上一節(jié)我們對TCP的報文和連接過程做了介紹，本節(jié)通過Socket的方式對整個通信過程再次進行一次整理（使用Socket方式易于加深對以太網(wǎng)通信過程的理解，在此講解使用的是完整版Socket）。

服務器端初始化

1）調(diào)用socket，向內(nèi)核申請一個套接字sock

2）調(diào)用bind將sock與服務器端的IP與PORT綁定

3）調(diào)用listen將套接字設(shè)為監(jiān)聽模式，準備接收客戶端連接請求

4）調(diào)用accept等待并接收客戶端的連接請求，建立好TCP連接后，該函數(shù)會返回一個新的已連接套接字connected

創(chuàng)建連接

1）客戶端調(diào)用socket創(chuàng)建套接字

2）調(diào)用connect，向服務器發(fā)送連接請求

3）connect會發(fā)送一個請求SYN段并阻塞等待服務器應答（第一次握手）

4）服務器收到SYN，會給客戶端發(fā)送一個確認應答ACK，同時發(fā)送一個請求（SYN）建立連接（第二次握手）

5）客戶端收到服務器發(fā)的SYN+ACK段，表明客戶端連接已建立成功，進入已連接狀態(tài)。客戶端再向服務器發(fā)送一個ACK段，服務器收到后則服務器連接成功

數(shù)據(jù)傳輸

1）服務器端使用accept連接建立成功后（通信雙方可同時寫數(shù)據(jù)，支持全雙工），調(diào)用read開始讀數(shù)據(jù)，若沒有數(shù)據(jù)則阻塞等待

2）客戶端調(diào)用write向服務器發(fā)送數(shù)據(jù)請求，客戶端收到之后調(diào)用read處理請求，此過程服務器調(diào)用read阻塞等待

3）服務器調(diào)用write將處理好的請求發(fā)送給客戶端，再次調(diào)用read等待下一個請求

4）服務器收到SYN，會給客戶端發(fā)送一個確認應答ACK，同時發(fā)送一個請求（SYN）建立連接（第二次握手）

4）客戶端收到后從read返回，發(fā)送下一條請求，如此循環(huán)下去

斷開連接

1）沒有數(shù)據(jù)，則客戶端調(diào)用close關(guān)閉連接，給服務器發(fā)送一個斷開連接請求FIN段（第一次握手）

2）服務器收到客戶端的FIN段，給客戶端發(fā)送一個確認應答ACK段，表明同意斷開連接?？蛻舳耸盏紸CK段并調(diào)用read返回0，表明客戶端連接已經(jīng)斷開（第二次握手）

3）read返回0后，服務器知道客戶端已經(jīng)斷開連接，它也調(diào)用close關(guān)閉連接，給客戶端發(fā)送一個斷開連接請求FIN段（第三次握手）

4）客戶端收到服務器發(fā)送的FIN段，就給服務器一個確認應答ACK段，表明同意斷開連接?？蛻舳诉M入TIME_WAIT狀態(tài)，服務器收到客戶端的ACK段后也斷開連接

實驗使用MB-039開發(fā)板，在應用工程中使用LwIP+FreeRTOS，實驗展示如何制作一個TCP Server_socket，并收發(fā)數(shù)據(jù)，實驗使用到的硬件如下：

如圖是MB-039（完整原理圖可以通過MM32官網(wǎng)下載）的Ethermac部分。

各個信號引腳對應如下：

Server_socket實驗用到的API大部分在前面已經(jīng)進行講解（只是對NETCONN接口編輯方式進行二次封裝），本節(jié)只介紹一個比較關(guān)鍵的API：setsockopt(s,level,optname,opval,optlen)。

從名稱中就可以看出函數(shù)功能用于設(shè)置套接字的一些選項，我們關(guān)注一下參數(shù)：

（1）level有多個常用的選項

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

（2）optname 表示該層的具體選項名稱

level為SOL_SOCKET時，有以下選項：SO_REUSEADDR（允許重用本地地址和端口）、

SO_SNDTIMEO（設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)超時時間）、SO_SNDTIMEO（設(shè)置接收數(shù)據(jù)超時時間）、SO_RCVBUF（設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小）等。

level為IPPROTO_TCP時，有以下選項：TCP_NODELAY（不使用Nagle算法）、TCP_KEEPALIVE（設(shè)置TCP?；顣r間）等。

level為IPPROTO_IP選項，有以下選項：IP_TTL（設(shè)置生存時間）、IP_TOS（設(shè)置服務類型）等。

實現(xiàn)Server_socket函數(shù)：

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%dnn", LOCAL_PORT);
    recv_data = (char*)pvPortMalloc(RECV_DATA);
    if (recv_data == NULL) {
        printf("No memoryn");
        goto __exit;
    }
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock < 0) {
        printf("Socket errorn");
        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 bindn");
        goto __exit;
    }
    if (listen(sock, 5) == -1) {                         // （1）
        printf("Listen errorn");
        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 datan", 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）進入監(jiān)聽狀態(tài)

2）阻塞應用線程直至與遠端主機建立TCP連接，建立成功后遠程主機的信息將保持在連接句柄中（connected）

3）對套接字connected進行設(shè)置：在TCP層，不使用Nagle算法

4）處理客戶端的連接請求，接收遠程主機信息

5）將接收的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)

6）主動關(guān)閉客戶端的連接

到這里已經(jīng)完成了Server_socket函數(shù)的創(chuàng)建，看一下PC的IP地址，設(shè)備需要處于同一網(wǎng)段方便測試。打開命令行窗口輸入：ipconfig

PC的地址為：192.168.105.34，在sys_arch.h文件中對DEST_IP_ADDR0 、DEST_IP_ADDR1、DEST_IP_ADDR2、DEST_IP_ADDR3進行修改，DEST_PORT 隨意修改。

#define LOCAL_PORT                 2021

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

將程序下載入開發(fā)板中，使用NetAssist進行如下設(shè)置：

1）協(xié)議設(shè)置，此時設(shè)備為Server，則PC為Client

2）設(shè)置遠程主機地址（即設(shè)備地址）

3）端口號

點擊連接，若提示連接失敗，則Ping一下開發(fā)板地址，可以正常Ping通則檢查端口號；如果無法Ping通則需要對工程進行檢查。

任意輸入字符進行發(fā)送。

通過上圖可以觀察到發(fā)送成功，并且設(shè)備返回數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)一致，表明實驗成功。

實驗程序請登錄我們的官網(wǎng)下載MM32F3270 SDK，工程路徑如下：

~MM32F3270_Lib_Samples_V0.90Demo_appEthernet_DemoETH_RTOSFreertos_Server_socket

來源：靈動MM32MCU

審核編輯：湯梓紅