MM32F3270

UDP(User Datagram Protocol用户数据报协议)是一种无连接、不可靠的协议。UDP协议没有流控制,没有应答确认机制,不能解决丢包、重发、错序问题。它只是简单地实现从一端主机到另一端主机的数据传输功能,数据通过IP层发送,在网络中传输,到达目标主机的顺序是无法预知的,因此需要应用程序对这些数据进行排序处理。在发送端,UDP只是把上层应用的数据封装到UDP报文中;在差错检测方面,仅仅是对数据进行了简单的校验,然后将其封装到IP数据报中发送出去。在接收端,无论是否收到数据,都不会产生一个应答返回送给源主机。如果接收到数据校验错误,接收端丢弃该UDP报文,也不会告诉源主机,这样数据是无法保障其准确性的。但是在如今的网络环境下,UDP协议传输出现错误的概率很小,并且它的实时性是非常好,常用于实时视频的传输,比如直播、网络电话等,即使是出现了数据丢失的情况,导致视频卡帧,也不会产生大的影响。UDP被广泛应用于与对传输速度有要求,并且可以容忍出现差错的数据传输中。

对于UDP通信来说,可以没有服务器,服务器只是一种规定。主动发送的一方为客户端,被动接受的一方为服务器(下图为通信过程,程序也是按照这个步骤进行设计)。

“基于MM32F3270以太网

实验使用MB-039开发板,在工程中使用LwIP+FreeRTOS,实验展示如何实现UDP数据收发,实验使用到的硬件如下:

“基于MM32F3270以太网

如图是MB-039(完整原理图可以通过MM32官网下载)的ETH部分接口电路。

各个信号引脚对应如下:

“基于MM32F3270以太网

“基于MM32F3270以太网

实验用到的API前面几节已经进行了讲解,我们直接创建UDP工程:

static void udpecho_thread(void* arg)
{
    struct netconn* conn;
    struct netbuf* buf;
    char buffer[4096];
    err_t err;
    LWIP_UNUSED_ARG(arg);

    conn = netconn_new(NETCONN_UDP);        // (1)
    netconn_bind(conn, IP_ADDR_ANY, LOCAL_PORT);   // (2)

    while (1) {
        err = netconn_recv(conn, &buf);          // (3)
        if (err == ERR_OK) {
            if(netbuf_copy(buf, buffer, sizeof(buffer)) != buf->p->tot_len) {   // (4)
                LWIP_DEBUGF(LWIP_DBG_ON, ("copy failed\n"));
            }
            else {
                buffer[buf->p->tot_len] = '\0';
                err = netconn_send(conn, buf);                 // (5)
                if(err != ERR_OK) {
                   LWIP_DEBUGF(LWIP_DBG_ON, ("netconn_send failed: %d\n", (int)err));
                }
                else {
                    LWIP_DEBUGF(LWIP_DBG_ON, ("got %s\n", buffer));
                }
            }
            netbuf_delete(buf);
        }
    }
}

1)创建一个UDP类型的连接结构

2)绑定IP地址与端口

3)接收客户端发送的数据(值得指出的是UDP可以一对一,也可以一对多以广播的形式发送)

4)拷贝出接收的数据

5)将数据发送给目标主机

到这里已经完成了工程的创建,看一下PC的IP地址,设备需要处于同一网段,以方便测试。打开命令行窗口输入:ipconfig

“基于MM32F3270以太网

PC的地址为:192.168.105.34,在sys_arch.h文件中对DEST_IP_ADDR0 、DEST_IP_ADDR1、DEST_IP_ADDR2、DEST_IP_ADDR3进行修改,DEST_PORT 随意修改。

#define LOCAL_PORT                 2021

#define IP_ADDR0                    192
#define IP_ADDR1                    168
#define IP_ADDR2                    105
#define IP_ADDR3                    35

将程序下载入开发板中,使用NetAssist进行如下设置:

