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本章节为大家讲解NetXDUO的UDP客户端实现,学习本章节前,务必要优先学习第10章UDP传输控制协议基础知识。有了这些基础知识之后,再搞本章节会有事半功倍的效果。
11.1 初学者重要提示
11.2 UDP的API函数
11.3 UDP的实现方法
11.4 网络调试助手和板子的调试操作步骤
11.5 实验例程说明
11.6 总结
1、 学习本章节前,务必保证已经学习了第10章的基础知识。
2、 本章要掌握的函数稍多,可以先学会基本的使用,然后再深入了解这些函数使用时的注意事项,争取达到熟练使用。
3、 ThreadX NetXDUO的UDP Socket数据包申请和释放问题
特别要注意的地方来了,函数nx_udp_socket_send调用后会释放nx_packet_allocate或者nx_udp_socket_receive申请的数据包。无需用户再去调用函数nx_packet_release释放。
函数原型:
VOID nx_system_initialize(VOID);
函数描述:
NetXDUO初始化,所有其它功能调用之前必须优先调用此函数。
函数原型:
UINT nx_packet_pool_create(
NX_PACKET_POOL *pool_ptr,
CHAR *name,
ULONG payload_size,
VOID *memory_ptr,
ULONG memory_size);
函数描述:
此函数用于数据包内存池创建
函数参数:
使用举例:
/* 创建内存池 */
status = nx_packet_pool_create(&pool_0, /* 内存池控制块 */
"NetX Main Packet Pool",/* 内存池名 */
1536, /* 内存池每个数据包大小,单位字节此值必须至少为 40 个字节,并且还必须可以被 4 整除 */
(ULONG*)(((int)packet_pool_area + 15) & ~15) ,/* 内存池地址,此地址必须ULONG对齐 */
NX_PACKET_POOL_SIZE); /* 内存池大小 */
函数原型:
UINT nx_ip_create(
NX_IP *ip_ptr,
CHAR *name, ULONG ip_address,
ULONG network_mask,
NX_PACKET_POOL *default_pool,
VOID (*ip_network_driver)(NX_IP_DRIVER *),
VOID *memory_ptr,
ULONG memory_size,
UINT priority);
函数描述:
此函数使用用户提供的 IP 地址,数据包内存内存池和网络驱动程序创建 IP 实例。注意,直到 IP任务执行之后,才会调用网络驱动。
函数参数:
使用举例:
/* 例化IP */
status = nx_ip_create(&ip_0, /* IP实例控制块 */
"NetX IP Instance 0", /* IP实例名 */
IP_ADDRESS(IP_ADDR0, IP_ADDR1, IP_ADDR2, IP_ADDR3), /* IP地址 */
0xFFFFFF00UL, /* 子网掩码 */
&pool_0, /* 内存池 */
nx_driver_stm32h7xx, /* 网卡驱动 */
(UCHAR*)AppTaskNetXStk, /* IP任务栈地址 */
sizeof(AppTaskNetXStk), /* IP任务栈大小,单位字节 */
APP_CFG_TASK_NETX_PRIO); /* IP任务优先级 */
函数原型:
UINT nx_arp_enable(
NX_IP *ip_ptr,
VOID *arp_cache_memory,
ULONG arp_cache_size);
函数描述:
此函数用于使能ARP地址解析。
函数参数:
使用举例:
int32_t tcp_sock;
tcp_sock = netTCP_GetSocket (tcp_cb_server);
if (tcp_sock > 0)
{
res = netTCP_Listen (tcp_sock, PORT_NUM);
}
if(netTCP_SendReady(tcp_sock) == true )
{
}
函数原型:
UINT nx_ip_fragment_enable(NX_IP *ip_ptr);
函数描述:
此函数用于启用 IPv4 和 IPv6 数据包分段和重组功能。创建 IP 任务时,此服务会自动禁用。
函数参数:
使用举例:
/* 使能fragment */
status = nx_ip_fragment_enable(&ip_0);
函数原型:
UINT nx_udp_enable(NX_IP *ip_ptr);
函数描述:
此函数用于使能UDP组件。
函数参数:
使用举例:
/* 使能UDP */
status = nx_udp_enable(&ip_0);
函数原型:
UINT nx_udp_socket_create(
NX_IP *ip_ptr,
NX_UDP_SOCKET *socket_ptr,
CHAR *name,
ULONG type_of_service,
