W5100S-EVB-PICO作为TCP Client 进行数据回环测试（五）

前言

上一章我们用W5100S-EVB-PICO开发板通过DNS解析www.baidu.com（百度域名）成功得到其IP地址，那么本章我们将用我们的开发板作为客户端去连接服务器，并做数据回环测试：收到服务器发送的数据，并回传给服务器。

TCP是什么？什么是TCP Client? 能做什么？

        TCP (Transmission Control Protocol) 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输协议，用于在计算机网络上传输数据。TCP Client是指TCP网络服务的客户端连接，主动向服务器发起连接请求并建立连接，用于实现串口数据和服务器数据的交互，保证数据的可靠交换。TCP Clent通常用于设备与服务器之间的数据交互，是最常用的联网通信方式。
        TCP Client的主要作用是建立和管理与TCP服务器之间的连接，实现数据的可靠传输。通过TCP Client，设备可以向服务器发送数据并从服务器接收数据，从而实现设备与服务器之间的数据交互。
        在TCP Client中，客户端程序需要指定服务器的IP地址和端口号，并使用TCP协议与服务器建立连接。一旦连接建立成功，客户端程序就可以通过数据流对象 (NetworkStream) 与服务器进行数据交互。
        因此，TCP Client可以帮助设备实现与服务器之间的可靠数据交换，是设备联网通信的重要方式之一。在工业自动化、物联网、智能家居等应用中，TCP Client被广泛使用。

连接方式

使开发板和我们的电脑处于同一网段：

开发板（设备）通过交叉线直连主机（PC）
开发板和主机都接在路由器LAN口

测试工具

网络调试工具（任意）
wireshark抓包工具

回环测试

1. 相关代码

如下所示，我们可以看到应用实例里面loopback_tcpc的具体实现，我们需要传入四个参数：socket端口号、收发缓存、目的IP地址和目的端口号；函数里面用一个Switch状态机，对socket端口状态轮询并进行相应的处理，处于连接状态就判断是否收到数据，如果有就获取数据大小，并做回传处理，回传失败就关闭端口；处于关闭状态就跑tcp协议并打开端口；处于初始化状态就连接服务器；处于等待关闭状态就断开连接。

int32_t loopback_tcpc(uint8_t sn, uint8_t* buf, uint8_t* destip, uint16_t destport)
{
   int32_t ret; // return value for SOCK_ERRORs
   uint16_t size = 0, sentsize=0;

   // Destination (TCP Server) IP info (will be connected)
   // >> loopback_tcpc() function parameter
   // >> Ex)
   //	uint8_t destip[4] = 	{192, 168, 0, 214};
   //	uint16_t destport = 	5000;

   // Port number for TCP client (will be increased)
   static uint16_t any_port = 	50000;

   // Socket Status Transitions
   // Check the W5500 Socket n status register (Sn_SR, The 'Sn_SR' controlled by Sn_CR command or Packet send/recv status)
   switch(getSn_SR(sn))
   {
      case SOCK_ESTABLISHED :
         if(getSn_IR(sn) & Sn_IR_CON)	// Socket n interrupt register mask; TCP CON interrupt = connection with peer is successful
         {
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
			printf("%d:Connected to - %d.%d.%d.%d : %d\r\n",sn, destip[0], destip[1], destip[2], destip[3], destport);
#endif
			setSn_IR(sn, Sn_IR_CON);  // this interrupt should be write the bit cleared to '1'
         }

         //
         // Data Transaction Parts; Handle the [data receive and send] process
         //
		 if((size = getSn_RX_RSR(sn)) > 0) // Sn_RX_RSR: Socket n Received Size Register, Receiving data length
         {
			if(size > DATA_BUF_SIZE) size = DATA_BUF_SIZE; // DATA_BUF_SIZE means user defined buffer size (array)
			ret = recv(sn, buf, size); // Data Receive process (H/W Rx socket buffer -> User's buffer)

			if(ret <= 0) return ret; // If the received data length <= 0, receive failed and process end
			size = (uint16_t) ret;
			sentsize = 0;

