Lwip TCP/UDP客户端、服务器详解

一、TCP客户端

        tcp客户端实现是比较简单的，大致分为以下几个步骤：

     （1）申请套接字。

     （2）绑定远端服务器的ip地址和端口。

     （3）连接远端服务器。

     （4）接收和发送数据。

#define PORT 5001#define RECV_DATA (1024)#define SERV_IP_ADDR "192.168.31.39"#define SERV_PORT 5001void tcp_client(void *arg){  int sock=-1;  struct sockaddr_in Serv_addr;  char*recv_data;  int recv_data_len;    recv_data=(char*)pvPortMalloc(RECV_DATA);  if(recv_data==NULL){      printf("Mallo memory failed\r\n");  }  while(1){            sock=Socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);    if(sock<0)    {      printf("Socket error\n");      vTaskDelay(10);      continue;    }        Serv_addr.sin_family=AF_INET;        Serv_addr.sin_port=htons(SERV_PORT);        Serv_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(SERV_IP_ADDR);      memset(&(Serv_addr.sin_zero), 0, sizeof(Serv_addr.sin_zero));          if (connect(sock, (struct sockaddr *)&Serv_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)     {printf("Connect failed!\n");closesocket(sock);vTaskDelay(10);continue;    }       printf("Connect to tcp server successful!\n");        while(1)    {      recv_data_len = recv(sock, recv_data, RECV_DATA, 0);if (recv_data_len <= 0)         break;       printf("recv:%s\n",recv_data);write(sock,recv_data,recv_data_len);    }  }  }

现象：

 电脑作为TCP服务器，单片机为TCP客户端来连接服务器，通过电脑服务端往单片机发送112233、555533，单片机接收到消息后将消息原路发送给电脑。

部分函数解析：

（1）int socket(int domain,int type,int protocol)

该函数用于申请套接字。

参数domain：套接字采用的协议簇，常用的有AF_INET--ipv4      AF_INET6--ipv6

参数type：套接字采用的服务类型,SOCK_STREAM表示可靠的面对连接的socket连接(TCP),SOCK_DGRAM提供面向消息的无保障连接(UDP),SOCK_RAW表示原始的套接字。

参数protocol：套接字所采用的协议，在TCP/UDP两种协议下均为0。

返回值：套接字申请成功返回Socket描述符(int类型) 失败返回-1。

（2）htons、ntohs、htonl、ntohl

这些函数用于大小端转换。

htons：host to network short long，将主机字节序转化成网络字节序，即将无符号16位整型转化成大端模数。

ntohs：network  to host short long，将网络字节序转化成主机字节序，即将大端模式转化成无符号16位整型。

htonl：host to network long 

ntohl：network to host long

htonl、ntohl两函数也类似，只不过是在无符号32位整型与网络字节序之间转换。

（3）inet_ntoa、inet_addr

inet_ntoa：将无符号32位地址数据（uint32_t）转化成char*类型的字符串。

inet_addr:将char*类型的字符串转化成无符号32位地址数据(uint32_t)。

（4） memset (void *, int, size_t)

该函数用于将一段内存中的值全转化成指定的值，此处 memset(&(Serv_addr.sin_zero), 0, sizeof(Serv_addr.sin_zero));将结构体sockaddr_in中成员sin_zero[SIN_ZERO_LEN]赋值为0，用于保证sockaddr与sockaddr_in两个数据结构保持大小相同。

