECTED：(0x38) 该Socket不再处于已连接状态。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) Socket指针或返回数据包指针无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
注意事项：
1. 如果返回了 NX_SUCCESS，则应用程序负责：不再需要收到数据包时将其释放。
使用举例：
```
/* 接收TCP客户端发的TCP数据包 */
ret = nx_tcp_socket_receive(&TCPSocket,        /* TCP Socket控制块 */
                          &data_packet,      /* 接收到的数据包 */
                           NX_WAIT_FOREVER);  /* 永久等待 */
```
8.2.14 函数nx_tcp_socket_send

函数原型：
```
UINT nx_tcp_socket_send(
    NX_TCP_SOCKET *socket_ptr,
    NX_PACKET *packet_ptr,
    ULONG wait_option);
```
函数描述：

此函数用于TCP Socket数据发送。如果接收方最近一次建议的窗口大小低于此请求，则此函数可以根据指定的等待参数挂起。此函数可保证不会将大于 MSS 的数据包数据发送到 IP 层。

函数参数：

1、第1个参数是TCP Socket句柄。

2、第2个参数是TCP数据包指针。

3、第3个参数是发送的数据包大于接收方窗口大小时的参数处理，支持如下参数：
- NX_NO_WAIT (0x00000000)
- NX_WAIT_FOREVER (0xFFFFFFFF)
- 以时钟周期为单位的超时值（0x00000001 到 0xFFFFFFFE）
4、返回值，返回以下几种状态值：
- NX_SUCCESS：(0x00) Socket发送成功。
- NX_NOT_BOUND：(0x24) Socket未与任何端口绑定。
- NX_NO_INTERFACE_ADDRESS：(0x50) 找不到合适的传出接口。
- NX_NOT_CONNECTED：(0x38) 套接字不再处于已连接状态。
- NX_WINDOW_OVERFLOW：(0x39) 请求大于接收方所播发的窗口大小（以字节为单位）。
- NX_WAIT_ABORTED：(0x1A) 已通过调用 tx_thread_wait_abort 中止所请求的挂起。
- NX_INVALID_PACKET：(0x12) 数据包未分配。
- NX_TX_QUEUE_DEPTH：(0x49) 已达到最大传输队列深度。
- NX_OVERFLOW：(0x03) 数据包追加指针无效。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) 套接字指针无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
- NX_UNDERFLOW：(0x02) 数据包前置指针无效。
注意事项：
1. 除非返回了错误，否则应用程序不应在调用此函数后释放该数据包。这样做会导致不可预知的结果，因为网络驱动程序还会在传输后尝试释放该数据包。
使用举例：
```
/* 立即将接收到的数据发送回去 */
ret =  nx_tcp_socket_send(&TCPSocket,       /* TCP Socket控制块 */
                        data_packet,      /* 数据包 */
                        NX_WAIT_FOREVER); /* 永久等待 */
```
8.2.15 函数nx_packet_data_retrieve

函数原型：
```
UINT nx_packet_data_retrieve(
    NX_PACKET *packet_ptr,
    VOID *buffer_start,
    ULONG *bytes_copied);
```
函数描述：

此函数用于将提供的数据包中的数据复制到提供的缓冲区。复制的实际字节数由形参bytes_copied 所指向的存储单元返回。

注意，此函数不会更改该数据包的内部状态。检索的数据仍存在于该数据包中。

函数参数：
1. 第1个参数是指向源数据包的指针
2. 第2个参数是目的数据包的地址。
3. 第3个参数是最终复制的字节数存储地址。
4. 返回值，返回以下几种状态值：
- NX_SUCCESS：(0x00)复制数据包数据成功。
- NX_INVALID_PACKET：(0x12) 数据包无效。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) 形参地址无效。
注意事项：

