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[APM32F4] 【极海APM32F407IG Tiny Board开发板测评】TCP_client点灯

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 楼主| xiaoqi976633690 发表于 2023-7-12 12:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
board, TCP, TI, client, tc, tiny
本帖最后由 xiaoqi976633690 于 2023-7-12 12:37 编辑

声明：本例程基于极海官方APM32F4xx_SDK_v1.3内的ETH_TCP_client例程修改，目标路径\**\APM32F4xx_SDK_v1.3\Examples\ETH\ETH_TCP_client

一、准备硬件：APM32F407IG Tiny Board，RJ45网线，路由或笔记本电脑或交换机，usb串口线
软件：APM32F4xx_SDK_v1.3，lwip基础，mdk，网络调试助手。

二、实验目的
tiny开发板通过网络连接到server端，server端发送指令控制开发板LED3点亮和熄灭。


二、实验过程
由于官方已经将底层的驱动实现，这里不细讲lwip移植和lwip内核实现原理，感兴趣的可以看下正点原子或野火的lwip专题教程。
LWIP有三种API，在本例程中，使用Raw API（无操作系统）
a. mdk安装apm32f407的pack，打开官方例程
1.png

b.主要实现函数


2.png


c. min.c 主要函数说明


  LwIP协议栈初始化函数

LwIP_Init函数用于初始化LwIP协议栈，一般在main函数中调用。首先是内存相关初始化，mem_init函数是动态内存堆初始化，memp_init函数是存储池初始化， LwIP是实现内存的高效利用，内部需要不同形式的内存管理模式。

接下来为ipaddr、netmask和gw结构体变量赋值，设置本地IP地址、子网掩码和网关，如果使用DHCP功能直接赋值为0即可。netif_add是以太网设备添加函数， 即向LwIP协议栈申请添加一个网卡设备，函数有7个形参，第一个为netif结构体类型变量指针，这里赋值为gnetif地址，该网卡设备属性就存放在gnetif变量中； 第二个为ip_addr结构体类型变量指针，用于设置网卡IP地址；第三个ip_addr结构体类型变量指针，用于设置子网掩码；第四个为ip_addr结构体类型变量指针， 用于设置网关；第五个为void变量，用户自定义字段，一般不用直接赋值NULL；第六个为netif_init_fn类型函数指针，用于指向网卡设备初始化函数， 这里赋值为指向ethernetif_init函数，该函数在ethernetif.c文件定义，初始化LwIP与ETH外设连接函数；最后一个参数为netif_input_fn类型函数指针， 用于指向以太网帧接收函数，这里赋值为指向ethernet_input函数，该函数定义在etharp.c文件中。


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  1. /*!
    

  2.  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]       This function initializes the lwIP stack
    

  3.  *
    

  4.  * @param       None
    

  5.  *
    

  6.  * @retval      None
    

  7.  */
    

  8. void LwIP_Init(void) //lwip初始化函数
    

  9. {
    

  10.     struct ip_addr ipaddr;
    

  11.     struct ip_addr netmask;
    

  12.     struct ip_addr gw;
    


  13. 

  14.     /** Initializes the dynamic memory heap */
    

  15.     mem_init();
    


  16. 

  17.     /** Initializes the memory pools */
    

  18.     memp_init();
    


  19. 

  20.     IP4_ADDR(&ipaddr, IP_ADDR0, IP_ADDR1, IP_ADDR2, IP_ADDR3);
    

  21.     IP4_ADDR(&netmask, NETMASK_ADDR0, NETMASK_ADDR1 , NETMASK_ADDR2, NETMASK_ADDR3);
    

  22.     IP4_ADDR(&gw, GW_ADDR0, GW_ADDR1, GW_ADDR2, GW_ADDR3);
    


  23. 

  24.     /** Config MAC Address */
    

  25.     ETH_ConfigMACAddress(ETH_MAC_ADDRESS0, SetMACaddr);
    


  26. 