（5）connect

该函数用于连接远端服务器，参数1为所申请的套接字，参数2为远端服务器，参数3为远端服务器字节长度。

（6）recv

该函数用于TCP接收数据，参数1为所申请的套接字，参数2为接收内存空间的起始地址，参数3为内存的大小，若成功接收数据返回数据长度，若接收失败返回-1。

（7）write

该函数TCP发送数据，参数1为所申请的套接字，参数2为发送数据的起始地址，参数3为发送数据的大小。

二、TCP服务器

        TCP服务器创建步骤如下：

      （1）申请套接字

      （2）绑定服务器本地的ip、端口等信息

      （3）监听连接请求，与客户端连接

      （4）接收和发送数据

void tcp_serv(void *arg){    struct sockaddr_in serv_addr,client_addr;    char *recv_data;    int sock=-1;    int remote_sock;    socklen_t client_addr_len;    int recv_data_len;      client_addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);      recv_data = (char *)pvPortMalloc(RECV_DATA);           sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    if(sock < 0){        printf("Socket 创建失败, 错误代码：%d\n", errno);    }else{        printf("Socket 创建成功");    }             serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;             serv_addr.sin_family = AF_INET;              serv_addr.sin_port = htons(PORT); // 小端模式转为大端模式             memset(&(serv_addr.sin_zero), 0, sizeof(serv_addr.sin_zero));         if (bind(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)    {        printf("Unable to bind\r\n");        Goto __exit;    }        if (listen(sock, 5) == -1)    {        printf("Listen error\r\n");        goto __exit;    }    while (1){            remote_sock = accept(sock, (struct sockaddr *) &client_addr, &client_addr_len);        printf("new client connected from (%s, %d)\n",        inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));        {        int flag = 1;        setsockopt(remote_sock,        IPPROTO_TCP,         TCP_nodeLAY,         (void *) &flag,         sizeof(int));         }        while (1)        {                recv_data_len = recv(remote_sock, recv_data, RECV_DATA, 0);        if (recv_data_len <= 0)        break;        printf("recv %d len data\n",recv_data_len);                write(remote_sock,recv_data,recv_data_len);        }        if (remote_sock >= 0)        closesocket(remote_sock);        remote_sock = -1;    } __exit:if (sock >= 0) closesocket(sock);if (recv_data) free(recv_data);}

现象：

电脑作为TCP客户端，单片机作为TCP服务端，通过串口打印可知其ip地址为192.168.31.48，用TCP客户端 来连接该ip，连接成功后往单片机分别发送5555、6666，单片机收到消息以后原路发回客户端。需要注意TCP连接为面向连接的、可靠的通讯协议，服务器一次只能与一个客户端可靠连接，但是可以同时有多个客户端申请连接（等待连接）。

部分函数解释：

  (1) serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY

INADDR_ANY表示地址0.0.0.0，泛指本地的所有ip地址，上述代码即绑定本地的所有网卡IP地址作为服务器地址，因为有时候本地连接的不止一张网卡。

（2）socklen_t client_addr_len = sizeof(struct sockaddr_in)

此处要特别注意，不能初始化为NULL，否则无法接收客户端的ip等信息！！！！

三、UDP服务器

        udp是一种无连接、不可靠的协议，因此其连接与TCP相比更为简单，但是数据的传输没有保障，多用于音频、视频等数据数据传输（传输速度快）。

        udp服务器创建步骤如下：

      （1）申请套接字

      （2）绑定服务器本地ip、端口等信息

      （3）接收、发送数据

static void udp_serv(void *arg){  int sock=-1;;  char*recv_data;  struct sockaddr_in udp_addr,client_addr;  int recv_data_len;  socklen_t client_addr_len=sizeof(struct sockaddr);//必须初始化，否则无法接收  while(1){    recv_data=(char*)pvPortMalloc(RECV_DATA);//开辟接收缓存区  返回缓存区首地址    if (recv_data == NULL)      {      printf("No memory\n");      goto __exit;      }        sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);    if(sock<0){      printf("Socker error\n");      goto __exit;      }            udp_addr.sin_family=AF_INET;            udp_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;            udp_addr.sin_port=htons(PORT);      memset(&(udp_addr.sin_zero),0,sizeof(udp_addr.sin_zero));            if(bind(sock,(struct sockaddr*)&udp_addr,sizeof(struct sockaddr)) == -1)      {      printf("Unable to bind\n");      goto __exit;      }      while(1){                recv_data_len=recvfrom(sock,recv_data,RECV_DATA,0,(struct sockaddr*)&client_addr,&client_addr_len);                printf("receive from %s\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr));//char *ip4addr_ntoa(const ip4_addr_t *addr);将32位地址数据转化char*类型的字符串            //ipaddr_addr(const char *cp)将char*类型的字符串转化成32位地址数据                printf("recevce:%s",recv_data);                sendto(sock,recv_data,recv_data_len,0,(struct sockaddr*)&client_addr,client_addr_len);      }  }__exit:      if (sock >= 0) closesocket(sock);      if (recv_data) free(recv_data);}