1)协议设置,选择UDP

2)本机主机地址(即PC地址)

3)端口号

4)设置远程主机地址(即设备地址)

“基于MM32F3270以太网

点击打开,在进行这一步前可以则Ping一下开发板地址,可以正常Ping通则检查端口号;如果无法Ping通则需要对工程进行检查。任意输入字符进行发送。

“基于MM32F3270以太网

可以发现对接收到的数据进行了正确的转发,我们也可以使用Wireshark进行监视抓取整个过程,选择IP过滤:ip.addr==192.168.105.35。

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通过上图表明实验成功。

实验程序请登录我们的官网(https://www.mindmotion.com.cn/download.aspx?cid=2542&page=2)下载MM32F3270 SDK,工程路径如下:

~\MM32F3270_Lib_Samples_V0.90\Demo_app\Ethernet_Demo\ETH_RTOS\Freertos_UDP

来源:灵动MM32MCU
免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 78

上一节我们对TCP的报文和连接过程做了介绍,本节通过Socket的方式对整个通信过程再次进行一次整理(使用Socket方式易于加深对以太网通信过程的理解,在此讲解使用的是完整版Socket)。

“基于MM32F3270

服务器端初始化

1)调用socket,向内核申请一个套接字sock

2)调用bind将sock与服务器端的IP与PORT绑定

3)调用listen将套接字设为监听模式,准备接收客户端连接请求

4)调用accept等待并接收客户端的连接请求,建立好TCP连接后,该函数会返回一个新的已连接套接字connected

创建连接

1)客户端调用socket创建套接字

2)调用connect,向服务器发送连接请求

3)connect会发送一个请求SYN段并阻塞等待服务器应答(第一次握手)

4)服务器收到SYN,会给客户端发送一个确认应答ACK,同时发送一个请求(SYN)建立连接(第二次握手)

5)客户端收到服务器发的SYN+ACK段,表明客户端连接已建立成功,进入已连接状态。客户端再向服务器发送一个ACK段,服务器收到后则服务器连接成功

数据传输

1)服务器端使用accept连接建立成功后(通信双方可同时写数据,支持全双工),调用read开始读数据,若没有数据则阻塞等待

2)客户端调用write向服务器发送数据请求,客户端收到之后调用read处理请求,此过程服务器调用read阻塞等待

3)服务器调用write将处理好的请求发送给客户端,再次调用read等待下一个请求

4)服务器收到SYN,会给客户端发送一个确认应答ACK,同时发送一个请求(SYN)建立连接(第二次握手)

4)客户端收到后从read返回,发送下一条请求,如此循环下去

断开连接

1)没有数据,则客户端调用close关闭连接,给服务器发送一个断开连接请求FIN段(第一次握手)

2)服务器收到客户端的FIN段,给客户端发送一个确认应答ACK段,表明同意断开连接。客户端收到ACK段并调用read返回0,表明客户端连接已经断开(第二次握手)

3)read返回0后,服务器知道客户端已经断开连接,它也调用close关闭连接,给客户端发送一个断开连接请求FIN段(第三次握手)

4)客户端收到服务器发送的FIN段,就给服务器一个确认应答ACK段,表明同意断开连接。客户端进入TIME_WAIT状态,服务器收到客户端的ACK段后也断开连接

“基于MM32F3270

实验使用MB-039开发板,在应用工程中使用LwIP+FreeRTOS,实验展示如何制作一个TCP Server_socket,并收发数据,实验使用到的硬件如下:

“基于MM32F3270

如图是MB-039(完整原理图可以通过MM32官网下载)的Ethermac部分。

各个信号引脚对应如下:

“基于MM32F3270

“基于MM32F3270

Server_socket实验用到的API大部分在前面已经进行讲解(只是对NETCONN接口编辑方式进行二次封装),本节只介绍一个比较关键的API:setsockopt(s,level,optname,opval,optlen)。

从名称中就可以看出函数功能用于设置套接字的一些选项,我们关注一下参数:

