基于MM32F3270 以太网 Client_Socket使用

在进行本节之前，首先解决大家的一个疑惑点：Client和Client\\\_Socket有什么区别或分别代表的含义？

Socket标准定义为套接字，应用于主流的网络设计程序，具有使用简单，多平台移植方便的特点。在Socket应用中，使用一个套接字来记录网络的一个连接，套接字是一个整数，就像操作文件一样，利用一个文件描述符，进行打开、读、写、关闭等操作。在网络中，可以对Socket 套接字进行类似的操作，比如开启一个网络的连接、读取连接主机发送来的数据、向连接的主机发送数据、终止连接等操作。LwIP设计目的主要应用于嵌入式平台，对于Socket的支持并不完全，只是通过对netconn进行封装实现部分功能，使得LwIP也具有多平台应用的特性，通过Socket方式的了解能够极大简化通信过程的理解，快速实现应用开发。

Demo应用中，使用的开发板为MB-039，在工程中使用LwIP+FreeRTOS，实验展示如何制作一个客户端并发送数据，板载Ethernet相关的硬件部分电路如下：

MB-039 完整原理图可以通过MM32官网下载。

各个信号引脚对应如下：

通过配置复用相关引脚为RMII相关的功能，初始化以太网功能，执行FreeRTOS的启动。具体过程可参考样例初始化程序中代码。

在进行Client\\\_Socket实验前，我们先了解需要使用到的应用功能函数：

（1）socket ()
（2）connect ()
（3）write ()

(1) socket ()

int
lwip_socket(int domain, int type, int protocol)
{
  struct netconn *conn;
  int i;

  LWIP_UNUSED_ARG(domain); /* @todo: check this */

  /* create a netconn */
  switch (type) {
    case SOCK_RAW:
      conn = netconn_new_with_proto_and_callback(DOMAIN_TO_NETCONN_TYPE(domain, NETCONN_RAW),
             (u8_t)protocol, DEFAULT_SOCKET_EVENTCB);
      LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_socket(%s, SOCK_RAW, %d) = ",
                                  domain == PF_INET ? "PF_INET" : "UNKNOWN", protocol));
      break;
    case SOCK_DGRAM:
      conn = netconn_new_with_callback(DOMAIN_TO_NETCONN_TYPE(domain,
                                       ((protocol == IPPROTO_UDPLITE) ? NETCONN_UDPLITE : NETCONN_UDP)),
                                       DEFAULT_SOCKET_EVENTCB);
      LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_socket(%s, SOCK_DGRAM, %d) = ",
                                  domain == PF_INET ? "PF_INET" : "UNKNOWN", protocol));
#if LWIP_NETBUF_RECVINFO
      if (conn) {
        /* netconn layer enables pktinfo by default, sockets default to off */
        conn->flags &= ~NETCONN_FLAG_PKTINFO;
      }
#endif /* LWIP_NETBUF_RECVINFO */
      break;
    case SOCK_STREAM:
      conn = netconn_new_with_callback(DOMAIN_TO_NETCONN_TYPE(domain, NETCONN_TCP), DEFAULT_SOCKET_EVENTCB);
      LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_socket(%s, SOCK_STREAM, %d) = ",
                                  domain == PF_INET ? "PF_INET" : "UNKNOWN", protocol));
      break;
    default:
      LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_socket(%d, %d/UNKNOWN, %d) = -1\n",
                                  domain, type, protocol));
      set_errno(EINVAL);
      return -1;
  }

  if (!conn) {
    LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("-1 / ENOBUFS (could not create netconn)\n"));
    set_errno(ENOBUFS);
    return -1;
  }

  i = alloc_socket(conn, 0);

  if (i == -1) {
    netconn_delete(conn);
    set_errno(ENFILE);
    return -1;
  }
  conn->socket = i;
  done_socket(&sockets[i - LWIP_SOCKET_OFFSET]);
  LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("%d\n", i));
  set_errno(0);
  return i;
}

从源码中我们可以看出，本质上是对netconn\\\_new()进行封装。我们关注一下其参数，domain表示协议簇，对于IP/TCP来说该值始终为AF\\\_INET。重点需要关注一下type,我们查看API手册对于几种类型的解释如下：

1. SOCK\\\_STREAM：提供可靠的（即能保证数据正确传送到对方）面向连接Socket服务，多用于资料（如文件）传输，如TCP协议。
2. SOCK\\\_DGRAM：是提供无保障的面向消息的Socket服务，主要用于在网络上发广播信息，如UDP协议，提供无连接不可靠的数据报交付服务。
3. SOCK\\\_RAW：表示原始套接字，它允许应用程序访问网络层的原始数据包，这个套接字用得比较少，暂时不用理会它。