  27.     /** Add a network interface to the list of lwIP netifs */
    

  28.     netif_add(&UserNetif, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL, ðernetif_init, ðernet_input);
    


  29. 

  30.     /** Registers the default network interface */
    

  31.     netif_set_default(&UserNetif);
    


  32. 

  33.     /** When the netif is fully configured this function must be called */
    

  34.     netif_set_up(&UserNetif);
    

  35. }


LwIP_Pkt_Handle函数用于从以太网存储器读取一个以太网帧并将其发送给LwIP，它在接收到以太网帧时被调用， 它是直接调用ethernetif_input函数实现的，该函数定义在ethernetif.c文件中。
复制
  1. /*!
    

  2.  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]       This function received ethernet packet
    

  3.  *
    

  4.  * @param       None
    

  5.  *
    

  6.  * @retval      None
    

  7.  */
    

  8. void LwIP_Pkt_Handle(void)
    

  9. {
    

  10.     /** Read a received packet from the Ethernet buffers and send it to the lwIP for handling */
    

  11.     ethernetif_input(&UserNetif);
    

  12. }




LwIP_Periodic_Handle函数是一个必须被无限循环调用的LwIP支持函数，一般在main函数的无限循环中调用，主要功能是为LwIP各个模块提供时间并查询链路状态， 该函数有一个形参，用于指示当前时间，单位为ms。
复制
  1. /*!
    

  2.  * @brief       This function LwIP periodic tasks
    

  3.  *
    

  4.  * @param       ETHTimer the current Ethernet Timer value
    

  5.  *
    

  6.  * @retval      None
    

  7.  */
    

  8. void LwIP_Periodic_Handle(__IO uint32_t ETHTimer)
    

  9. {
    

  10.     static uint8_t flagToggle = 0;
    


  11. 

  12. #if LWIP_TCP
    

  13.     /** TCP periodic process every 250 ms */
    

  14.     if (ETHTimer - TCPTimer >= TCP_TMR_INTERVAL)
    

  15.     {
    

  16.         TCPTimer =  ETHTimer;
    

  17.         tcp_tmr();
    

  18.     }
    

  19. #endif
    


  20. 

  21.     /** ARP periodic process every 5s */
    

  22.     if ((ETHTimer - ARPTimer) >= ARP_TMR_INTERVAL)
    

  23.     {
    

  24.         ARPTimer =  ETHTimer;
    

  25.         etharp_tmr();
    

  26.     }
    


  27. 

  28.     /** Check link status */
    

  29.     if ((ETHTimer - LinkTimer) >= 1000)
    

  30.     {
    

  31.         if ((ETH_GET_LINK_STATUS != 0) && (flagToggle == 0))
    

  32.         {
    

  33.             /** link goes up */
    

  34.             netif_set_link_up(&UserNetif);
    

  35.             flagToggle = 1;
    

  36.         }
    


  37. 

  38.         if ((ETH_GET_LINK_STATUS == 0) && (flagToggle == 1))
    

  39.         {
    

  40.             EthLinkStatus = 1;
    

  41.             /** link goes down */
    

  42.             netif_set_link_down(&UserNetif);
    

  43.             flagToggle = 0;
    

  44.         }
    

  45.     }
    

  46. }


d. echo_cc.c函数讲解
该文件主要实现tcp—client
LWIP 中 RAW API 编程接口中与 TCP 相关的函数：

3.png
TCP 的 RAW API 编程函数

4.png


tcp连接初始化函数
复制
  1. /*!
    

