第8章 RL-TCPnet网络协议栈移植（RTX）

STM32

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本章教程为大家讲解RL-TCPnet网络协议栈的RTX操作系统移植方式，学习了第6章讲解的底层驱动接口函数之后，移植就比较容易了，主要是添加库文件、配置文件和驱动文件即可。本章教程含STM32F407开发板和STM32F429开发板的移植。

      8.1 移植前准备工作说明
      8.2 STM32F407移植RL-TCPnet协议栈
      8.3 STM32F429移植RL-TCPnet协议栈
      8.4 总结

lee_st · 2017-10-22 13:27:29

u  System Definitions
（1）Local Host Name
      局域网域名。
      这里起名为armfly，使用局域网域名限制为15个字符。
（2）Memory Pool size
      参数范围1536-262144字节。
      内存池大小配置，单位字节。另外注意一点，配置向导这里显示的单位是字节，如果看原始定义，MDK会做一个自动的4字节倍数转换，比如我们这里配置的是8192字节，那么原始定义是#define MEM_SIZE  2048，也就是8192/4 = 2048。

lee_st · 2017-10-22 13:28:22

（3）Tick Timer interval
可取10，20，25，40，50，100，200，单位ms
系统滴答时钟间隔，也就是网络协议栈的系统时间基准，默认情况下，取值100ms。

lee_st · 2017-10-22 13:29:07

u  Ethernet Network Interface
      以太网接口配置，勾选了此选项就可以配置了，如果没有使能DHCP的话，将使用这里配置的固定IP。
（1）MAC Address
      局域网内可以随意配置，只要不跟局域网内其它设备的MAC地址冲突即可。
（2）IP Address
      IP地址。
（3）Subnet mask
      子网掩码。
（4）Default Gateway
      默认网关。

lee_st · 2017-10-22 13:30:49

u  Ethernet Network Interface
      以太网接口配置，这个配置里面还有如下两项比较重要的配置需要说明。
（1）NetBIOS Name Service
      NetBIOS局域网域名服务，这里打上对勾就使能了。这样我们就可以通过前面配置的Local Host Name局域网域名进行访问，而不需要通过IP地址访问了。
（2）Dynaminc Host Configuration
      即DHCP，这里打上对勾就使能了。使能了DHCP后，RL-TCPnet就可以从外接的路由器上获得动态IP地址。

lee_st · 2017-10-22 13:31:27

u  UDP Sockets
      UDP Sockets配置，打上对勾就使能了此项功能
（1）Number of UDP Sockets
      用于配置可创建的UDP Sockets数量。
      范围1 – 20。

idianze · 2017-10-22 14:41:23

RL-ARM文件夹中有如下七个文件夹：

lee_st · 2017-10-23 08:05:11

u  TCP Sockets
      TCP Sockets配置，打上对勾就使能了此项功能
（1）Number of TCP Sockets
      用于配置可创建的TCP Sockets数量。
（2）Number of Retries
      范围0-20。
      用于配置重试次数，TCP数据传输时，如果在设置的重试时间内得不到应答，算一次重试失败，这里就是配置的最大重试次数。
（3）Retry Timeout in seconds
      范围1-10，单位秒。
      重试时间。如果发送的数据在重试时间内得不到应答，将重新发送数据。
（4）Default Connect Timeout in seconds
      范围1-600，单位秒。
      用于配置默认的保持连接时间，即我们常说的Keep Alive时间，如果时间到了将断开连接。常用于HTTP Server，Telnet Server等。
（5）Maximum Segment Size
      范围536-1460，单位字节。
      MSS定义了TCP数据包能够传输的最大数据分段。
（6）Receive Window Size
      范围536-65535，单位字节。
      TCP接收窗口大小。

lee_st · 2017-10-23 08:05:42

8.3.3    RL-TCPnet调试说明（Net_Debug.c）

      （重要说明，RL-TCPnet的调试是通过串口打印出来的）
      RL-TCPnet的调试功能是通过配置文件Net_Debug.c实现。在MDK工程中打开文件Net_Debug.c，可以看到下图所示的工程配置向导：

lee_st · 2017-10-23 08:06:53

Print Time Stamp
勾选了此选项的话，打印消息时，前面会附带时间信息。
其它所有的选项
默认情况下，所有的调试选项都关闭了，每个选项有三个调试级别可选择，这里我们以Memory Management Debug为例，点击下拉列表，可以看到里面有Off，Errors only和Full debug三个调试级别可供选择，每个调试选项里面都是这三个级别。