目标缓冲区的大小必须足以容纳该数据包的内容。否则内存会损坏，导致不可预知的结果。

使用举例：
```
/* 获取客户端发来的数据 */
 nx_packet_data_retrieve(data_packet,    /* 接收到的数据包 */
                      data_buffer,    /* 解析出数据 */
                      &bytes_read);   /* 数据大小 */
```
8.2.16 函数nx_packet_release

函数原型：

UINT nx_packet_release(NX_PACKET *packet_ptr);

函数描述：

此函数用于释放数据包，包括链接到指定数据包的任何其他数据包。如果有其他任务在等待这个数据包，则该任务会获得该数据包并继续执行。

函数参数：

1、第1个参数是数据包地址。

2、返回值，返回以下几种状态值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 释放数据包成功。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) 数据包指针无效。
- NX_UNDERFLOW：(0x02) 预置指针小于有效负载开始位置。
- NX_OVERFLOW：(0x03) 追加指针大于有效负载结束位置。
注意事项：

应用程序必须防止多次释放同一数据包，否则会导致不可预知的结果。

8.2.17 函数nx_tcp_socket_disconnect

函数原型：
```
UINT nx_tcp_socket_disconnect(
                 NX_TCP_SOCKET *socket_ptr,
                 ULONG wait_option);
```
函数描述：

此函数用于断开已建立的客户端或服务器Socket。在服务器Socket断开连接后应该有一个取消接受请求，而断开连接的客户端Socket会处于准备好接受其他连接请求的状态。如果断开连接过程无法立即完成，则该函数会根据提供的等待选项挂起。

函数参数：

1、第1个参数是TCP Socket地址。

2、第2个参数等待断开连接时，支持的参数：
- NX_NO_WAIT (0x00000000)。
- NX_WAIT_FOREVER (0xFFFFFFFF)。
- 以时钟周期为单位的超时值（0x00000001 到 0xFFFFFFFE）。
3、返回值，返回以下几种状态值：
- NX_SUCCESS：(0x00) 断开Socket连接成功。
- NX_NOT_CONNECTED：(0x38) 指定的Socket未连接。
- NX_IN_PROGRESS：(0x37) 断开连接正在进行。
- NX_WAIT_ABORTED：(0x1A) 已通过调用 tx_thread_wait_abort 中止挂起请求。
- NX_PTR_ERROR：(0x07) Socket指针无效。
- NX_CALLER_ERROR：(0x11) 此服务的调用方无效。
- NX_NOT_ENABLED：(0x14) 此组件尚未启用。
使用举例：
```
/* 断开连接 */
nx_tcp_socket_disconnect(&TCPSocket, 
                        NX_WAIT_FOREVER);
```
8.3 TCP服务器的实现方法