(1)level有多个常用的选项

SOL_SOCKET:表示在Socket层
IPPROTO_TCP:表示在TCP层
IPPROTO_IP:表示在IP层

(2)optname 表示该层的具体选项名称

level为SOL_SOCKET时,有以下选项:SO_REUSEADDR(允许重用本地地址和端口)、

SO_SNDTIMEO(设置发送数据超时时间)、SO_SNDTIMEO(设置接收数据超时时间)、SO_RCVBUF(设置发送数据缓冲区大小)等。

level为IPPROTO_TCP时,有以下选项:TCP_NODELAY(不使用Nagle算法)、TCP_KEEPALIVE(设置TCP保活时间)等。

level为IPPROTO_IP选项,有以下选项:IP_TTL(设置生存时间)、IP_TOS(设置服务类型)等。

实现Server_socket函数:

static void server_socket(void* thread_param)
{ 
    int sock = -1, connected;
    char* recv_data;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t sin_size;
    int recv_data_len;

    printf("The local port number is%d\n\n", LOCAL_PORT);
    recv_data = (char*)pvPortMalloc(RECV_DATA);
    if (recv_data == NULL) {
        printf("No memory\n");
        goto __exit;
    }
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock < 0) {
        printf("Socket error\n");
        goto __exit;
    }
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(LOCAL_PORT);
    memset(&(server_addr.sin_zero), 0, sizeof(server_addr.sin_zero));
    if (bind(sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        printf("Unable to bind\n");
        goto __exit;
    }
    if (listen(sock, 5) == -1) {                         // (1)
        printf("Listen error\n");
        goto __exit;
    }
    while(1) {
        sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);
        connected = accept(sock, (struct sockaddr*)&client_addr, &sin_size);  // (2)
        printf("new client connected from (%s, %d)\n",
               inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port));
        {
            int flag = 1;
            setsockopt(connected,
                       IPPROTO_TCP,     /* set option at TCP level */
                       TCP_NODELAY,     /* name of option */
                       (void*) &flag,   /* the cast is historical cruft */
                       sizeof(int));    /* length of option value */      // (3)
        }
        while(1) {
            recv_data_len = recv(connected, recv_data, RECV_DATA, 0);    // (4)
            if (recv_data_len <= 0)
                break;
            printf("recv %d len data\n", recv_data_len);
            write(connected, recv_data, recv_data_len);   // (5)
        }
        if (connected >= 0)
            closesocket(connected);                  //  (6)
        connected = -1;
    }
__exit:
    if (sock >= 0) closesocket(sock);
    if (recv_data) free(recv_data);
}

1)进入监听状态

2)阻塞应用线程直至与远端主机建立TCP连接,建立成功后远程主机的信息将保持在连接句柄中(connected)

3)对套接字connected进行设置:在TCP层,不使用Nagle算法

4)处理客户端的连接请求,接收远程主机信息

5)将接收的数据进行转发

6)主动关闭客户端的连接

到这里已经完成了Server_socket函数的创建,看一下PC的IP地址,设备需要处于同一网段方便测试。打开命令行窗口输入:ipconfig

“基于MM32F3270

PC的地址为:192.168.105.34,在sys_arch.h文件中对DEST_IP_ADDR0 、DEST_IP_ADDR1、DEST_IP_ADDR2、DEST_IP_ADDR3进行修改,DEST_PORT 随意修改。

#define LOCAL_PORT                 2021

#define IP_ADDR0                    192
#define IP_ADDR1                    168
#define IP_ADDR2                    105
#define IP_ADDR3                    26

将程序下载入开发板中,使用NetAssist进行如下设置:

1)协议设置,此时设备为Server,则PC为Client

2)设置远程主机地址(即设备地址)