ULONG fragment,
UINT time_to_live,
ULONG queue_maximum);
函数描述:
此函数用于创建UDP Socket。
函数参数:
1、 第1个参数是IP实例指针。
2、 第2个参数是UDP Socket指针。
3、 第3个参数是UDP Socket名字。
4、 第4个参数是传输服务类型,支持的参数如下:
5、 第5个参数是指定是否允许进行 IP 分段。 如果指定 NX_FRAGMENT_OKAY (0x0),则允许进行 IP 分段。如果指定 NX_DONT_FRAGMENT (0x4000),则会禁止进行 IP 分段。
6、 第6个参数是指定一个 8 位的值,用于定义此数据包在被丢弃之前可通过的路由器数目。 默认值由 NX_IP_TIME_TO_LIVE 指定。
7、 第7个参数是支持的UDP Socket报文最大数目。达到最大值后,接收到每个新数据包时,都会释放最早的 UDP 数据包。
8、 返回值
使用举例:
/* 创建UDP socket */
ret = nx_udp_socket_create(&ip_0, /* IP实例控制块 */
&UDPSocket, /* UDP控制块 */
"UDP Server Socket", /* UDP名 */
NX_IP_NORMAL, /* IP服务类型 */
NX_FRAGMENT_OKAY, /* 使能IP分段 */
NX_IP_TIME_TO_LIVE, /*用于定义此数据包在被丢弃之前可通过的路由器数目 */
512); /* 支持的报文数 */
函数原型:
UINT nx_udp_socket_bind(
NX_UDP_SOCKET *socket_ptr,
UINT port,
ULONG wait_option);
函数描述:
此函数用于为创建的UDP Socket绑定端口。如果设置的端口号还不可用,可以设置等待时间。
函数参数:
1、第1个参数是UDP Socket指针。
2、第2个参数是绑定的端口,范围1 -65535。如果设置为NX_ANY_PORT(0x0000),则会搜索一个可用端口号。
3、第3个参数是端口号不可用时,等待时间定义:
4、返回值
使用举例:
/* UDP Socket绑定端口 */
ret = nx_udp_socket_bind(&UDPSocket, DEFAULT_PORT, TX_WAIT_FOREVER);
if (ret != NX_SUCCESS)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
函数原型:
UINT nx_packet_data_retrieve(
NX_PACKET *packet_ptr,
VOID *buffer_start,
ULONG *bytes_copied);
函数描述:
此函数用于将提供的数据包中的数据复制到提供的缓冲区。复制的实际字节数由形参bytes_copied 所指向的存储单元返回。
注意,此函数不会更改该数据包的内部状态。检索的数据仍存在于该数据包中。
函数参数:
注意事项:
目标缓冲区的大小必须足以容纳该数据包的内容。否则内存会损坏,导致不可预知的结果。
使用举例:
/* 获取客户端发来的数据 */
nx_packet_data_retrieve(data_packet, /* 接收到的数据包 */
data_buffer, /* 解析出数据 */
&bytes_read); /* 数据大小 */
函数原型:
UINT nx_packet_data_extract_offset(
NX_PACKET *packet_ptr,
ULONG offset,
VOID *buffer_start,
ULONG buffer_length,
ULONG *bytes_copied);
函数描述:
此函数将NetX Duo 数据包中的数据复制到指定缓冲区中,可以指定要复制的数据偏移位置。实际复制的字节数在 bytes_copied 中返回。此函数不会从数据包中删除数据,也不会调整前置指针或其他内部状态信息。
函数参数:
注意事项:
目标缓冲区的大小必须足以容纳该数据包的内容。否则内存会损坏,导致不可预知的结果。
使用举例:
/* 将UDP数据包中的数据复制到缓冲data_buffer */
nx_packet_data_extract_offset(RecPacket, /* 数据包 */
0, /* 数据包地址偏移 */
data_buffer, /* 目标缓冲 */
sizeof(data_buffer), /* 目标缓冲大小 */
&bytes_read); /* 数据复制的字节数 */
函数原型:
UINT nx_udp_socket_receive(
NX_UDP_SOCKET *socket_ptr,
NX_PACKET **packet_ptr,
ULONG wait_option);
函数描述:
此函数用于从指定的Socket接收UDP数据,如果指定的Socket上没有已经排队的数据,则调用方会根据提供的等待选项参数挂起。
函数参数:
1、 第1个参数是UDP Socket指针
2、 第2个参数是UDP数据包指针。
3、 第3个参数是Socket队列上没有数据时的处理:
4、 返回值:
注意事项:
使用举例:
/* 接收数据 */