  2.  * @brief       tcp client init
    

  3.  *
    

  4.  * @param       tcpc_port： client port
    

  5.  *
    

  6.  * @param       ipaddr： point to the client ip address
    

  7.  *
    

  8.  * @retval      None
    

  9.  */
    

  10. void tcpc_echo_init(ip_addr_t *ipaddr, uint16_t tcpc_port)//tcp连接初始化函数
    

  11. {
    

  12.   tcpc_echo_pcb = tcp_new();
    

  13.   if (tcpc_echo_pcb != NULL)
    

  14.   {
    

  15.     /* connect to server address：port */
    

  16.     tcp_connect(tcpc_echo_pcb, ipaddr, tcpc_port, tcpc_echo_accept);///* 连接服务器 */
    

  17.   }
    

  18.   else
    

  19.   {
    

  20.     /* abort? output diagnostic? */
    

  21.   }
    

  22. }
pbuf接收处理函数指令处理主要在该函数内实现
复制
  1. /*!
    

  2.  * @brief       Printf TCP Receive Data
    

  3.  *
    

  4.  * @param       p: pointer on the tcp pcb received pbuf
    

  5.  *
    

  6.  * @retval      None
    

  7.  */
    

  8. void PrintfRecData(struct pbuf *p)//pbuf接收处理函数
    

  9. {
    

  10.   char recbuf[100] = {0};
    

  11.         char LED_ON[]={"LED3ON"};
    

  12.         char LED_OFF[]={"LED3OFF"};
    

  13.   memcpy(recbuf, p->payload, p->len);
    

  14.   printf("received message:%s\n\r", recbuf);
    

  15.         if(strcmp(recbuf,LED_ON)==0)
    

  16.         {
    

  17.                 printf("LED3 on\n\r");
    

  18.                 APM_TINY_LEDOn(LED3);//打开LED
    

  19.         }
    

  20.                 if(strcmp(recbuf,LED_OFF)==0)
    

  21.         {
    

  22.                 printf("LED3 off\n\r");
    

  23.                 APM_TINY_LEDOff(LED3);//关闭LED
    

  24.         }
    

  25. }

接收到数据时的回调函数


复制

  1. 

  2. /*!
    

  3.  * @brief       LwIP tcp_recv callback function
    

  4.  *
    

  5.  * @param       None
    

  6.  *
    

  7.  * @retval      None
    

  8.  */
    

  9. err_t tcpc_echo_recv(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p, err_t err)
    

  10. {
    

  11.   struct tcpc_echo_state *es;
    

  12.   err_t ret_err;
    


  13. 

  14.   LWIP_ASSERT("arg != NULL", arg != NULL);
    

  15.   es = (struct tcpc_echo_state *)arg;
    

  16.   if (p == NULL)
    

  17.   {
    

  18.     /* remote host closed connection */
    

  19.     es->state = ES_CLOSING;
    

  20.     if (es->p == NULL)
    

  21.     {
    

  22.       /* we're done sending, close it */
    

  23.       tcpc_echo_close(tpcb, es);
    

  24.     }
    

  25.     else
    

  26.     {
    

  27.       /* we're not done yet */
    

  28.       tcp_sent(tpcb, tcpc_echo_sent);
    

  29.       tcpc_echo_send(tpcb, es);
    

  30.     }
    

  31.     ret_err = ERR_OK;
    

  32.   }
    

  33.   else if (err != ERR_OK)
    

  34.   {
    

  35.     /* cleanup, for unkown reason */
    

  36.     if (p != NULL)
    

  37.     {
    

  38.       es->p = NULL;
    

  39.       pbuf_free(p);
    

  40.     }
    

  41.     ret_err = err;
    

  42.   }
    


  43. 

  44.   else if (es->state == ES_ACCEPTED)//接收缓存处理
    

  45.   {
    

  46.     tcp_recved(tpcb, p->tot_len);
    


  47. 

  48.     /** Printf TCP Receive Data */
    

  49.     PrintfRecData(p);
    


  50. 

  51.     es->p = NULL;
    

  52.     pbuf_free(p);
    

  53.     ret_err = ERR_OK;
    

  54.   }
    

  55.   else
    

  56.   {
    

  57.     /* unkown es->state, trash data  */
    

  58.     tcp_recved(tpcb, p->tot_len);
    

  59.     es->p = NULL;
    

  60.     pbuf_free(p);
    

  61.     ret_err = ERR_OK;
    

  62.   }
    

  63.   return ret_err;
    

  64. }
    


  65. 

