2019年07月25日 | AWorks编程—如何使用socket API建立服务器与客户端

摘要：socket在计算机通信领域被称为“套接字”，是网络通信的一种方式，在AWorks系统中如何使用socket API建立服务器与客户端，进行数据通信呢？本文将详细为你介绍。

一、概述

要编写通过计算机网络通信的程序，首先要确定这些程序相互通信使用的协议，通常使用TCP或UDP协议族。TCP是面向连接的传输协议，建立连接时需要经过三次握手，断开连接时需要经过四次握手，中间传输数据也要回复ACK包进行确认。而UDP是非连接的传输协议，没有建立连接和断开连接的过程，它只是简单的把数据丢到网络中，也不明确区分服务器和客户端。因此TCP比UDP协议更加可靠，且TCP和UDP编程大致相同，所以本文就以TCP协议为例，建立图 1所示的基本客户/服务器网络模型，进行通信。

图 1 基本服务器-客户端模型

二、基本套接字编程

图 2给出了一对客户与服务器进程之间发生的典型事件的时间表。服务器首先启动，稍后客户端启动连接到服务器。所有的客户和服务器都从调用socket开始，它返回套接字描述符；客户随后调用connect，服务器则调用bind、listen和accept；建立连接之后调用send、recv函数进行数据传输。数据传输完成后，套接字使用标准的closesocket函数关闭。

图 2 基本客户/服务器程序的套接字函数

socket()函数：指定期望的通信协议类型（使用IPv4的TCP、使用IPv6的UDP等）创建套接字。

blind()函数：将套接字与本地的IP地址和端口绑定。

connect()函数：客户端向服务器发出连接请求。

listen()函数：仅服务器调用，使套接字进入被动监听状态。所谓被动监听是指当没有客户端请求时，套接字处于“睡眠”状态，只有当接收到客户端请求时，套接字才会被唤醒来响应请求。

accept()函数：当套接字处于监听状态时，可以通过aceept函数来接收客户端的请求。

send/recv()函数：发送和接收函数。

● closesocket()函数：关闭套接字，回收资源。

三、网络连接与配置

socket通信程序基于网络之上,常规的开发板一般都携带以太网外设，所以本文以以太网为例，配置开发板的网络连接。

首先需要用网线连接开发板的网口和电脑，来建立网络的物理连接。其次在aworks sdk包中的aw_prj_params.h文件中打开以太网设备宏，如程序清单 1。

#define AW_DEV_IMX1050_ENET             /**< brief iMX1050 ENET (有线网卡) */

程序清单 1 打开以太网配置宏

再次在awbl_hwconf_imx1050_enet.h文件中配置以太网的IP地址、子网掩码和网关，并关闭dhcp，使用静态的IP地址，如程序清单 2。

aw_local char *__get_ipaddr (void)

{

    return "192.168.1.10";

}

aw_local char *__get_netmsk (void)

{

    return "255.255.255.0";

}

aw_local char *__get_gateway (void)

{

    return "192.168.1.1";

}

. . . .

aw_local bool_t __get_dhcp_en (void)

{

return FALSE;

}

程序清单 2 IP地址设置

最后修改电脑为静态IP地址并与开发板IP地址位于同一网段。

四、TCP客户端实例

按照基本的套接字编程流程，建立一个客户端，我们只需要调用socket、connect、send、recv、closesocket函数即可，如程序清单 3，首先使用socket创建一个TCP类型的套接字，再调用connect连接到已指定的服务器（IP地址为192.168.1.34、端口号为4000），当服务器端接收客户端的连接请求后，connect函数退出阻塞状态，进入循环，再在循环中调用send函数向服务器发送数据，调用recv函数（阻塞）接收数据。当数据传输完成后，使用closesocket关闭连接，回收资源。

程序清单 3 回声客户端程序

#include "aworks.h"

#include "aw_delay.h"

#include "aw_task.h"

#include "net/aw_net.h"

#include "net/aw_sockets.h"

#include

/* 客户端访问的服务器IP地址 */

#define REMOTE_SERVER_ADDR          "192.168.1.34"      /* 对应服务器的 IP 地址,用户需要根据具体创建的服务端的IP地址修改 */

#define REMOTE_SERVER_PORT          4000                  /* 客户端访问服务器端口 */

/**

* brief net 示例程序入口

 * return 无

 */

void demo_tcp_client_entry (void)

{

    struct sockaddr_in server_addr;

    int rcv_len;

    int sock;

    char net_buf[1500];

    memset(net_buf,'',1500);

    /* 设置客户端访问的服务器IP地址、端口号 */

    inet_aton(REMOTE_SERVER_ADDR, &server_addr.sin_addr);

    server_addr.sin_family = AF_INET;

    server_addr.sin_port = htons(REMOTE_SERVER_PORT);

    server_addr.sin_len = sizeof(server_addr);

    aw_kprintf("TCP client: connecting...rn");

    while(1) {

        sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);/* 创建socket套接字 */

        if (sock < 0) {

            aw_kprintf("TCP server socket failed!rn");

            return;

        }

        /* 连接服务器  */

       if (0 == connect(sock, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr))) {

            aw_kprintf("TCP client: connected.rn");

            while(1) {

                send(sock, "hello,i'm tcp client.", 21, 0); /* 向服务器发送数据 */

                rcv_len = recv(sock, net_buf, sizeof(net_buf), 0);/* 接收服务器发送的数据 */

                if (rcv_len <= 0) {

                    aw_kprintf("TCP client: disconnect. ret=%d, err=%drn", rcv_len, errno);

                    break;

                }

                aw_kprintf("recv:%srn",net_buf);/*打印数据*/

                memset(net_buf,'',1500);/*清空缓存区*/

            }

        }

        closesocket(sock); /* 关闭此连接 */

        aw_mdelay(1000);

    }

}

程序编写完成后，我们使用TCP上位机软件测试。打开TCP调试软件，如图 3。创建服务器，如图 4。最后启动服务器，如图 5。

图 3 TCP调试工具

图 4 创建服务器

图 5 启动服务器

以上步骤就绪后，在主程序中调用demo_tcp_client_entry()入口函数，编译、下载程序到开发板，待程序运行之后，可以在shell界面看到TCP客户端连接成功，如图 6，此时在上位机软件上可以看到建立的TCP连接，在发送区域向客户端发送数据，在接收区将看到客户端回发的数据，如图 7。shell界面打印客户端收到的数据，如图 8。

图 6 TCP客户端连接成功

图 7 服务器数据显示

图 8 客户端数据打印