第26章 RL-TCPnet之DHCP应用

STM32

本帖最后由 lee_st 于 2017-11-23 11:17 编辑

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本章节为大家讲解RL-TCPnet的DHCP应用，学习本章节前，务必要优先学习第25章的DHCP基础知识。有了这些基础知识之后，再搞本章节会有事半功倍的效果。
本章教程含STM32F407开发板和STM32F429开发板。
26.1 初学者重要提示
26.2 DHCP函数
26.3 DHCP配置说明（Net_Config.c）
26.4 DHCP调试说明（Net_Debug.c）
26.5 DHCP检测过程
26.6 网络调试助手和板子的操作步骤
26.7 实验例程说明（RTX）
26.8 总结

lee_st · 2017-11-26 20:21:41

26.7 实验例程说明（RTX）

26.7.1 STM32F407开发板实验

实验目的：
1.    学习RL-TCPnet的DHCP应用。
实验内容：
1.    DHCP已经使能，如果插上网线8秒内无法从路由器/交换机获得IP地址，将使用固定IP:192.168.1.100。此固定IP是在配置向导文件Net_Config.c里面设置的。
2.    本例程创建了一个socket服务器，采用TCP通信协议，而且使能了局域网域名NetBIOS，用户只需在电脑端ping armfly就可以获得板子的IP地址，本地端口被设置为1024。
3.    用户可以在电脑端用网络调试软件创建TCP Client连接此服务器。
4.    网络调试助手发送命令字符1，板子回复字符1到8以及回车和换行两个字符，共10个。
5.    网络调试助手发送命令字符2，板子回复1024个字符，前4个字符是abcd，最后4个字符是efgh，中间的1016个全部是字符0。
实验操作：
详见本章节26.6小节。
配置向导文件设置（Net_Config.c）：
详见本章节26.3小节。
调试文件设置（Net_Debug.c）：
详见本章节26.4小节。

lee_st · 2017-11-26 20:22:02

RTX配置：
RTX配置向导详情如下：

lee_st · 2017-11-26 20:22:21

Task Configuration
（1）Number of concurrent running tasks
      允许创建7个任务，实际创建了如下6个任务：
      AppTaskUserIF任务：按键消息处理。
      AppTaskLED任务    ：LED闪烁。
      AppTaskMsgPro任务：按键检测。
      AppTaskSocket任务  ：socket服务器任务。
      AppTaskTCPMain任务：RL-TCPnet网络主任务。
      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。
（2）Number of tasks with user-provided stack
      创建的6个任务都是采用自定义堆栈方式。
（3）Run in privileged mode
      设置任务运行在非特权级模式。

lee_st · 2017-11-26 20:22:42

RTX任务调试信息：

lee_st · 2017-11-26 20:23:01

程序设计：
任务栈大小分配：
staticuint64_t AppTaskUserIFStk[1024/8]; /* 任务栈 */
staticuint64_t AppTaskLEDStk[1024/8];    /* 任务栈 */
staticuint64_t AppTaskMsgProStk[1024/8];  /* 任务栈 */
staticuint64_t AppTaskSocketStk[2048/8]; /* 任务栈 */
staticuint64_t AppTaskTCPMainStk[2048/8]; /* 任务栈 */
staticuint64_t AppTaskStartStk[1024/8];    /* 任务栈 */
将任务栈定义成uint64_t类型可以保证任务栈是8字节对齐的，8字节对齐的含义就是数组的首地址对8求余等于0。如果不做8字节对齐的话，部分C语言库函数、浮点运算和uint64_t类型数据运算会出问题。

lee_st · 2017-11-26 20:23:27

系统栈大小分配：

lee_st · 2017-11-26 20:23:46

RTX初始化：
/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: main
*    功能说明: 标准c程序入口。
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main (void)
{
     /* 初始化外设 */
     bsp_Init();

     /* 创建启动任务 */
     os_sys_init_user (AppTaskStart,              /* 任务函数 */
                       6,                         /* 任务优先级 */
                       &AppTaskStartStk,          /* 任务栈 */
                       sizeof(AppTaskStartStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */
     while(1);
}

lee_st · 2017-11-26 20:24:02

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);

     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_InitLed();    /* 初始LED指示灯端口 */
}

lee_st · 2017-11-26 20:24:18

RTX任务创建：
/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: AppTaskCreate
*    功能说明: 创建应用任务
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void AppTaskCreate (void)
{
     HandleTaskUserIF = os_tsk_create_user(AppTaskUserIF,             /* 任务函数 */
                                           1,                         /* 任务优先级 */
                                           &AppTaskUserIFStk,         /* 任务栈 */
                                           sizeof(AppTaskUserIFStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */

     HandleTaskLED = os_tsk_create_user(AppTaskLED,              /* 任务函数 */
                                        2,                       /* 任务优先级 */
                                        &AppTaskLEDStk,          /* 任务栈 */
                                        sizeof(AppTaskLEDStk));  /* 任务栈大小，单位字节数 */

     HandleTaskMsgPro = os_tsk_create_user(AppTaskMsgPro,             /* 任务函数 */
                                           3,                         /* 任务优先级 */
                                           &AppTaskMsgProStk,         /* 任务栈 */
                                           sizeof(AppTaskMsgProStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */

     HandleTaskSocket = os_tsk_create_user(AppTaskSocket,             /* 任务函数 */
                                           4,                         /* 任务优先级 */
                                           &AppTaskSocketStk,         /* 任务栈 */
                                           sizeof(AppTaskSocketStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */

    HandleTaskTCPMain = os_tsk_create_user(AppTaskTCPMain,             /* 任务函数 */
                                           5,                         /* 任务优先级 */
                                           &AppTaskTCPMainStk,         /* 任务栈 */
                                           sizeof(AppTaskTCPMainStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
}

30^#

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lee_st · 2017-11-26 20:25:00

RL-TCPnet网络主任务
这里专门创建了一个app_tcpnet_lib.c文件用于RL-TCPnet的网络主任务，实现动态IP获取和网络协议栈主函数main_TcpNet的调用。
#include "includes.h"

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

/*
**********************************************************************************************************
                                                   外部调用
**********************************************************************************************************
*/
#define DHCP_TOUT   80                 /* DHCP动态IP获取的溢出时间设置为8秒 */
#define MY_IP localm[NETIF_ETH].IpAdr
extern LOCALM localm[];

/*
**********************************************************************************************************
                                                   变量
**********************************************************************************************************
*/
uint32_t dhcp_tout;
uint8_t DHCP_Status[2][40] = {"IP: 192.168.X.X",
                              "Waiting for DHCP"};

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: main
*    功能说明: 标准c程序入口。
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void dhcp_check(void)
{

     /* 检测是否通过DHCP自动获得IP */
     if (mem_test (&MY_IP, 0, IP_ADRLEN) == __FALSE && !(dhcp_tout & 0x80000000))
     {
          /* 已经获得IP */
         dhcp_tout = 0;
         sprintf((char *)DHCP_Status[0],"%d.%d.%d.%d", MY_IP[0], MY_IP[1],
                                    MY_IP[2], MY_IP[3]);
         sprintf((char *)DHCP_Status[1],"DHCP Success");
         printf_tcpdbg("%srn", DHCP_Status[0]);
         printf_tcpdbg("%srn", DHCP_Status[1]);
         return;
     }

     /* 每100ms进行一次减减操作 */
     if (--dhcp_tout == 0)
     {
          /* 设置的8秒自动获取IP时间已经到了，禁止DHCP，准备使用固定IP */
         dhcp_disable ();
         sprintf((char *)DHCP_Status[1],"DHCP Failed" );
          /* 更新溢出时间，将固定IP的分配时间也设置为8秒 */
         dhcp_tout = 80 | 0x80000000;
         return;
     }

     /* 设置固定IP的8秒时间到 */
     if (dhcp_tout == 0x80000000)
     {
         dhcp_tout = 0;
          sprintf((char *)DHCP_Status[0],"%d.%d.%d.%d", MY_IP[0], MY_IP[1],
                                    MY_IP[2], MY_IP[3]);
         sprintf((char *)DHCP_Status[1],"DHCP Failed Use static IP");
         printf_tcpdbg("%srn", DHCP_Status[0]);
         printf_tcpdbg("%srn", DHCP_Status[1]);
     }
}

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: TCPnetTest
*    功能说明: 主要实现动态IP获取和网络协议栈主函数main_TcpNet的调用。
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void TCPnetTest(void)
{
     uint32_t tstart, tend;

     /* 初始化变量 */
     dhcp_tout = DHCP_TOUT;
     tstart = os_time_get();

     while (1)
     {
          /* 每100ms做一次DHCP检测 */
         if(dhcp_tout != 0)
         {
              tend = os_time_get() - tstart;
              //printf_tcpdbg("%x %drn", dhcp_tout, tend);
              if(tend >= 100)
              {
                   tstart = os_time_get();
                   dhcp_check();
              }
         }

         os_evt_wait_and(0x0001, 0xFFFF);
         while (main_TcpNet() == __TRUE);
     }
}

lee_st · 2017-11-26 20:25:28

Socket 服务器任务
这里专门创建了一个app_socket_lib.c文件用于socket服务器任务。
#include "includes.h"

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

/*
*********************************************************************************************************
*                              宏定义，本地端口
*********************************************************************************************************
*/
/* 这个是本地端口 */
#define LocalPort_NUM    1001