			// Data sentsize control
			while(size != sentsize)
			{
				ret = send(sn, buf+sentsize, size-sentsize); // Data send process (User's buffer -> Destination through H/W Tx socket buffer)
				if(ret < 0) // Send Error occurred (sent data length < 0)
				{
					close(sn); // socket close
					return ret;
				}
				sentsize += ret; // Don't care SOCKERR_BUSY, because it is zero.
			}
         }
		 //
         break;
      case SOCK_CLOSE_WAIT :
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
         //printf("%d:CloseWait\r\n",sn);
#endif
         if((ret=disconnect(sn)) != SOCK_OK) return ret;
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
         printf("%d:Socket Closed\r\n", sn);
#endif
         break;

      case SOCK_INIT :
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
    	 printf("%d:Try to connect to the %d.%d.%d.%d : %d\r\n", sn, destip[0], destip[1], destip[2], destip[3], destport);
#endif
    	 if( (ret = connect(sn, destip, destport)) != SOCK_OK) return ret;	//	Try to TCP connect to the TCP server (destination)
         break;

      case SOCK_CLOSED:
    	  close(sn);
    	  if((ret=socket(sn, Sn_MR_TCP, any_port++, 0x00)) != sn){
         if(any_port == 0xffff) any_port = 50000;
         return ret; // TCP socket open with 'any_port' port number
        } 
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
    	 //printf("%d:TCP client loopback start\r\n",sn);
         //printf("%d:Socket opened\r\n",sn);
#endif
         break;
      default:
         break;
   }
   return 1;
}

主函数就比较简单，在此之前我们先声明socket端口号和所用最大的缓存大小，不做分片处理默认为2KB；然后初始化网络信息、目标IP地址和目标端口，最后在while循环里调用loopback_tcpc并传入相应参数即可。

注意：这里的目的IP地址设置为我们的电脑IP地址，因为我们要让电脑端作为服务器，使用网络调试助手进行数据回环测试；另外目标端口选择尽量避免使用特殊端口，这里使用8080

#define SOCKET_ID 0
#define ETHERNET_BUF_MAX_SIZE (1024 * 2)

void network_init(void);

wiz_NetInfo net_info = {
    .mac = {0x00, 0x08, 0xdc, 0x16, 0xed, 0x2e},
    .ip = {192, 168, 1, 10},
    .sn = {255, 255, 255, 0},
    .gw = {192, 168, 1, 1},
    .dns = {8, 8, 8, 8},
    .dhcp = NETINFO_STATIC};
wiz_NetInfo get_info;
static uint8_t ethernet_buf[ETHERNET_BUF_MAX_SIZE] = {0,};

static uint8_t des_ip[4] = {192, 168, 1, 2};
static uint16_t des_port = 8080;

int main()                                                          
{   
    stdio_init_all();
    sleep_ms(2000);
    network_init();

    while(true)
    {
        loopback_tcpc(SOCKET_ID, ethernet_buf, des_ip, des_port);
        sleep_ms(500);
    }
    

}

void network_init(void)
{
    uint8_t temp;
    wizchip_initialize();
    printf("W5100s tcp client example.\r\n");
    sleep_ms(2000);
    wizchip_setnetinfo(&net_info);
    print_network_information(get_info);
    sleep_ms(2000);   
}

2.测试现象

我们编译烧录后，打开串行监视器，可以看到，配置相关信息后，尝试连接我们初始化设置的目的IP（电脑IP），然后我们在电脑上打开网络调试助手，选择tcp服务器模式，IP选择电脑的本机IP（一般默认即为电脑IP），端口号写8080（跟我们在开发板配置的信息一致，不然监听不到），配置完成打开后，可以看到客户端上线提示，尝试发送数据，可以看到成功回传。

我们也可以在打开wireshark抓包工具，输入命令<ip.addr == 192.168.1.10 and tcp>过滤数据包（IP地址改成自己电脑的，也即开发板设置的目标IP地址）；我这里先关闭网络调试助手，然后又打开，接着发送0~9十个阿拉伯数字，可以通过抓包工具十分清楚明了的看到具体交互过程，如下图所示。