Protocol指定套接字使用的协议，对于IPv4，TCP协议提供SOCK\\\_STREAM服务，只有UDP协议提供SOCK\\\_DGRAM服务。

(2) connect ()

connect()指向lwip\\\_connect()（源码较长，就不进行粘贴了），函数的作用与前文介绍netconn\\\_connect功能一致，通过源码可以知道其是通过对netconn\\\_connect的封装实现。在TCP客户端连接中，调用这个函数将发生握手过程，并最终建立新的TCP连接。对于UDP来说调用这个函数只是在UDP控制块中记录远端IP地址与端口号。

(3) write ()

Write()指向lwip\\\_write，源码如下，其通过调用lwip\\\_send实现，flags为0。

ssize_t
lwip_write(int s, const void *data, size_t size)
{
  return lwip_send(s, data, size, 0);
}

了解了以上3个API，接下来开始创建Client\\\_Socket工程：

static void client(void *thread_param)
{
  int sock = -1;
  struct sockaddr_in client_addr; 
  ip4_addr_t ipaddr; 
  uint8_t send_buf[]= " This is MM32F3270 TCP Client_Socket Demo \n";

  IP4_ADDR(&ipaddr,DEST_IP_ADDR0,DEST_IP_ADDR1,DEST_IP_ADDR2,DEST_IP_ADDR3);
  while(1)
  {
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    //(1)
    if (sock < 0)
    {
      vTaskDelay(10);
      continue;
    }

    client_addr.sin_family = AF_INET;           //(2)
    client_addr.sin_port = htons(DEST_PORT);   //(3)
    client_addr.sin_addr.s_addr = ipaddr.addr;   //(4)
    memset(&(client_addr.sin_zero), 0, sizeof(client_addr.sin_zero));   

    if (connect(sock,
               (struct sockaddr *)&client_addr,
                sizeof(struct sockaddr)) == -1)    //(5)
    {
        printf("Connect failed!\n");
        closesocket(sock);
        vTaskDelay(10);
        continue;
    }                                              
    while (1)
    {
      if(write(sock,send_buf,sizeof(send_buf)) < 0)   //(6)
        break;
      vTaskDelay(1000);
    }
    closesocket(sock);
  }
}

（1）申请一个套接字：socket
（2）协议簇类型（AF\\\_INET用于TCP/IP协议）
（3）将端口赋值给client\\\_addr的sin\\\_port成员
（4）将地址赋值给client\\\_addr的sin\\\_addr.s\\\_addr成员
（5）创建连接，将sock与地址端口进行绑定，建立连接
（6）发送数据

到这里已经完成了Client Socket工程的创建，还有一步比较重要的是配置Client与Server端的IP，将数据发送给服务器端。

在Windows下，通过打开命令行窗口输入：ipconfig可以获取本机地址与服务器的地址。

可以观察到PC地址为：192.168.105.34，在sys\\\_arch.h文件中对DEST\\\_IP\\\_ADDR0 、DEST\\\_IP\\\_ADDR1、DEST\\\_IP\\\_ADDR2、DEST\\\_IP\\\_ADDR3进行修改，DEST\\\_PORT可选用空闲端口，设备IP需要设置在同一个网段内通信才能进行IP\\\_ADDR0、IP\\\_ADDR1  、IP\\\_ADDR2，需要与PC地址保持一致，IP\\\_ADDR3可以随意设置（和PC地址不一致即可）。

#define DEST_IP_ADDR0               192
#define DEST_IP_ADDR1               168
#define DEST_IP_ADDR2               105
#define DEST_IP_ADDR3               34

#define DEST_PORT                  5001

#define IP_ADDR0                    192
#define IP_ADDR1                    168
#define IP_ADDR2                    105
#define IP_ADDR3                    130

将程序下载入开发板中，使用SSCOM工具进行如下设置：

点击侦听：

可以观察到正常侦听并接收到数据，表明实验成功。Demo程序可登录MindMotion的官网（https://www.mindmotion.com.cn/products/mm32mcu/mm32f/mm32f\_mainstream/mm32f3270/）下载MM32F3270lib\\\_Samples，工程路径如下：

~\MM32F3270\\\_Lib\\\_Samples\\\_V0.90\Demo\\\_app\Ethernet\\\_Demo\ETH\\\_RTOS\Freertos\\\_Client\\\_socket

下章的题目为《基于MM32F3270 以太网 Server使用》讲解服务器端的实现及使用方式。