/*
*********************************************************************************************************
*                                         变量
*********************************************************************************************************
*/
/* RL-TCPnet API的返回值 */
const char * ReVal_Table[]=
{
     " 0: SCK_SUCCESS       Success                             ",
     "-1: SCK_ERROR         General Error                       ",
     "-2: SCK_EINVALID      Invalid socket descriptor           ",
     "-3: SCK_EINVALIDPARA  Invalid parameter                   ",
     "-4: SCK_EWOULDBLOCK   It would have blocked.              ",
     "-5: SCK_EMEMNOTAVAIL  Not enough memory in memory pool    ",
     "-6: SCK_ECLOSED       Connection is closed or aborted     ",
     "-7: SCK_ELOCKED       Socket is locked in RTX environment ",
     "-8: SCK_ETIMEOUT      Socket, Host Resolver timeout       ",
     "-9: SCK_EINPROGRESS   Host Name resolving in progress     ",
     "-10: SCK_ENONAME      Host Name not existing              ",
};

uint8_t sendbuf[1024];

/*
*********************************************************************************************************
*    函数名: SocketTest
*    功能说明: Socket应用
*    形    参: 无
*    返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void SocketTest(void)
{
     char dbuf[10];
     int len;
     int sock, sd, res;
     SOCKADDR_IN addr;
     SOCKADDR_IN ReAddr;


     while (1)
     {
         /* 创建一个socket
            第1个参数AF_INET：当前仅支持这个类型的地址族。
            第2个参数SOCK_STREAM：表示数据流通信类型，即使用的TCP。
            第3个参数0 ：配置为0的话，自动跟第2个参数进行协议匹配，这里就是TCP协议。
         */
         sock = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

         /* 端口号设置为1001 */
         addr.sin_port        = htons(LocalPort_NUM);

         /* 与函数socket中的AF_INET作用一样 */
         addr.sin_family      = PF_INET;
          /*
            INADDR_ANY就是指定地址为0.0.0.0的地址，这个地址事实上表示不确定地址，或所有地址，
            任意地址。用在这里的话就表示监控端口号为ddr.sin_port的所有IP地址消息。一般主要用
            于有多个网卡或者IP地址的情况。开发板只用了DM9161的网口，就是监听这个网口的IP地址。
         */
         addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

         /* 给socket绑定IP和端口号 */
         bind (sock, (SOCKADDR *)&addr, sizeof(addr));

         /* 设置监听，最大监听1个连接 */
         listen (sock, 1);

          /*
            等待soket连接请求，有的话，自动创建1个新的socket进行连接通信，没有的话，等待连接。
            注意，能够accept的个数受到listen函数的限制，而listen函数又受到Net_Config.c中宏定义
            BSD_NUMSOCKS 的限制。
         */
         len = sizeof(ReAddr);
         sd = accept (sock, (SOCKADDR *)&ReAddr, &len);
         printf_debug ("远程客户端请求连接IP: %d.%d.%d.%dn", ReAddr.sin_addr.s_b1,
                                                             ReAddr.sin_addr.s_b2,
                                                                       ReAddr.sin_addr.s_b3,
                                                             ReAddr.sin_addr.s_b4);
         printf_debug ("远程客户端端口号: %dn", ntohs(ReAddr.sin_port));

         /* 关闭监听socket，这个监听socket是调用函数socket后自动创建的 */
         closesocket (sock);
         sock = sd;


         while (1)
         {
              /*
                socket数据接收函数，如果recv工作在阻塞模式，使用这个函数注意以下事项：
                1. 此函数的溢出时间受到Net_Config.c中宏定义 BSD_RCVTOUT 的限制。溢出时间到会自动退出。
                2. 这个函数接收到一次数据包就会返回，大于或者小于设置的缓冲区大小都没有关系，如果数据量
                   大于接收缓冲区大小，用户只需多次调用函数recv进行接收即可。
                3. 实际接收到数据大小通过判断此函数的返回值即可。
              */
              res = recv (sock, dbuf, sizeof(dbuf), 0);
              if (res <= 0)
              {
                   printf_debug("退出接收函数，重新开始监听%srn", ReVal_Table[abs(res)]);
                   break;
              }
              else
              {
                   printf_debug("Receive Data Length = %drn", res);
                   switch(dbuf[0])
                   {
                        /* 字符命令 1 */
                       case '1':
                            sendbuf[0] = '1';
                            sendbuf[1] = '2';
                            sendbuf[2] = '3';
                            sendbuf[3] = '4';
                            sendbuf[4] = '5';
                            sendbuf[5] = '6';
                            sendbuf[6] = '7';
                            sendbuf[7] = '8';
                            sendbuf[8] = 'r';
                            sendbuf[9] = 'n';
                            res = send (sock, (char *)sendbuf, 10, 0);
                            if (res < 0)
                            {
                                 printf_debug("函数send发送数据失败rn");
                            }
                            else
                            {
                                 printf_debug("函数send发送数据成功rn");
                            }
                            break;