ret = nx_udp_socket_receive(&UDPSocket, &RecPacket, TX_WAIT_FOREVER);
函数原型:
UINT nx_udp_socket_send(
NX_UDP_SOCKET *socket_ptr,
NX_PACKET *packet_ptr,
ULONG ip_address,
UINT port);
函数描述:
此函数用于UDP Socket数据发送。注意,无论 UDP 数据报是否已成功发送,此服务都会立即返回。。
函数参数:
使用举例:
/* 发送数据包到UDP发送端 */
ret = nx_udp_socket_send(&UDPSocket, TraPacket, source_ip_address, source_port);
函数原型:
UINT nx_packet_release(NX_PACKET *packet_ptr);
函数描述:
此函数用于释放数据包,包括链接到指定数据包的任何其他数据包。如果有其他任务在等待这个数据包,则该任务会获得该数据包并继续执行。
函数参数:
1、 第1个参数是数据包地址。
2、 返回值,返回以下几种状态值:
注意事项:
应用程序必须防止多次释放同一数据包,否则会导致不可预知的结果。
创建UDP前,要初始化NetX,创建内存池,例化IP:
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: NetXTest
* 功能说明: TCPnet应用
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void NetXTest(void)
{
UINT status;
UINT ret;
ULONG socket_state;
UINT old_priority;
NX_PACKET *data_packet;
ULONG bytes_read;
ULONG peer_ip_address;
ULONG peer_port;
/* 初始化NetX */
nx_system_initialize();
/* 创建内存池 */
status = nx_packet_pool_create(&pool_0, /* 内存池控制块 */
"NetX Main Packet Pool",/* 内存池名 */
1536, /* 内存池每个数据包大小,单位字节此值必须至少为 40 个字节,并且还必须可以被 4 整除 */
(ULONG*)(((int)packet_pool_area + 15) & ~15) ,/* 内存池地址,此地址必须ULONG对齐 */
NX_PACKET_POOL_SIZE); /* 内存池大小 */
/* 检测创建是否失败 */
if (status) error_counter++;
/* 例化IP */
status = nx_ip_create(&ip_0, /* IP实例控制块 */
"NetX IP Instance 0", /* IP实例名 */
IP_ADDRESS(IP_ADDR0, IP_ADDR1, IP_ADDR2, IP_ADDR3), /* IP地址 */
0xFFFFFF00UL, /* 子网掩码 */
&pool_0, /* 内存池 */
nx_driver_stm32h7xx, /* 网卡驱动 */
(UCHAR*)AppTaskNetXStk, /* IP任务栈地址 */
sizeof(AppTaskNetXStk), /* IP任务栈大小,单位字节 */
APP_CFG_TASK_NETX_PRIO); /* IP任务优先级 */
/* 检测创建是否失败 */
if (status) error_counter++;
/* 使能ARP,并提供ARP缓存 */
status = nx_arp_enable(&ip_0, /* IP实例控制块 */
(void *)arp_space_area, /* ARP缓存地址 */
sizeof(arp_space_area)); /* 每个 ARP 条目均为 52 个字节,因此,ARP 条目总数是52字节整数倍 */
/* 使能fragment */
status = nx_ip_fragment_enable(&ip_0);
/* 检测使能成功 */
if (status) error_counter++;
/* 使能TCP */
status = nx_tcp_enable(&ip_0);
/* 检测使能成功 */
if (status) error_counter++;
/* 使能UDP */
status = nx_udp_enable(&ip_0);
/* 检测使能成功 */
if (status) error_counter++;
/* 使能ICMP */
status = nx_icmp_enable(&ip_0);
/* 检测使能成功 */
if (status) error_counter++;
/* NETX初始化完毕后,重新设置优先级 */
tx_thread_priority_change(netx_thread_ptr, APP_CFG_TASK_NETX_PRIO1, &old_priority);
tx_thread_priority_change(&AppTaskNetXProTCB, APP_CFG_TASK_NetXPro_PRIO1, &old_priority);