现象：

 由于UDP是一种无连接的协议，因此UDP服务器可以同时被多个UDP客户端“连接”，这里单片机作为UDP服务器，我分别将手机和电脑作为两个UDP客户端，同时连接单片机，并隔500ms发送一次数据，通过电脑端和手机端的网络调试助手可知，单片机在接收到数据后均原路发回了，串口调试端打印的信息：192.168.31.151为手机端UDP的ip地址，192.168.31.39为电脑端UDP的ip地址，可见UDP协议的传输速度是比较快的。

部分函数解释：

（1）socket

此处采用的是UDP连接，第二个参数为SOCK_DGRAM

（2）recvfrom、sendto

这两个函数用于UDP连接中接收和发送数据。

recvfrom(int s,void *mem,size_t len,int flags,struct sockaddr *from,socklen_t *fromlen)

参数s：连接的套接字

参数mem：保存接收数据的内存首地址

参数len：接收数据缓冲区大小

参数from：保存消息发送端的ip、port等信息

参数fromlen：client_addr的大小

返回值：接收成功，返回接收数据长度，失败返回-1

 sendto(int s,const void *dataptr,size_t size,int flags,const struct sockaddr *to,socklen_t tolen)

参数s：连接的套接字

参数dataptr：需要发送的数据首地址

参数size：发送数据缓冲区大小

参数to：接收端的ip、port等信息

参数tolen：client_addr的大小

返回值：接收成功，返回发送数据长度，失败返回-1

四、UDP客户端

        因为UDP为无连接协议，因此直接往指定服务器发送数据即可。

        创建UDP客户端步骤如下：

       （1）申请创建套接字

       （2）绑定远端服务器ip、端口等信息

       （3）往服务器发送数据和接收数据

char test_buf[]="sense_long is nb";static void udp_client(void *arg){  int sock=-1;  //char*recv_data;  struct sockaddr_in Serve_addr;  //int recv_data_len;  socklen_t addrlen=sizeof(struct sockaddr);//必须初始化，否则无法接收**************************  while(1){    //recv_data=(char*)pvPortMalloc(RECV_DATA);//开辟接收缓存区    //if (recv_data == NULL)    //  {     // printf("No memory\n");     // goto __exit;     // }    sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建udp套接字    if(sock<0){      printf("Socker error\n");      goto __exit;      }      Serve_addr.sin_family=AF_INET;             Serve_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.31.151");             Serve_addr.sin_port=htons(PORT);      memset(&(Serve_addr.sin_zero),0,sizeof(Serve_addr.sin_zero));      //sendto(sock,test_buf,sizeof(test_buf),0,(struct sockaddr*)&Serve_addr,addrlen);   while(1){       // recv_data_len=recvfrom(sock,recv_data,RECV_DATA,0,(struct sockaddr*)&Serve_addr,&addrlen);                //printf("receive from %s\n",inet_ntoa(Serve_addr.sin_addr));//char *ip4addr_ntoa(const ip4_addr_t *addr);将32位地址数据转化char*类型的字符串            //ipaddr_addr(const char *cp)将char*类型的字符串转化成32位地址数据               // printf("recevce:%s",recv_data);                sendto(sock,test_buf,sizeof(test_buf),0,(struct sockaddr*)&Serve_addr,addrlen);        vTaskDelay(1000);      }  }__exit:      if (sock >= 0) closesocket(sock);      //if (recv_data) free(recv_data);}

现象如下：

单片机作为udp服务器，向服务器1s发送一条“sense_long is nb”。 

注意：上述实验均需要在同一子网（局域网）内进行，若需要跨网段通讯需要借助云平台。

电脑本地的ip地址可以通过CMD来获得，在cmd中输入ipconfig即可打印本地的ip地址

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来源地址：https://blog.csdn.net/weixin_46461874/article/details/128201892