8.3.1 NetXDUO初始化

创建TCP服务器前，要初始化NetX，创建内存池，例化IP：
```
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: NetXTest
*    功能说明: TCPnet应用
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/    
void NetXTest(void)
{
    UINT status;
    UINT ret;
    ULONG socket_state;
    UINT old_priority;

    NX_PACKET *data_packet;
    ULONG bytes_read;
    
    ULONG peer_ip_address;
    ULONG peer_port;
    
    
    /* 初始化NetX */
    nx_system_initialize();

    /* 创建内存池 */
    status =  nx_packet_pool_create(&pool_0,                 /* 内存池控制块 */
                                     "NetX Main Packet Pool",/* 内存池名 */
               1536, /* 内存池每个数据包大小，单位字节此值必须至少为 40 个字节，并且还必须可以被 4 整除 */
             (ULONG*)(((int)packet_pool_area + 15) & ~15) ,/* 内存池地址，此地址必须ULONG对齐 */
               NX_PACKET_POOL_SIZE);                        /* 内存池大小 */                  
          
    /* 检测创建是否失败 */
    if (status) error_counter++;

    /* 例化IP */
    status = nx_ip_create(&ip_0,                                                   /* IP实例控制块 */                                    
                            "NetX IP Instance 0",                                  /* IP实例名 */     
                            IP_ADDRESS(IP_ADDR0, IP_ADDR1, IP_ADDR2, IP_ADDR3),    /* IP地址 */
                            0xFFFFFF00UL,                                          /* 子网掩码 */
                            &pool_0,                                               /* 内存池 */
                        nx_driver_stm32h7xx,                                   /* 网卡驱动 */
                            (UCHAR*)AppTaskNetXStk,                                /* IP任务栈地址 */
                            sizeof(AppTaskNetXStk),                             /* IP任务栈大小，单位字节 */
                            APP_CFG_TASK_NETX_PRIO);                            /* IP任务优先级 */
                            
            
    /* 检测创建是否失败 */
    if (status) error_counter++;

    /* 使能ARP，并提供ARP缓存 */
    status =  nx_arp_enable(&ip_0,               /* IP实例控制块 */
                     (void *)arp_space_area,  /* ARP缓存地址 */
         sizeof(arp_space_area));   /* 每个 ARP 条目均为 52 个字节，因此，ARP 条目总数是52字节整数倍 */

    /* 使能fragment */    
    status = nx_ip_fragment_enable(&ip_0);

    /* 检测使能成功 */
    if (status) error_counter++;

    /* 使能TCP */
    status =  nx_tcp_enable(&ip_0);

    /* 检测使能成功 */
    if (status) error_counter++;

    /* 使能UDP  */
    status =  nx_udp_enable(&ip_0);

    /* 检测使能成功 */
    if (status) error_counter++;

    /* 使能ICMP */
    status =  nx_icmp_enable(&ip_0);

    /* 检测使能成功 */
    if (status) error_counter++;   
    
    /* NETX初始化完毕后，重新设置优先级 */
    tx_thread_priority_change(netx_thread_ptr, APP_CFG_TASK_NETX_PRIO1, &old_priority);
tx_thread_priority_change(&AppTaskNetXProTCB, APP_CFG_TASK_NetXPro_PRIO1, &old_priority);

    /* 省略 */
}
```
程序末尾务优先级做了特别处理，创建的时候先设置为低优先级，检测到网线正常连接并初始了网络后将优先级设置到正常水平。

8.3.2 TCP服务器实现

下面是创建TCP服务器并创建监听
```
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: NetXTest
*    功能说明: TCPnet应用
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/    
void NetXTest(void)
{
  
     /* 省略 */

    /* 创建TCP Socket */
    ret = nx_tcp_socket_create(&ip_0,                 /* IP实例控制块 */    
                               &TCPSocket,            /* TCP控制块 */ 
                               "TCP Server Socket",   /* TCP Socket名 */ 
                               NX_IP_NORMAL,          /* IP服务类型 */ 
                               NX_FRAGMENT_OKAY,      /* 使能IP分段 */ 
                               NX_IP_TIME_TO_LIVE,    /*用于定义此数据包在被丢弃之前可通过的路由器数目 */ 
                               4320,                  /* TCP Socket接收队列中允许的最大字节数 */ 
                               NX_NULL,               /* 用于在接收流中检测到紧急数据时调用的回调函数 */
                               NX_NULL);              /* TCP Socket另一端发出断开连接时调用的回调函数 */
    if (ret)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);    
    }

    /*
    * 监听新的链接。
    * 创建回调TCP_listen_callback表示监听到新连接。
    */
    ret = nx_tcp_server_socket_listen(&ip_0,                  /* IP实例控制块 */  
                                  DEFAULT_PORT,           /* 默认端口 */          
                                      &TCPSocket,             /* TCP Socket控制块 */
                                      MAX_TCP_CLIENTS,        /* 可以监听的连接数 */
                                      NULL);                  /* 监听回调函数 */

    if (ret)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }

    /* 启动TCP通信前，接收新连接 */
    ret = nx_tcp_server_socket_accept(&TCPSocket,         /* TCP Socket控制块 */
                                       TX_WAIT_FOREVER);  /* 监听回调函数 */

    if (ret)
    {
        Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    }

     /* 省略 */
}
```
8.3.3 TCP回环通信实现