3)端口号

“基于MM32F3270

点击连接,若提示连接失败,则Ping一下开发板地址,可以正常Ping通则检查端口号;如果无法Ping通则需要对工程进行检查。

“基于MM32F3270

任意输入字符进行发送。

“基于MM32F3270

通过上图可以观察到发送成功,并且设备返回数据与发送数据一致,表明实验成功。

实验程序请登录我们的官网(http://www.mindmotion.com.cn/download.aspx?cid=2542&page=2)下载MM32F3270 SDK,工程路径如下:

~\MM32F3270_Lib_Samples_V0.90\Demo_app\Ethernet_Demo\ETH_RTOS\Freertos_Server_socket

来源:灵动MM32MCU
免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 32

在进行本节之前,首先解决大家的一个疑惑点:Client和Client_Socket有什么区别或分别代表的含义?

Socket标准定义为套接字,应用于主流的网络设计程序,具有使用简单,多平台移植方便的特点。在Socket应用中,使用一个套接字来记录网络的一个连接,套接字是一个整数,就像操作文件一样,利用一个文件描述符,进行打开、读、写、关闭等操作。在网络中,可以对Socket 套接字进行类似的操作,比如开启一个网络的连接、读取连接主机发送来的数据、向连接的主机发送数据、终止连接等操作。LwIP设计目的主要应用于嵌入式平台,对于Socket的支持并不完全,只是通过对netconn进行封装实现部分功能,使得LwIP也具有多平台应用的特性,通过Socket方式的了解能够极大简化通信过程的理解,快速实现应用开发。

Demo应用中,使用的开发板为MB-039,在工程中使用LwIP+FreeRTOS,实验展示如何制作一个客户端并发送数据,板载Ethernet相关的硬件部分电路如下:

“基于MM32F3270

MB-039 完整原理图可以通过MM32官网下载。

各个信号引脚对应如下:

“基于MM32F3270

“基于MM32F3270

通过配置复用相关引脚为RMII相关的功能,初始化以太网功能,执行FreeRTOS的启动。具体过程可参考样例初始化程序中代码。

在进行Client_Socket实验前,我们先了解需要使用到的应用功能函数:

(1)socket ()

(2)connect ()

(3)write ()

(1) socket ()

Socket()指向lwip_socket(),功能为申请一个套接字,lwip_socket()源码如下:

int
lwip_socket(int domain, int type, int protocol)
{
  struct netconn *conn;
  int i;

  LWIP_UNUSED_ARG(domain); /* @todo: check this */

  /* create a netconn */
  switch (type) {
    case SOCK_RAW:
      conn = netconn_new_with_proto_and_callback(DOMAIN_TO_NETCONN_TYPE(domain, NETCONN_RAW),
             (u8_t)protocol, DEFAULT_SOCKET_EVENTCB);
      LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_socket(%s, SOCK_RAW, %d) = ",
                                  domain == PF_INET ? "PF_INET" : "UNKNOWN", protocol));
      break;
    case SOCK_DGRAM:
      conn = netconn_new_with_callback(DOMAIN_TO_NETCONN_TYPE(domain,
                                       ((protocol == IPPROTO_UDPLITE) ? NETCONN_UDPLITE : NETCONN_UDP)),
                                       DEFAULT_SOCKET_EVENTCB);
      LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_socket(%s, SOCK_DGRAM, %d) = ",
                                  domain == PF_INET ? "PF_INET" : "UNKNOWN", protocol));
#if LWIP_NETBUF_RECVINFO
      if (conn) {
        /* netconn layer enables pktinfo by default, sockets default to off */
        conn->flags &= ~NETCONN_FLAG_PKTINFO;
      }
#endif /* LWIP_NETBUF_RECVINFO */
      break;
    case SOCK_STREAM:
      conn = netconn_new_with_callback(DOMAIN_TO_NETCONN_TYPE(domain, NETCONN_TCP), DEFAULT_SOCKET_EVENTCB);
      LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_socket(%s, SOCK_STREAM, %d) = ",
                                  domain == PF_INET ? "PF_INET" : "UNKNOWN", protocol));
      break;
    default:
      LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_socket(%d, %d/UNKNOWN, %d) = -1\n",
                                  domain, type, protocol));
      set_errno(EINVAL);
      return -1;
  }