  66. /*!
    

  67.  * @brief       LwIP tcp_err callback function
    

  68.  *
    

  69.  * @param       None
    

  70.  *
    

  71.  * @retval      None
    

  72.  */
    

  73. void tcpc_echo_error(void *arg, err_t err)
    

  74. {
    

  75.   struct tcpc_echo_state *es;
    


  76. 

  77.   LWIP_UNUSED_ARG(err);
    


  78. 

  79.   es = (struct tcpc_echo_state *)arg;
    

  80.   if (es != NULL)
    

  81.   {
    

  82.     mem_free(es);
    

  83.   }
    

  84. }
e.main.c
main函数实现
复制
  1. int main(void)
    

  2. {
    

  3.     char LCDDisplayBuf[100] = {0};
    


  4. 

  5.     struct ip_addr DestIPaddr;
    


  6. 

  7.     uint8_t flag = 0;
    


  8. 

  9.     USART_Config_T usartConfig;
    


  10. 

  11.     /** User config the different system Clock */
    

  12.     UserRCMClockConfig();
    


  13. 

  14.     /** Configure SysTick */
    

  15.     ConfigSysTick();
    

  16.                 
    

  17.     /** Configure USART */
    

  18.     usartConfig.baudRate = 115200;
    

  19.     usartConfig.wordLength = USART_WORD_LEN_8B;
    

  20.     usartConfig.stopBits = USART_STOP_BIT_1;
    

  21.     usartConfig.parity = USART_PARITY_NONE ;
    

  22.     usartConfig.mode = USART_MODE_TX_RX;
    

  23.     usartConfig.hardwareFlow = USART_HARDWARE_FLOW_NONE;
    


  24. 

  25.     APM_BOARD_COMInit(COM1,&usartConfig);
    


  26. 

  27.     /** Configures LED2 and LED3 */
    

  28.     APM_BOARD_LEDInit(LED2);
    

  29.     APM_BOARD_LEDInit(LED3);
    


  30. 

  31.     /** KEY init*/
    

  32.     APM_BOARD_PBInit(BUTTON_KEY1, BUTTON_MODE_GPIO);
    

  33.     APM_BOARD_PBInit(BUTTON_KEY2, BUTTON_MODE_GPIO);
    


  34. 

  35.     printf("This is a ETH TCP Client Demo! \r\n请稍侯，正在启动lwip\n\r");
    

  36.                 APM_TINY_LEDOn(LED3);
    

  37.     /** Configure ethernet (GPIOs, clocks, MAC, DMA) */
    

  38.     ConfigEthernet();
    


  39. 

  40.     /** Initilaize the LwIP stack */
    

  41.     LwIP_Init();
    

  42.                 APM_TINY_LEDOff(LED3);
    

  43.     /** Use Com printf static IP address*/
    

  44.     sprintf(LCDDisplayBuf,"TINY board Static IP address \r\n");
    

  45.     printf("%s",LCDDisplayBuf);
    


  46. 

  47.     sprintf(LCDDisplayBuf,"IP: %d.%d.%d.%d \r\n",
    

  48.     IP_ADDR0,
    

  49.     IP_ADDR1,
    

  50.     IP_ADDR2,
    

  51.     IP_ADDR3);
    

  52.     printf("%s",LCDDisplayBuf);
    


  53. 

  54.     sprintf(LCDDisplayBuf,"NETMASK: %d.%d.%d.%d \r\n",
    

  55.     NETMASK_ADDR0,
    

  56.     NETMASK_ADDR1,
    

  57.     NETMASK_ADDR2,
    

  58.     NETMASK_ADDR3);
    

  59.     printf("%s",LCDDisplayBuf);
    


  60. 