      Off：表示关闭此选项的调试功能。
      Errorsonly：表示仅在此选项出错时，将其错误打印出来。
      Fulldebug：表示此选项的全功能调试。
      关于调试功能的使用会在第11章详细为大家讲解，移植阶段将其全部关闭即可。

lee_st · 2017-10-23 08:07:30

8.3.4 RL-TCPnet应用实例

为了验证移植的RL-TCPnet是否可以使用，需要添加测试代码。下面是编写的测试代码，配套的测试例子完整版是：V6-1001_RL-TCPnet实验_工程移植模板（RTX）。

lee_st · 2017-10-23 08:07:48

u  RTX操作系统创建的任务
      经过上面的移植和配置之后，在 main.c 文件中添加如下代码，代码中创建了5个用户任务：
AppTaskUserIF任务：按键消息处理。
AppTaskLED任务    ：LED闪烁。
AppTaskMsgPro任务：按键检测。
AppTaskTCPMain任务：RL-TCPnet测试任务。
AppTaskStart任务：启动任务，也是最高优先级任务，这里实现RL-TCPnet的时间基准更新。

52^#

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lee_st · 2017-10-23 08:08:34

u  硬件外设初始化
      硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: bsp_Init
*    功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次
*    形    参：无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_Init(void)
{
     /*
         由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
         启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。

         系统时钟缺省配置为168MHz，如果需要更改，可以修改 system_stm32f4xx.c 文件
     */
     /* 优先级分组设置为4，可配置0-15级抢占式优先级，0级子优先级，即不存在子优先级。*/
     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);

     SystemCoreClockUpdate();    /* 根据PLL配置更新系统时钟频率变量 SystemCoreClock */

     bsp_InitDWT();     /* 初始化DWT */
     bsp_InitUart();    /* 初始化串口 */
     bsp_InitKey();     /* 初始化按键变量（必须在 bsp_InitTimer() 之前调用） */

     bsp_InitExtIO();   /* FMC总线上扩展了32位输出IO, 操作LED等外设必须初始化 */
     bsp_InitLed();    /* 初始LED指示灯端口 */
}

lee_st · 2017-10-23 08:09:00

u  RL-TCPnet功能测试
      这里专门创建了一个app_tcpnet_lib.c文件用于RL-TCPnet功能的测试，这里是创建了一个TCP Server。
#include "includes.h"

/*
*********************************************************************************************************
*                                      用于本文件的调试
*********************************************************************************************************
*/
#if 1
     #define printf_debug printf
#else
     #define printf_debug(...)
#endif

/*
*********************************************************************************************************
*                                      用于本文件的调试
*********************************************************************************************************
*/
#define PORT_NUM       1001    /* TCP服务器监听端口号 */

/*
*********************************************************************************************************
*                                         变量
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t socket_tcp;

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: tcp_callback
*    功能说明: TCP Socket的回调函数
*    形    参: soc  TCP Socket类型
*             evt  事件类型
*             ptr  事件类型是TCP_EVT_DATA，ptr指向的缓冲区记录着接收到的TCP数据，其余事件记录IP地址
*             par  事件类型是TCP_EVT_DATA，记录接收到的数据个数，其余事件记录端口号
*    返回值:
*********************************************************************************************************
*/
U16 tcp_callback (U8 soc, U8 evt, U8 *ptr, U16 par)
{
     char buf[50];
     uint16_t i;

     /* 确保是socket_tcp的回调 */
     if (soc != socket_tcp)
     {
         return (0);
     }

     switch (evt)
     {
         /*
              远程客户端连接消息
             1、数组ptr存储远程设备的IP地址，par中存储端口号。
             2、返回数值1允许连接，返回数值0禁止连接。
         */
         case TCP_EVT_CONREQ:
              sprintf(buf, "远程客户端请求连接IP: %d.%d.%d.%d", ptr[0], ptr[1], ptr[2], ptr[3]);
              printf_debug("IP:%s  port:%drn", buf, par);
              return (1);

