[作品] 48“万里”树莓派小车——PicoW学习（C语言TCP通信）

lb8820265 2023-11-12 20:08 楼主

关于PicoW的WiFi功能程序的编写，官方有介绍文件《connecting-to-the-internet-with-pico-w》，帖子最后有下载，在官方例程中也有WiFi TCP通信的相关例程，路径为Pico_W/wifi/tcp_client和tcp_server，WiFi例程默认是不会编译的，需要提前进行配置，这个在PicoW学习（C语言环境搭建、新建工程、在线调试）有介绍。这两个例程需要一起使用，也就是两个PicoW中分别烧录tcp_client和tcp_server，然后连在同一个热点中，会完成一次数据的交互。但是例程需要两个PicoW太麻烦，而且不直观，而且都只有单一的首或者发的功能。通信例程通常是“echo”例程，也就是PicoW将收到的信息发送发送方。

目标

新建一个PicoW模块基于TCP协议、STA模式作为Server的“echo”例程工程，可以通过电脑创建TCP协议的Client与PicoW进行通信，并通过串口打印出相关信息。

工程创建

参考前面帖子的工程创建方法，使用“pico project generato”工具，工程名为“Test_IwIP_TCP”，勾选“Console over UART”和“Background IwIP”，该库表示中断模式接收，这里还有一个“Polled IwIP”可选，这个是轮寻方式接收。“PicoW onboard LED”库这个表示这个库仅仅只能控制LED灯，后面两个库是包含了LED灯的控制的。

代码编写

前面的工作已经将工程框架搭建完成，下面贴出主要的代码。

添加头文件

#include "lwip/tcp.h"

添加定义与全局变量

主要是WIFI用户名和密码，这里XX需要替换为自己的。然后是TCP相关的结构体。

#define WIFI_SSID "XXXXXXXXXXX"
#define WIFI_PASSWORD "XXXXXXXXX"
#define TCP_PORT 4242
#define DEBUG_printf printf
#define BUF_SIZE 2048

typedef struct TCP_SERVER_T_ {
    struct tcp_pcb *server_pcb;
    struct tcp_pcb *client_pcb;
    bool complete;
    uint8_t buffer_sent[BUF_SIZE];
    uint8_t buffer_recv[BUF_SIZE];
    int sent_len;
    int recv_len;
    int run_count;
} TCP_SERVER_T;

main函数编写

主要是芯片的初始化，连接WiFi路由器，运行TCP任务，进行LED灯闪烁。这里要注意如果长时间没有连上路由器，会报错。

int main()
{
    static bool LED_State=0;
    stdio_init_all();
    puts("Test IwIP TCP");
    if (cyw43_arch_init()) {
        printf("Wi-Fi init failed");
        return -1;
    }
     cyw43_arch_enable_sta_mode();
    printf("Connecting to Wi-Fi...\n");
    if (cyw43_arch_wifi_connect_timeout_ms(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD, CYW43_AUTH_WPA2_AES_PSK, 30000)) {
        printf("failed to connect.\n");
        return 1;
    } else {
        printf("Connected.\n");
    }
    run_tcp_server_test();
    while (true) {
         sleep_ms(100);
        if(LED_State){
            LED_State=false;
        }else{
            LED_State=true;
        }
        cyw43_arch_gpio_put(CYW43_WL_GPIO_LED_PIN, LED_State);
    }
    return 0;
}

TCP Server任务函数编写

主要是TCP Server初始化，连接回调函数的编写，在连接回调函数中注册接收、发送和错误等回调函数，并给Client发送连接成功字符。

static err_t tcp_server_accept(void *arg, struct tcp_pcb *client_pcb, err_t err) {
    TCP_SERVER_T *state = (TCP_SERVER_T*)arg;
    if (err != ERR_OK || client_pcb == NULL) {
        DEBUG_printf("Failure in accept\n");
        tcp_server_result(arg, err);
        return ERR_VAL;
    }
    DEBUG_printf("Client connected\n");
    state->client_pcb = client_pcb;
    tcp_arg(client_pcb, state);
    tcp_sent(client_pcb, tcp_server_sent);
    tcp_recv(client_pcb, tcp_server_recv);
    //tcp_poll(client_pcb, tcp_server_poll, POLL_TIME_S * 2);
    tcp_err(client_pcb, tcp_server_err);
    return tcp_server_send_data(arg, state->client_pcb);
}

static bool tcp_server_open(void *arg) {
    TCP_SERVER_T *state = (TCP_SERVER_T*)arg;
    DEBUG_printf("Starting server at %s on port %u\n", ip4addr_ntoa(netif_ip4_addr(netif_list)), TCP_PORT);
    struct tcp_pcb *pcb = tcp_new_ip_type(IPADDR_TYPE_ANY);
    if (!pcb) {
        DEBUG_printf("failed to create pcb\n");
        return false;
    }
    err_t err = tcp_bind(pcb, NULL, TCP_PORT);
    if (err) {
        DEBUG_printf("failed to bind to port %u\n", TCP_PORT);
        return false;
    }
    state->server_pcb = tcp_listen_with_backlog(pcb, 1);
    if (!state->server_pcb) {
        DEBUG_printf("failed to listen\n");
        if (pcb) {
            tcp_close(pcb);
        }
        return false;
    }
    tcp_arg(state->server_pcb, state);
    tcp_accept(state->server_pcb, tcp_server_accept);
    return true;
}

void run_tcp_server_test(void) {
    TCP_SERVER_T *state = tcp_server_init();
    if (!state) {
        return;
    }
    if (!tcp_server_open(state)) {
        tcp_server_result(state, -1);
        return;
    }
}

接收发送回调函数编写

发送回调函数，在发送成功后进入，并通过串口发送发送字节数给PC。接收回调函数，在收到数据后，将数据发回给Client，并通过串口发送接收到的数据给PC。

static err_t tcp_server_sent(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, u16_t len) {
    TCP_SERVER_T *state = (TCP_SERVER_T*)arg;
    DEBUG_printf("tcp_server_sent %u\n", len);
    state->sent_len += len;
    if (state->sent_len >= BUF_SIZE) {
        // We should get the data back from the client
        state->recv_len = 0;
        DEBUG_printf("Waiting for buffer from client\n");
    }
    return ERR_OK;
}

err_t tcp_server_recv(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p, err_t err) {
    TCP_SERVER_T *state = (TCP_SERVER_T*)arg;
    if (!p) {
        return tcp_server_result(arg, -1);
    }
    cyw43_arch_lwip_check();
    if (p->tot_len > 0) {
        DEBUG_printf("tcp_server_recv %s", p->payload,  err);
    err_t err = tcp_write(tpcb,p->payload, p->tot_len, TCP_WRITE_FLAG_COPY);
     if (err != ERR_OK) {
         DEBUG_printf("Failed to write data %d\n", err);
         return tcp_server_result(arg, -1);
     }
    }
    pbuf_free(p);
    return ERR_OK;
}

运行效果

将PicoW上电，会自动连接上路由器，在路由器上查看PicoW的IP地址，可以看到PicoW的IP地址为：192.168.31.136。