回环的意思就是电脑端网络助手发送数据给板子后，板子再将数据返回。
```
/*
*********************************************************************************************************
*    函 数 名: NetXTest
*    功能说明: TCPnet应用
*    形    参: 无
*    返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/    
void NetXTest(void)
{
  
     /* 省略 */

    while(1)
    {
        TX_MEMSET(data_buffer, '\0', sizeof(data_buffer));

        /* 获取socket状态 */
        nx_tcp_socket_info_get(&TCPSocket,     /* TCP Socket控制块 */
                               NULL,           /* 发送的TCP数据包总数目 */
                               NULL,           /* 发送的TCP总字节数 */
                               NULL,           /* 接收TCP数据包总数目 */
                               NULL,           /* 接收的TCP总字节数 */
                               NULL,           /* 重新传输的TCP数据包总数目 */
                               NULL,           /* Socket上TCP排队的TCP数据包总数 */
                               NULL,           /* Socket上有校验和错误的TCP数据包总数 */
                               &socket_state,  /* Socket当前状态 */
                               NULL,           /* 仍在排队等待ACK的发送数据包总数 */
                               NULL,           /* 当前发送窗口大小 */
                               NULL);          /* 当前接收窗口大小 */

        /* 如果连接还没有建立，继续接受新连接，成功的话开启接收数据 */
        if(socket_state != NX_TCP_ESTABLISHED)
        {
            /* 启动TCP通信前，接收新连接 */
            ret = nx_tcp_server_socket_accept(&TCPSocket,       /* TCP Socket控制块 */
                                              TX_WAIT_FOREVER); /* 等待连接 */

            if (ret)
            {
                Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
            }
        }
        
        if((socket_state == NX_TCP_ESTABLISHED)&&(ret == NX_SUCCESS))
        {
                
            /* 接收TCP客户端发的TCP数据包 */
            ret = nx_tcp_socket_receive(&TCPSocket,        /* TCP Socket控制块 */
                                        &data_packet,      /* 接收到的数据包 */
                                        NX_WAIT_FOREVER);  /* 永久等待 */

            if (ret == NX_SUCCESS)
            {
                
                /* 获取客户端的IP地址和端口 */
                nx_tcp_socket_peer_info_get(&TCPSocket,       /* TCP Socket控制块 */ 
                                            &peer_ip_address, /* 远程IP地址 */ 
                                            &peer_port);      /* 远程端口号 */

                /* 获取客户端发来的数据 */
                nx_packet_data_retrieve(data_packet,    /* 接收到的数据包 */
                                        data_buffer,    /* 解析出数据 */
                                        &bytes_read);   /* 数据大小 */

                /* 打印接收到数据 */
                PRINT_DATA(peer_ip_address, (unsigned int)peer_port, data_buffer);

                /* 立即将接收到的数据发送回去 */
                ret =  nx_tcp_socket_send(&TCPSocket,       /* TCP Socket控制块 */
                                          data_packet,      /* 数据包 */
                                          NX_WAIT_FOREVER); /* 永久等待 */
            }
            else
            {
                /* 断开连接 */
                nx_tcp_socket_disconnect(&TCPSocket, 
                                         NX_WAIT_FOREVER);
                
             /* 解除Socket和服务器端口的绑定 */
                nx_tcp_server_socket_unaccept(&TCPSocket);
                
              /* 重新监听 */
                nx_tcp_server_socket_relisten(&ip_0, 
                                              DEFAULT_PORT, 
                                              &TCPSocket);
            }
        }
    }

     /* 省略 */
}
```
8.4   网络调试助手和板子的调试操作步骤