          /* 连接终止 */
         case TCP_EVT_ABORT:
              break;

         /* Socket远程连接已经建立 */
         case TCP_EVT_CONNECT:
              printf_debug("Socket is connected to remote peerrn");
              break;

         /* 连接断开 */
         case TCP_EVT_CLOSE:
              printf_debug("Connection has been closedrn");
              break;

         /* 发送的数据收到远程设备应答 */
         case TCP_EVT_ACK:
              break;

         /* 接收到TCP数据帧，ptr指向数据地址，par记录数据长度，单位字节 */
         case TCP_EVT_DATA:
              printf_debug("Data length = %drn", par);
              for(i = 0; i < par; i++)
              {
                   printf_debug("ptr[%d] = %drn", i, ptr[i]);
              }
              break;
     }

     return (0);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: TCP_StatusCheck
*    功能说明: 检测TCP的连接状态，主要用于网线插拔的判断
*    形    参: 无
*    返回值: __TRUE  连接
*             __FALSE 断开
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t TCP_StatusCheck(void)
{
     uint8_t res;

     switch (tcp_get_state(socket_tcp))
     {
         case TCP_STATE_FREE:
         case TCP_STATE_CLOSED:
              res = tcp_listen (socket_tcp, PORT_NUM);
              printf_debug("tcp listen res = %drn", res);
              break;

         case TCP_STATE_LISTEN:
              break;

         case TCP_STATE_CONNECT:
              return (__TRUE);

         default:
              break;
     }

     return (__FALSE);
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: TCPnetTest
*    功能说明: TCPnet应用
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TCPnetTest(void)
{
     int32_t iCount;
     uint8_t *sendbuf;
     uint8_t tcp_status;
     uint16_t maxlen;
     uint8_t res;
     OS_RESULT xResult;
     const uint16_t usMaxBlockTime = 2; /* 延迟周期 */

     /*
        创建TCP Socket并创建监听，客户端连接服务器后，10秒内无数据通信将断开连接。
        但是由于这里使能了TCP_TYPE_KEEP_ALIVE，会一直保持连接，不受10秒的时间限制。
     */
    socket_tcp = tcp_get_socket (TCP_TYPE_SERVER|TCP_TYPE_KEEP_ALIVE, 0, 10, tcp_callback);
     if(socket_tcp != 0)
     {
         res = tcp_listen (socket_tcp, PORT_NUM);
         printf_debug("tcp listen res = %drn", res);
     }

     while (1)
     {
         /* RL-TCPnet处理函数 */
         main_TcpNet();

         /* 用于网线插拔的处理 */
         tcp_status = TCP_StatusCheck();

         /* 按键消息的处理 */
         if((os_evt_wait_or(0xFFFF, usMaxBlockTime) == OS_R_EVT)&&(tcp_status == __TRUE))
         {
              xResult = os_evt_get ();
              switch (xResult)
              {
                   /* 接收到K1键按下，给远程TCP客户端发送8字节数据 */
                   case KEY1_BIT0:
                       printf_debug("tcp_get_state(socket_tcp) = %drn", tcp_get_state(socket_tcp));
                       iCount = 8;
                       do
                       {
                            main_TcpNet();
                            if (tcp_check_send (socket_tcp) == __TRUE)
                            {
                                 maxlen = tcp_max_dsize (socket_tcp);
                                 iCount -= maxlen;

                                 if(iCount < 0)
                                 {
                                      /* 这么计算没问题的 */
                                     maxlen = iCount + maxlen;
                                 }

                                 sendbuf = tcp_get_buf(maxlen);
                                 sendbuf[0] = '1';
                                 sendbuf[1] = '2';
                                 sendbuf[2] = '3';
                                 sendbuf[3] = '4';
                                 sendbuf[4] = '5';
                                 sendbuf[5] = '6';
                                 sendbuf[6] = '7';
                                 sendbuf[7] = '8';

