ESP32 之 ESP-IDF 教学WiFi篇（二）—— LwIP 之 TCP 通信

2023-11-27 10:31:22

本文章 来自原创专栏《ESP32教学专栏 (基于ESP-IDF)》 下的一个二级专栏《ESP32 上的 WiFi 及 Lwip 协议栈》，讲解如何使用 ESP-IDF 构建 ESP32 程序，发布文章并会持续为已发布文章添加新内容！ 每篇文章都经过了精打细磨！

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文章目录

一、建立连接 —— ESP32 作 TCP Client客户端

1. TCP Client 的基本思路

2. TCP Client 代码示例

以下代码是一个函数tcp_task_client实现的是一个FreeRTOS的Task，在这个任务里完成了以下内容：

等待WiFi连接成功（基于FreeRTOS API 之事件组Event Group）
创建Socket对象并初始为TCP（注意代码第7行），并检测Socket是否创建成功。
配置连接参数结构（结构体struct sockaddr_in类型的desk_addr）
循环连接服务端，直至连接成功

具体请见注释

void tcp_task_client(void *arg){
    xEventGroupWaitBits(wifiEvent, wifiConnectedBit, pdFALSE, pdFALSE, portMAX_DELAY);
    int _socket;

createSocket:	// 标签

    _socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP);
    // AF_INET表示IPv4，AF_INET6表示IPv6

    // SOCK_STREAM表示TCP；
    // SOCK_DGRAM表示UDP；
    // SOCK_RAW表示RAW

    // protocol， 规定套接字发送和接送哪类型协议数据。
    // 最常见的是 IPPROTO_TCP, IPPROTO_UDP, IPPROTO_UDPLITE、IPPROTO_ICMP。
    // 如果 domain 和 type已经确定唯一的协议，“0（IPPROTO_IP）” 可以用来表示选择一个默认的协议。

    if(_socket < 0){
        printf("Socket 创建失败, 错误代码：%d\n", errno);
        vTaskDelete(NULL);
    }else{
        printf("Socket 创建成功");
    }

    struct sockaddr_in desk_addr = {
    // 下边这个IP 192.168.31.138和端口号8080是自己设置的，请按需要修改
        .sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.31.138"),	
        .sin_family = AF_INET,
        .sin_port = htons(8080),    // 小端模式转为大端模式
    };


    int err;
    while (1) {
        err = connect(_socket, (struct sockaddr*)&desk_addr, sizeof(desk_addr));
        if (err == 0){
            ESP_LOGI("CLIENT", "连接成功");
            break;
        }else{
            ESP_LOGI("CLIENT", "连接失败，错误代码：%d", errno);
            close(_socket);
            vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(200));
            
            goto createSocket; // goto标签
            
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

二、建立连接 —— ESP32 做 TCP Server服务器

1. 代码示例

以下代码是一个函数tcp_task_server实现的是一个FreeRTOS的Task，在这个任务里完成了以下内容：

等待WiFi连接成功（基于FreeRTOS API 之事件组Event Group）
创建Socket对象并初始为TCP（注意代码第7行），并检测Socket是否创建成功。
配置连接参数结构（结构体struct sockaddr_in类型的desk_addr）
绑定
开始监听
执行accept函数，从已建立TCP连接的客户端Sockets中去除Socket（此函数会阻塞，因此请按需使其出现在恰当的位置）

具体请见注释

void tcp_task_server(void *arg){
    xEventGroupWaitBits(wifiEvent, wifiConnectedBit, pdFALSE, pdFALSE, portMAX_DELAY);

    int _socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_IP);
    if(_socket < 0){
        printf("Socket 创建失败, 错误代码：%d\n", errno);
        vTaskDelete(NULL);
    }else{
        printf("Socket 创建成功");
    }

    struct sockaddr_in desk_addr = {
        .sin_addr.s_addr = INADDR_ANY,
        .sin_family = AF_INET,
        .sin_port = htons(2501),  // 小端模式转为大端模式
    };

    int err;
    while(1){
        err = bind(_socket, (struct sockaddr*)&desk_addr, sizeof(desk_addr));
        if(err == 0){
            ESP_LOGI("SERVICE", "绑定成功");
            break;
        }else{
            ESP_LOGI("SERVICE", "绑定失败, 错误代码: %d", errno);
        }
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
    }

    err = listen(_socket, 5);
    if (err != 0){
        ESP_LOGI("SERVICE", "监听失败，错误代码: %d", errno);
        vTaskDelete(NULL);
    }else{
        ESP_LOGI("SERVICE", "监听成功");
    }

    while (1){
        struct sockaddr_in6 source_addr;
        uint addr_len;
        ESP_LOGI("SERVICE", "准备accept");
        int remote_sock = accept(_socket, (struct sockaddr *) &source_addr, &addr_len);
        //xTaskNotifyGive(tcp_client_handle);

        if(remote_sock < 0){
            ESP_LOGI("SERVICE", "accept失败，错误代码: %d", errno);
        }else{
            ESP_LOGI("SERVICE", "连接成功");
            break;
        }
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
    }

    vTaskDelete(NULL);
}

三、收发数据

四、LwIP BSD API 与TCP/UDP 有关的函数

socket()
bind()
listen()
connect()
accept()
send(), recv(), sendto(), recvfrom()
close()
gethostbyname()
select()
pool()
getsockopt(), setsockopt()

函数名	`socket()`
函数原型	int socket(int domain, int type, int protocol)
含义	函数socket()为通信创建一个端点，并为该套接字返回一个文件描述符。
返回值	int，若发生错误则返回`-1`
参数	`domain`类型为：`int`；表示欲创建的协议族。如：`AF_INET`表示IPv4， `AF_INET6`表示IPv6， `AF_UNIX`表示本地套接字 `type`类型为：`int`；如：`SOCK_STREAM`表示TCP， `SOCK_DGRAM`表示UDP， `SOCK_SEQPACKET`表示可靠的顺序包服务， `SOCK_RAW`表示网络层上的原始协议 `protocol`类型为：`int`；表示指定要使用的实际传输协议。最常见的有`IPPROTO_TCP`, `IPPROTO_SCTP`, `IPPROTO_UDP`, `IPPROTO_DCCP`等。如果填0（IPPRORO_IP）则根据前两个参数自动选择协议

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