我们这里使用下面这款调试助手，当然，任何其它网络调试助手均可，不限制：

http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1568 。

8.4.1      测试使用的DM916X网口并注意跳线帽

测试时，网线要插到DM916X网口上：

特别注意此处跳线帽的位置，要短接PG11：

8.4.2      RJ45网络变压器插座上绿灯和黄灯现象

各种网卡、交换机等网络设备都不一样，一般来讲：绿灯分为亮或不亮（代表网络速度），黄灯分为闪烁或不闪烁（代表是否有数据收发）。

绿灯：长亮代表100M；不亮代表10M。

黄灯：长亮代表无数据收发；闪烁代表有数据收发。

也有些千兆网卡的灯以颜色区分，不亮代表10M / 绿色代表100M / 黄色代表1000M。现在10M的网络基本看不到了，如果一个灯长亮，基本可以说明100M网络或更高，而另一个灯时而闪烁，那代表有数据收发，具体要看网络设备了。甚至有些低等网卡如TP-LINK，只有一个灯，亮代表连通，闪烁代表数据收发。

对于开发板上面的RJ45网络变压器插座上面的灯而言，绿灯代表数据收发，长亮的话表示无数据收发，闪烁代表有数据收发。黄灯代表网络速度，长亮代表100M，不亮代表10M。

8.4.3      第1步，设置板子IP地址

我们这里使用使用固定IP（或者说静态IP一个意思），设置也比较省事。我们这里以开发板和电脑直连的方式进行说明，即通过一根网线直接将开发板的网口和电脑端的网口连接起来即可。如果大家使用的是笔记本，强烈推荐测试期间将笔记本的WIFI网络禁止，各种代理软件和虚拟网卡也暂时关闭。等测试完毕了再逐一打开，查看是否有问题。

对于固定IP方式，也可以接到路由器或者交换机上面测试，特别注意板子设置的IP地址不要跟路由器或者交换机上其它设备的IP冲突了，测试阶段还是建议采用电脑直连方式，跑通了再跑其它方式。

在文件demo_dm9162_netx.h中设置IP地址，具体配置如下（大家更新自己的情况修改）：
```
/*
*********************************************************************************************************
*                                        IP相关
*********************************************************************************************************
*/
#define DEFAULT_PORT                    1001    /* TCP服务器监听端口号 */

#define IP_ADDR0                        192
#define IP_ADDR1                        168
#define IP_ADDR2                        28
#define IP_ADDR3                        245     
```
8.4.4      第2步，设置电脑IP地址

一定要将电脑端的IP地址设置到跟开发板在一个IP段，即都是192.168.28.X。第2步中已经将开发板的IP设置为192.168.28.245，我们这里就将电脑的IP设置为192.168.28.221。我这里是WIN7 64bit系统。

（1）右击桌面上的“网络”图标，选择属性。

（2）弹出的界面中选项“本地连接”

（3）选择“属性(P)”

（4）双击“Internet协议版本4(TCP/Ipv4)”选项。

（5）配置IP地址、子网掩码和默认网关，DNS无需配置。

（6）点击了“确定”按钮后，退回到之前的界面，这里的“确定”按钮不要忘了点击：

8.4.5      第3步，测试ping是否成功

下载例程到开发板，然后ping 192.168.28.245，查看是否连接上。

（1）WIN+R组合键打开“运行”窗口，输入cmd。

（2）输入ping 192.168.28.245后，回车，也是可以的。

收发相同，没有数据丢失，说明ping命令也是成功的。

8.4.6      第3步，网络调试助手创建TCP客户端
- 打开调试助手，点击左上角创建连接：
- 弹出如下界面，类型选择TCP，目标IP设置为192.168.28.245端口号1001，最后点击创建：
- 创建后的界面效果如下：
- 点击连接，连接后的界面效果如下：
8.4.7 第5步，TCP服务器回环测试