  if (!conn) {
    LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("-1 / ENOBUFS (could not create netconn)\n"));
    set_errno(ENOBUFS);
    return -1;
  }

  i = alloc_socket(conn, 0);

  if (i == -1) {
    netconn_delete(conn);
    set_errno(ENFILE);
    return -1;
  }
  conn->socket = i;
  done_socket(&sockets[i - LWIP_SOCKET_OFFSET]);
  LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("%d\n", i));
  set_errno(0);
  return i;
}

从源码中我们可以看出,本质上是对netconn_new()进行封装。我们关注一下其参数,domain表示协议簇,对于IP/TCP来说该值始终为AF_INET。重点需要关注一下type,我们查看API手册对于几种类型的解释如下:

1. SOCK_STREAM:提供可靠的(即能保证数据正确传送到对方)面向连接Socket服务,多用于资料(如文件)传输,如TCP协议。

2. SOCK_DGRAM:是提供无保障的面向消息的Socket服务,主要用于在网络上发广播信息,如UDP协议,提供无连接不可靠的数据报交付服务。

3. SOCK_RAW:表示原始套接字,它允许应用程序访问网络层的原始数据包,这个套接字用得比较少,暂时不用理会它。

Protocol指定套接字使用的协议,对于IPv4,TCP协议提供SOCK_STREAM服务,只有UDP协议提供SOCK_DGRAM服务。

(2) connect ()

connect()指向lwip_connect()(源码较长,就不进行粘贴了),函数的作用与前文介绍netconn_connect功能一致,通过源码可以知道其是通过对netconn_connect的封装实现。在TCP客户端连接中,调用这个函数将发生握手过程,并最终建立新的TCP连接。对于UDP来说调用这个函数只是在UDP控制块中记录远端IP地址与端口号。

(3) write ()

Write()指向lwip_write,源码如下,其通过调用lwip_send实现,flags为0。

ssize_t
lwip_write(int s, const void *data, size_t size)
{
  return lwip_send(s, data, size, 0);
}

了解了以上3个API,接下来开始创建Client_Socket工程:

static void client(void *thread_param)
{
  int sock = -1;
  struct sockaddr_in client_addr;  
  ip4_addr_t ipaddr;  
  uint8_t send_buf[]= " This is MM32F3270 TCP Client_Socket Demo \n";

  IP4_ADDR(&ipaddr,DEST_IP_ADDR0,DEST_IP_ADDR1,DEST_IP_ADDR2,DEST_IP_ADDR3);
  while(1)
  {
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);    //(1)
    if (sock < 0)
    {
      vTaskDelay(10);
      continue;
    } 

    client_addr.sin_family = AF_INET;           //(2)
    client_addr.sin_port = htons(DEST_PORT);   //(3)
    client_addr.sin_addr.s_addr = ipaddr.addr;   //(4)
    memset(&(client_addr.sin_zero), 0, sizeof(client_addr.sin_zero));    

    if (connect(sock, 
               (struct sockaddr *)&client_addr, 
                sizeof(struct sockaddr)) == -1)    //(5)
    {
        printf("Connect failed!\n");
        closesocket(sock);
        vTaskDelay(10);
        continue;
    }                                               
    while (1)
    {
      if(write(sock,send_buf,sizeof(send_buf)) < 0)   //(6)
        break; 
      vTaskDelay(1000);
    } 
    closesocket(sock);
  }
}

(1)申请一个套接字:socket

(2)协议簇类型(AF_INET用于TCP/IP协议)