  61.     sprintf(LCDDisplayBuf,"Gateway: %d.%d.%d.%d \r\n",
    

  62.     GW_ADDR0,
    

  63.     GW_ADDR1,
    

  64.     GW_ADDR2,
    

  65.     GW_ADDR3);
    

  66.     printf("%s",LCDDisplayBuf);
    


  67. 

  68.     sprintf(LCDDisplayBuf,"TCP Server IP: %d.%d.%d.%d:%d \r\n",
    

  69.     COMP_IP_ADDR0,
    

  70.     COMP_IP_ADDR1,
    

  71.     COMP_IP_ADDR2,
    

  72.     COMP_IP_ADDR3,
    

  73.     COMP_PORT);
    

  74.     printf("%s",LCDDisplayBuf);
    


  75. 

  76.     printf("\n\rKEY1: Connect TCP server \r\n");
    

  77.     printf("KEY2: Disconnect TCP server \r\n");
    


  78. 

  79.     while(1)
    

  80.     {
    


  81. 

  82.         if ((APM_TINY_PBGetState(BUTTON_KEY1)==0)&&(flag==0))
    

  83.         {
    

  84.             APM_TINY_LEDOn(LED2);
    

  85.             if (EthLinkStatus == 0)
    

  86.             {
    

  87.                 /** connect to tcp server */
    

  88.                 printf("\n\rConnect TCP server \r\n");
    

  89.                 IP4_ADDR( &DestIPaddr, COMP_IP_ADDR0, COMP_IP_ADDR1, COMP_IP_ADDR2, COMP_IP_ADDR3 );
    

  90.                 tcpc_echo_init(&DestIPaddr,COMP_PORT);
    

  91.                 flag=1;
    

  92.             }
    

  93.         }
    

  94.         if ((APM_TINY_PBGetState(BUTTON_KEY2)==0)&&(flag==1))
    

  95.         {
    

  96.             APM_TINY_LEDOff(LED2);
    

  97.             printf("\n\rDisconnect TCP server \r\n");
    

  98.             tcpc_echo_disable();
    

  99.             flag=0;
    

  100.         }
    


  101. 

  102.         /** check if any packet received */
    

  103.         if (ETH_CheckReceivedFrame())
    

  104.         {
    

  105.             /** process received ethernet packet */
    

  106.             LwIP_Pkt_Handle();
    

  107.         }
    

  108.         /** handle periodic timers for LwIP */
    

  109.         LwIP_Periodic_Handle(ETHTimer);
    

  110.     }
    

  111. }


f.烧录-实验现象
将开发板连接和server端同网段到网络。
6.png
等待串口出现ip提示信息，按key1连接到server端
5.png
发送对应指令实现了led的点亮和熄灭
7.png

程序源码附件
ETH_TCP_client.zip (7.72 MB, 下载次数: 5)
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理由：APM32F407 TINY测评精选文章

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 楼主| xiaoqi976633690 发表于 2023-7-12 16:42 | 显示全部楼层
演示视频哔哩哔哩https://www.bilibili.com/video/BV1XM4y1j7FE/
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tpgf 发表于 2023-8-7 13:18 | 显示全部楼层
client是指的客户端还是服务器端啊
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xiaoqi976633690
客户端  发表于 2023-8-7 15:01
nawu 发表于 2023-8-7 13:40 | 显示全部楼层
以太网的连接必须要有心跳信号吗
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aoyi 发表于 2023-8-7 14:03 | 显示全部楼层
tcp好像是应该有心跳信号的  但是udp好像是不需要的
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zljiu 发表于 2023-8-7 16:06 | 显示全部楼层
楼主有没有实测连接是否稳定呀
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gwsan 发表于 2023-8-7 16:35 | 显示全部楼层
实测通讯速率最大能达到多少了吗？
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tfqi 发表于 2023-8-7 17:12 | 显示全部楼层
以太网这边可以通过软件更改客户端或者是服务器端吗
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