                                 /* 测试发现只能使用获取的内存 */
                                 tcp_send (socket_tcp, sendbuf, maxlen);
                            }

                       }while(iCount > 0);
                       break;

                   /* 接收到K2键按下，给远程TCP客户端发送1024字节的数据 */
                   case KEY2_BIT1:
                       printf_debug("tcp_get_state(socket_tcp) = %drn", tcp_get_state(socket_tcp));
                       iCount = 1024;
                       do
                       {
                            main_TcpNet();
                            if (tcp_check_send (socket_tcp) == __TRUE)
                            {
                                 maxlen = tcp_max_dsize (socket_tcp);
                                 iCount -= maxlen;

                                 if(iCount < 0)
                                 {
                                      /* 这么计算没问题的 */
                                     maxlen = iCount + maxlen;
                                 }

                                 /* 这里仅初始化了每次所发送数据包的前8个字节 */
                                 sendbuf = tcp_get_buf(maxlen);
                                 sendbuf[0] = 'a';
                                 sendbuf[1] = 'b';
                                 sendbuf[2] = 'c';
                                 sendbuf[3] = 'd';
                                 sendbuf[4] = 'e';
                                 sendbuf[5] = 'f';
                                 sendbuf[6] = 'g';
                                 sendbuf[7] = 'h';

                                 /* 测试发现只能使用获取的内存 */
                                 tcp_send (socket_tcp, sendbuf, maxlen);
                            }

                       }while(iCount > 0);
                       break;

                   /* 接收到K3键按下，给远程TCP客户端发送5MB数据 */
                   case KEY3_BIT2:
                       printf_debug("tcp_get_state(socket_tcp) = %drn", tcp_get_state(socket_tcp));
                        iCount = 5*1024*1024;
                       do
                       {
                            main_TcpNet();
                            if (tcp_check_send (socket_tcp) == __TRUE)
                            {
                                 maxlen = tcp_max_dsize (socket_tcp);
                                 iCount -= maxlen;

                                 if(iCount < 0)
                                 {
                                     /* 这么计算没问题的 */
                                     maxlen = iCount + maxlen;
                                 }

                                 /* 这里仅初始化了每次所发送数据包的前8个字节 */
                                 sendbuf = tcp_get_buf(maxlen);
                                 sendbuf[0] = 'a';
                                 sendbuf[1] = 'b';
                                 sendbuf[2] = 'c';
                                 sendbuf[3] = 'd';
                                 sendbuf[4] = 'e';
                                 sendbuf[5] = 'f';
                                 sendbuf[6] = 'g';
                                 sendbuf[7] = 'h';

                                 /* 测试发现只能使用获取的内存 */
                                 tcp_send (socket_tcp, sendbuf, maxlen);
                            }

                       }while(iCount > 0);
                       break;

                    /* 其他的键值不处理 */
                   default:
                       break;
              }
         }
     }
}
至此，裸机方式移植的RL-TCPnet就可以运行了。

lee_st · 2017-10-23 08:09:27

.3.5    RL-TCPnet实验测试和实验现象

      测试前，先将开发板上面的DM9161/9162网口通过网线接到路由器或者交换机上面。
u  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，具体要看你的网络设备了。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STM32F429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。

lee_st · 2017-10-23 08:09:43

u  底层驱动执行情况
      为了验证RL-TCPnet底层驱动接口函数是否有问题，专门在ETH_STM32F4xx.c文件中配置了串口调试打印函数：
/*
*********************************************************************************************************
*                                      用于本文件的调试
*********************************************************************************************************
*/
#if 1
     #define printf_eth printf
#else
     #define printf_eth(...)
#endif

lee_st · 2017-10-23 08:10:26

如果底层驱动正常执行了，打印的效果如下：

lee_st · 2017-10-23 08:10:56

u ping是否正确
ping命令的主要作用是通过发送数据包并接收应答信息来检测两台设备之间的网络是否连通。ping命令成功说明当前主机与目的主机之间存在连通的路径。如果不成功，需要查看网线是否连通、网卡设置是否正确、IP地址是否可用等。测试方法如下：
（1）WIN+R组合键打开“运行”窗口，输入cmd。