/* 省略 */
}
程序末尾务优先级做了特别处理,创建的时候先设置为低优先级,检测到网线正常连接并初始了网络后将优先级设置到正常水平。
下面是创建UDP:
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: NetXTest
* 功能说明: TCPnet应用
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void NetXTest(void)
{
/* 省略 */
/* 创建UDP socket */
ret = nx_udp_socket_create(&ip_0, /* IP实例控制块 */
&UDPSocket, /* UDP控制块 */
"UDP Server Socket", /* UDP名 */
NX_IP_NORMAL, /* IP服务类型 */
NX_FRAGMENT_OKAY, /* 使能IP分段 */
NX_IP_TIME_TO_LIVE, /* 用于定义此数据包在被丢弃之前可通过的路由器数目 */
512); /* 支持的报文数 */
if (ret != NX_SUCCESS)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* UDP Socket绑定端口 */
ret = nx_udp_socket_bind(&UDPSocket, DEFAULT_PORT, TX_WAIT_FOREVER);
if (ret != NX_SUCCESS)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* 省略 */
}
回环的意思就是电脑端网络助手发送数据给板子后,板子再将数据返回。为了方便大家使用,本例子将接收数据包和发送数据包分别做了定义:
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: NetXTest
* 功能说明: TCPnet应用
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void NetXTest(void)
{
/* 省略 */
/* 接收数据 */
ret = nx_udp_socket_receive(&UDPSocket, &RecPacket, TX_WAIT_FOREVER);
if (ret == NX_SUCCESS)
{
/* 将UDP数据包中的数据复制到缓冲data_buffer */
nx_packet_data_extract_offset(RecPacket, /* 数据包 */
0, /* 数据包地址偏移 */
data_buffer, /* 目标缓冲 */
sizeof(data_buffer), /* 目标缓冲大小 */
&bytes_read); /* 数据复制的字节数 */
/* 获取远程端口和IP */
nx_udp_source_extract(RecPacket, &source_ip_address, &source_port);
/* 打印接收到数据 */
PRINT_DATA(source_ip_address, source_port, data_buffer);
/* 释放数据包 */
nx_packet_release(RecPacket);
/* 申请发送数据包 */
ret = nx_packet_allocate(&pool_0, &TraPacket, NX_UDP_PACKET, TX_WAIT_FOREVER);
if (ret)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
sprintf((char *)sendbuf, "sendbuf = %d\r\n", count++);
/*将要发送的数据附加到TraPacket */
ret = nx_packet_data_append(TraPacket, (VOID *)sendbuf, strlen((char *)sendbuf),
&pool_0, TX_WAIT_FOREVER);
if (ret)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
/* 发送数据包到UDP发送端 */
ret = nx_udp_socket_send(&UDPSocket, TraPacket, source_ip_address, source_port);
}
}
/* 省略 */
}
我们这里使用下面这款调试助手,当然,任何其它网络调试助手均可,不限制:
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1568 。
测试时,网线要插到DM916X网口上:
特别注意此处跳线帽的位置,要短接PG11:
各种网卡、交换机等网络设备都不一样,一般来讲:绿灯分为亮或不亮(代表网络速度),黄灯分为闪烁或不闪烁(代表是否有数据收发)。
绿灯:长亮代表100M; 不亮代表10M。
黄灯:长亮代表无数据收发; 闪烁代表有数据收发。
