W6100-EVB-PICO作为TCP Client 进行数据回环测试（五）

前言

上一章我们用W6100-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，我们需要传入五个参数：socket端口号、收发缓存、目的IP地址、目的端口号和回环模式；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。

值得一提的是W6100这款以太网芯片支持IPv6，因此在回环模式上有着不同选择，相应地处理上也会根据模式分别进行处理，这里选择IPv4模式进行回环测试。

int32_t loopback_tcpc(uint8_t sn, uint8_t* buf, uint8_t* destip, uint16_t destport, uint8_t loopback_mode)
{

    int32_t ret; // return value for SOCK_ERRORs
    datasize_t sentsize=0;
    uint8_t status,inter,addr_len;
    datasize_t received_size;
    uint8_t tmp = 0;
    uint8_t arg_tmp8;
    wiz_IPAddress destinfo;


    // Socket Status Transitions
    // Check the W6100 Socket n status register (Sn_SR, The 'Sn_SR' controlled by Sn_CR command or Packet send/recv status)
    getsockopt(sn,SO_STATUS,&status);
    switch(status)
    {
    case SOCK_ESTABLISHED :
        ctlsocket(sn,CS_GET_INTERRUPT,&inter);
        if(inter & 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
            arg_tmp8 = Sn_IR_CON;
            ctlsocket(sn,CS_CLR_INTERRUPT,&arg_tmp8);// this interrupt should be write the bit cleared to '1'
        }

        //
        // Data Transaction Parts; Handle the [data receive and send] process
        //
        getsockopt(sn, SO_RECVBUF, &received_size);

        if(received_size > 0) // Sn_RX_RSR: Socket n Received Size Register, Receiving data length
        {
            if(received_size > DATA_BUF_SIZE) received_size = DATA_BUF_SIZE; // DATA_BUF_SIZE means user defined buffer size (array)
            ret = recv(sn, buf, received_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
            received_size = (uint16_t) ret;
            sentsize = 0;

            // Data sentsize control
            while(received_size != sentsize)
            {
                ret = send(sn, buf+sentsize, received_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
        getsockopt(sn, SO_RECVBUF, &received_size);

        if((received_size = getSn_RX_RSR(sn)) > 0) // Sn_RX_RSR: Socket n Received Size Register, Receiving data length
        {
            if(received_size > DATA_BUF_SIZE) received_size = DATA_BUF_SIZE; // DATA_BUF_SIZE means user defined buffer size (array)
            ret = recv(sn, buf, received_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
            received_size = (uint16_t) ret;
            sentsize = 0;

            // Data sentsize control
            while(received_size != sentsize)
            {
                ret = send(sn, buf+sentsize, received_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.
            }
        }
        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_
            if(loopback_mode == AS_IPV4)
                printf("%d:Try to connect to the %d.%d.%d.%d, %d\r\n", sn, destip[0], destip[1], destip[2], destip[3], destport);
            else if(loopback_mode == AS_IPV6)
            {
                printf("%d:Try to connect to the %04X:%04X", sn, ((uint16_t)destip[0] << 8) | ((uint16_t)destip[1]),
                    ((uint16_t)destip[2] << 8) | ((uint16_t)destip[3]));
                printf(":%04X:%04X", ((uint16_t)destip[4] << 8) | ((uint16_t)destip[5]),
                    ((uint16_t)destip[6] << 8) | ((uint16_t)destip[7]));
                printf(":%04X:%04X", ((uint16_t)destip[8] << 8) | ((uint16_t)destip[9]),
                    ((uint16_t)destip[10] << 8) | ((uint16_t)destip[11]));
                printf(":%04X:%04X,", ((uint16_t)destip[12] << 8) | ((uint16_t)destip[13]),
                    ((uint16_t)destip[14] << 8) | ((uint16_t)destip[15]));
                printf("%d\r\n", destport);
            }
        #endif

        if(loopback_mode == AS_IPV4)
          ret = connect(sn, destip, destport, 4); /* Try to connect to TCP server(Socket, DestIP, DestPort) */
        else if(loopback_mode == AS_IPV6)
          ret = connect(sn, destip, destport, 16); /* Try to connect to TCP server(Socket, DestIP, DestPort) */

        printf("SOCK Status: %d\r\n", ret);

        if( ret != SOCK_OK) return ret;	//	Try to TCP connect to the TCP server (destination)
        break;

    case SOCK_CLOSED:
        switch(loopback_mode)
        {
        case AS_IPV4:
            tmp = socket(sn, Sn_MR_TCP4, any_port++, SOCK_IO_NONBLOCK);
            break;
        case AS_IPV6:
            tmp = socket(sn, Sn_MR_TCP6, any_port++, SOCK_IO_NONBLOCK);
            break;
        case AS_IPDUAL:
            tmp = socket(sn, Sn_MR_TCPD, any_port++, SOCK_IO_NONBLOCK);
            break;
        default:
            break;
        }

        if(tmp != sn){    /* reinitialize the socket */
            #ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                printf("%d : Fail to create socket.\r\n",sn);
            #endif
            return SOCKERR_SOCKNUM;
        }
        printf("%d:Socket opened[%d]\r\n",sn, getSn_SR(sn));
        sock_state[sn] = 1;

        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},
    .ipmode = NETINFO_STATIC_V4};
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, AS_IPV4);
        sleep_ms(500);
    }
    

}

void network_init(void)
{
    uint8_t temp;
    wizchip_initialize();
     printf("W6100 dns test example.\r\n");
    sleep_ms(2000);
     /* Determine the network lock register status */
    if(!ctlwizchip(SYS_NET_LOCK, &temp))
    {   
        printf("unlock.\n");
        NETUNLOCK();
    }
    wizchip_setnetinfo(&net_info);
    print_net_info(&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。

相关链接：

本章相应例程链接https://gitee.com/wiznet-hk/example-of-w6100-evb-pico.gitwireshark抓包工具下载链接https://www.wireshark.org/download.html