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LwIPapp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

 

/********************************************************
 * 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 "sys_eth.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

  　　　　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
　　 }
}

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

#include "sys_eth.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 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 

　　

 　　可以看到运行结果正常。

　　至此TCP客户端创建完成。