板子和网络调试助手建立连接后就可以相互收发数据了。

发送和接收一致，说明移植是没问题的。

8.5 实验例程

配套例子：

V7-2402_ThreadX NetXDUO TCP Server

实验目的：
1. 学习ThreadX NetXDUO TCP Server实现
实验内容：
1. 共创建了如下几个任务，通过按下按键K1可以通过串口打印任务堆栈使用情况
          ======================================================

        OS CPU Usage = 1.31%

        =======================================================

          任务优先级任务栈大小当前使用栈最大栈使用   任务名

           Prio     StackSize   CurStack    MaxStack   Taskname

           2         4092        303         459      App Task Start

           30         1020        303         303      App Task STAT

           31         1020        87          71      App Task IDLE

           5          4092        311         551      App Msp Pro

           7         4092        303         719      App Task UserIF

           6         4092        255         359      App NETX Pro

           3         4092        415         535      NetX IP Instance 0

           0         1020        191         235      System Timer Thread

串口软件可以使用SecureCRT或者H7-TOOL RTT查看打印信息。

App Task Start任务：启动任务，这里用作BSP驱动包处理。

App Task MspPro任务：消息处理。

App Task UserIF任务：按键消息处理。

App Task COM任务   ：这里用作LED闪烁。

System Timer Thread任务：系统定时器任务

操作说明：
1. 由于程序使用了DWT时钟周期计数器，程序下载后，请将板子重新上电使用，防止DWT时钟周期计数器没有正常复位。
2. NetX网络协议栈操作：
(1) 默认IP地址192.168.28.245，在demo_dm9162_netx.c开头定义，用户可根据需要修改。

(2) 可以在电脑端用网络调试软件创建TCP Client连接此服务器端，端口号1001。

(3) 实现了一个简单的回环通信，用户使用上位机发送的数据通过板子返回到上位机。

串口打印信息方式（AC5，AC6和IAR）：

波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1

8.6 总结

本章节主要为大家讲解了TCP服务器的实现，大家也可以创建各种玩法加强认识。
微信公众号：armfly_com 安富莱论坛：www.armbbs.cn 安富莱淘宝：https://armfly.taobao.com
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原文地址：https://www.cnblogs.com/armfly/p/15776145.html

【STM32H7】第8章 ThreadX NetXDUO之TCP服务器

第8章 ThreadX NetXDUO之TCP服务器

8.1 初学者重要提示

8.2 TCP服务器API函数

8.2.1 函数nx_system_initialize

8.2.2 函数nx_packet_pool_create

8.2.3 函数nx_ip_create

8.2.4 函数nx_arp_enable

8.2.5 函数nx_ip_fragment_enable

8.2.6 函数nx_tcp_enable

8.2.7 函数nx_tcp_socket_create

8.2.8 函数nx_tcp_server_socket_listen

8.2.9 函数nx_tcp_server_socket_relisten

8.2.10 函数nx_tcp_server_socket_accept

8.2.11 函数nx_tcp_server_socket_unaccept

8.2.12 函数nx_tcp_socket_info_get

8.2.13 函数nx_tcp_socket_receive

8.2.14 函数nx_tcp_socket_send

8.2.15 函数nx_packet_data_retrieve

8.2.16 函数nx_packet_release

8.2.17 函数nx_tcp_socket_disconnect

8.3 TCP服务器的实现方法

8.3.1 NetXDUO初始化

8.3.2 TCP服务器实现

8.3.3 TCP回环通信实现

8.4 网络调试助手和板子的调试操作步骤

8.4.1 测试使用的DM916X网口并注意跳线帽

8.4.2 RJ45网络变压器插座上绿灯和黄灯现象

8.4.3 第1步，设置板子IP地址

8.4.4 第2步，设置电脑IP地址

8.4.5 第3步，测试ping是否成功

8.4.6 第3步，网络调试助手创建TCP客户端

8.4.7 第5步，TCP服务器回环测试

8.5 实验例程

8.6 总结