                        /* 字符命令 2 */
                       case '2':
                            /* 将数据缓冲区清成字符0，方便网络调试助手查看数据 */
                            len = sizeof(sendbuf);
                            memset(sendbuf, 48, len);

                            /* 这里仅初始化了数据包的前4个字节和最后4个字节 */
                            sendbuf[0] = 'a';
                            sendbuf[1] = 'b';
                            sendbuf[2] = 'c';
                            sendbuf[3] = 'd';
                            sendbuf[len - 4] = 'e';
                            sendbuf[len - 3] = 'f';
                            sendbuf[len - 2] = 'g';
                            sendbuf[len - 1] = 'h';
                            res = send (sock, (char *)sendbuf, len, 0);
                            if (res < 0)
                            {
                                 printf_debug("函数send发送数据失败%srn", ReVal_Table[abs(res)]);
                            }
                            else
                            {
                                 printf_debug("函数send成功发送数据 = %d字节rn", res);
                            }
                            break;

                       /* 其它数值不做处理 */
                       default:
                            break;
                   }
              }

         }

          /*
            溢出时间到，远程设备断开连接等，程序都会执行到这里，我们在这里关闭socket，
            程序返回到第一个大while循环的开头重新创建socket并监听。
         */
         closesocket (sock);
     }
}

lee_st · 2017-11-26 20:25:47

26.7.2 STM32F429开发板实验

实验目的：
1.    学习RL-TCPnet的DHCP应用。
实验内容：
1.    DHCP已经使能，如果插上网线8秒内无法从路由器/交换机获得IP地址，将使用固定IP:192.168.1.100。此固定IP是在配置向导文件Net_Config.c里面设置的。
2.    本例程创建了一个socket服务器，采用TCP通信协议，而且使能了局域网域名NetBIOS，用户只需在电脑端ping armfly就可以获得板子的IP地址，本地端口被设置为1024。
3.    用户可以在电脑端用网络调试软件创建TCP Client连接此服务器。
4.    网络调试助手发送命令字符1，板子回复字符1到8以及回车和换行两个字符，共10个。
5.    网络调试助手发送命令字符2，板子回复1024个字符，前4个字符是abcd，最后4个字符是efgh，中间的1016个全部是字符0。
实验操作：
详见本章节26.6小节。
配置向导文件设置（Net_Config.c）：
详见本章节26.3小节。
调试文件设置（Net_Debug.c）：
详见本章节26.4小节。

lee_st · 2017-11-26 20:26:01

RTX配置：
RTX配置向导详情如下：

lee_st · 2017-11-26 20:26:16

Task Configuration
（1）Number of concurrent running tasks
      允许创建7个任务，实际创建了如下6个任务：
      AppTaskUserIF任务：按键消息处理。
      AppTaskLED任务    ：LED闪烁。
      AppTaskMsgPro任务：按键检测。
      AppTaskSocket任务  ：socket服务器任务
      AppTaskTCPMain任务：RL-TCPnet网络主任务。
      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。
（2）Number of tasks with user-provided stack
      创建的6个任务都是采用自定义堆栈方式。
（3）Run in privileged mode
      设置任务运行在非特权级模式。

lee_st · 2017-11-26 20:26:36

RTX任务调试信息：

lee_st · 2017-11-26 20:26:51

程序设计：
任务栈大小分配：
static uint64_t AppTaskUserIFStk[1024/8]; /* 任务栈 */
static uint64_t AppTaskLEDStk[1024/8];    /* 任务栈 */
static uint64_t AppTaskMsgProStk[1024/8];  /* 任务栈 */
static uint64_t AppTaskSocketStk[2048/8]; /* 任务栈 */
static uint64_t AppTaskTCPMainStk[2048/8]; /* 任务栈 */
static uint64_t AppTaskStartStk[1024/8];    /* 任务栈 */
将任务栈定义成uint64_t类型可以保证任务栈是8字节对齐的，8字节对齐的含义就是数组的首地址对8求余等于0。如果不做8字节对齐的话，部分C语言库函数、浮点运算和uint64_t类型数据运算会出问题。

lee_st · 2017-11-26 20:27:07

系统栈大小分配：

lee_st · 2017-11-26 20:27:31

RTX初始化：
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: main
* 功能说明: 标准c程序入口。
* 形参: 无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int main (void)
{
/* 初始化外设 */
bsp_Init();

/* 创建启动任务 */
os_sys_init_user (AppTaskStart, /* 任务函数 */
6, /* 任务优先级 */
&AppTaskStartStk, /* 任务栈 */
sizeof(AppTaskStartStk)); /* 任务栈大小，单位字节数 */
while(1);
}

lee_st · 2017-11-26 20:27:46

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 */
}

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第26章 RL-TCPnet之DHCP应用

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