也有些千兆网卡的灯以颜色区分,不亮代表10M / 绿色代表100M / 黄色代表1000M。现在10M的网络基本看不到了,如果一个灯长亮,基本可以说明100M网络或更高,而另一个灯时而闪烁,那代表有数据收发,具体要看网络设备了。甚至有些低等网卡如TP-LINK,只有一个灯,亮代表连通,闪烁代表数据收发。
对于开发板上面的RJ45网络变压器插座上面的灯而言,绿灯代表数据收发,长亮的话表示无数据收发,闪烁代表有数据收发。黄灯代表网络速度,长亮代表100M,不亮代表10M。
我们这里使用使用固定IP(或者说静态IP一个意思),设置也比较省事。我们这里以开发板和电脑直连的方式进行说明,即通过一根网线直接将开发板的网口和电脑端的网口连接起来即可。如果大家使用的是笔记本,强烈推荐测试期间将笔记本的WIFI网络禁止,各种代理软件和虚拟网卡也暂时关闭。等测试完毕了再逐一打开,查看是否有问题。
对于固定IP方式,也可以接到路由器或者交换机上面测试,特别注意板子设置的IP地址不要跟路由器或者交换机上其它设备的IP冲突了,测试阶段还是建议采用电脑直连方式,跑通了再跑其它方式。
在文件demo_dm9162_netx.h中设置IP地址,具体配置如下(大家更新自己的情况修改):
/*
*********************************************************************************************************
* IP相关
*********************************************************************************************************
*/
#define DEFAULT_PORT 1000 /* TCP服务器监听端口号 */
#define IP_ADDR0 192
#define IP_ADDR1 168
#define IP_ADDR2 28
#define IP_ADDR3 245
一定要将电脑端的IP地址设置到跟开发板在一个IP段,即都是192.168.28.X。第2步中已经将开发板的IP设置为192.168.28.245,我们这里就将电脑的IP设置为192.168.28.221。我这里是WIN7 64bit系统。
(1)右击桌面上的“网络”图标,选择属性。
(2)弹出的界面中选项“本地连接”
(3)选择“属性(P)”
(4)双击“Internet协议版本4(TCP/Ipv4)”选项。
(5)配置IP地址、子网掩码和默认网关,DNS无需配置,记得点击确定
(6)点击了“确定”按钮后,退回到之前的界面,这里的“确定”按钮不要忘了点击:
下载例程到开发板,然后ping 192.168.28.245,查看是否连接上。
(1)WIN+R组合键打开“运行”窗口,输入cmd。
(2)输入ping 192.168.28.245后,回车,也是可以的。
收发相同,没有数据丢失,说明ping命令也是成功的。
点击连接UDP Socket:
正常连接后效果
板子和网络调试助手建立连接后就可以相互收发数据了。
板子端接收到字符做了个简单的展示(波特率115200,数据位8,奇偶校验位无,停止位1):
配套例子:
V5-2404_ThreadX NetXDUO UDP
实验目的:
实验内容:
======================================================
OS CPU Usage = 1.31%
=======================================================
任务优先级 任务栈大小 当前使用栈 最大栈使用 任务名
Prio StackSize CurStack MaxStack Taskname
2 4092 303 459 App Task Start
30 1020 303 303 App Task STAT
31 1020 87 71 App Task IDLE
5 4092 311 551 App Msp Pro
7 4092 303 719 App Task UserIF
6 4092 255 359 App NETX Pro
3 4092 415 535 NetX IP Instance 0
0 1020 191 235 System Timer Thread
串口软件可以使用SecureCRT或者H7-TOOL RTT查看打印信息。
App Task Start任务 :启动任务,这里用作BSP驱动包处理。
App Task MspPro任务 :消息处理。
App Task UserIF任务 :按键消息处理。
App Task COM任务 :这里用作LED闪烁。
System Timer Thread任务:系统定时器任务
操作说明:
1、由于程序使用了DWT时钟周期计数器,程序下载后,请将板子重新上电使用,防止DWT时钟周期计数器没有正常复位。
2、NetX网络协议栈操作:
(1) 默认IP地址192.168.28.245,在demo_dm9162_netx.c开头定义,用户可根据需要修改。
(2) 可以在电脑端用网络调试软件创建TCP服务器,端口号1001。
(3) 实现了一个简单的回环通信,用户使用上位机发送的数据,然后板子返回另外的数据。
串口打印信息方式(AC5,AC6和IAR):
波特率 115200,数据位 8,奇偶校验位无,停止位 1
本章节就为大家讲解这么多,希望大家多做测试,争取可以熟练掌握这些API函数的使用。