(3)将端口赋值给client_addr的sin_port成员

(4)将地址赋值给client_addr的sin_addr.s_addr成员

(5)创建连接,将sock与地址端口进行绑定,建立连接

(6)发送数据

到这里已经完成了Client Socket工程的创建,还有一步比较重要的是配置Client与Server端的IP,将数据发送给服务器端。

在Windows下,通过打开命令行窗口输入:ipconfig可以获取本机地址与服务器的地址。

“基于MM32F3270

可以观察到PC地址为:192.168.105.34,在sys_arch.h文件中对DEST_IP_ADDR0 、DEST_IP_ADDR1、DEST_IP_ADDR2、DEST_IP_ADDR3进行修改,DEST_PORT可选用空闲端口,设备IP需要设置在同一个网段内通信才能进行IP_ADDR0、IP_ADDR1 、IP_ADDR2,需要与PC地址保持一致,IP_ADDR3可以随意设置(和PC地址不一致即可)。

#define DEST_IP_ADDR0               192
#define DEST_IP_ADDR1               168
#define DEST_IP_ADDR2               105
#define DEST_IP_ADDR3               34

#define DEST_PORT                  5001

#define IP_ADDR0                    192
#define IP_ADDR1                    168
#define IP_ADDR2                    105
#define IP_ADDR3                    130

将程序下载入开发板中,使用SSCOM工具进行如下设置:

“基于MM32F3270以太网

点击侦听:

“基于MM32F3270以太网

可以观察到正常侦听并接收到数据,表明实验成功。Demo程序可登录MindMotion的官网(http://www.mindmotion.com.cn/download.aspx?cid=2542&page=2)下载MM32F3270 lib_Samples,工程路径如下:

~\MM32F3270_Lib_Samples_V0.90\Demo_app\Ethernet_Demo\ETH_RTOS\Freertos_Client_socket

来源:灵动MM32MCU
免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 57

灵动股份推出全新主流型 MM32F3270系列 MCU。MM32F3270系列基于Arm Cortex-M3 内核,适用于要求高集成度的高性能控制领域,如:工业控制、消防监控、家电、电源管理、打印机和扫描仪、通信转换模块等应用。MM32F3270支持工业级(-40℃ ~ 85℃)和扩展工业级(-40℃ ~ 105℃)工作温度。

MM32F3270系列MCU

MM32F3270在性能和外设集成度配置方面具有显著的特点,其中包括:

  • Arm Cortex-M3内核,运行频率高达120MHz
  • 2.0 – 5.5V 宽压设计,适用于各种电源供电场合
  • 内置1KB Cache,提高代码执行效率
  • 内置多达512KB Flash和128KB SRAM
  • 多达8个UART、3个SPI (含I2S功能) 、2个I2C,支持需要多外设连接的应用
  • 以太网 10/100M MAC,带RMII接口
  • USB 2.0 FS OTG
  • CAN 2.0B 控制器
  • 外扩存储器接口 FSMC
  • 1个SDIO接口
  • 3组12bit 1Msps ADC,多达21通道
  • 2个12bit DAC
  • 2个模拟比较器
  • 2个支持死区控制、6通道PWM的高级定时器
  • 6个通用定时器
  • 1个实时时钟,2个看门狗定时器
  • 与经典MM32F103引脚保持兼容

灵动股份发布全新主流型MM32F3270系列MCU

产品供货情况和支持

MM32F3270提供128KB 到512KB Flash的不同选择。先期发布LQFP144、LQFP100和LQFP64三种封装形式,LQFP48、QFN48和QFN40为可选封装形式。全系列提供工业级和扩展工业级产品型号。随芯片同时发布MM32F3270的官方开发套件:eMiniBoard MB-036(基于LQFP64的基础功能开发板)和EVB MB-039(基于LQFP144的全功能开发板)。主流开发设计工具和编程器厂家也已实现对MM32F3270的支持。

MM32F3270系列现已提供样片,并将于7月量产。有关芯片购买事宜,请洽灵动股份的销售、官方代理商和方案设计公司。

更多详细信息,请访问 www.mm32mcu.com

来源:灵动MM32MCU

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