2020年10月13日 | 基于rt-thread的udp客户端

环境：

开发环境:MDK5.23

rt-thread版本：2.1.0

lwip版本：1.4.1

单片机型号：stm32f407

phy芯片型号：

说明：

本程序是udp客户端模块。绑定固定端口进行收发。udp接收是一个线程，接收到数据利用邮箱机制推送到其他处理模块。udp发送提供了多种发送接口。

源码：

udp_socket.h

/**

* Copyright (c), 2015-2025

* @file udp_socket.h

* @brief udp端口头文件

* @author jdh

* @verbatim 

* Change Logs:

* Date           Author       Notes

* 2017-12-22     jdh          新建

* @endverbatim 

*/

#ifndef _UDP_SOCKET_H_

#define _UDP_SOCKET_H_

#include "drivers.h"

/**

* @brief 最大注册邮箱数

*/

#define MAX_NUM_UDP_SOCKET_MAILBOX  10

/**

* @brief 接收数据结构.邮箱会推送此结构指针

*/

struct UdpSocketRx

{

    T_Buffer_Large buffer;

    struct sockaddr_in sockaddr;

};

/**

* @brief 模块载入

*/

void udp_socket_load(void);

/**

* @brief 更新服务器信息

*/

void udp_socket_update_server_info(void);

/**

* @brief socket是否工作

* @return true: 工作.false: 不工作

*/

bool udp_socket_is_work(void);

/**

* @brief 发送数据

* @param data:发送数据存放地址

* @param size:发送数据字节数

* @param dst_ip: 目的ip

* @param dst_port: 目的端口

*/

void udp_socket_tx(uint8_t *data, uint16_t size, char *dst_ip, uint16_t dst_port);

/**

* @brief 发送数据

* @param data:发送数据存放地址

* @param size:发送数据字节数

* @param sockaddr: 目的地址

*/

void udp_socket_tx_sockaddr(uint8_t *data, uint16_t size, struct sockaddr_in sockaddr);

/**

* @brief 发送数据给服务器

* @param data:发送数据存放地址

* @param size:发送数据字节数

*/

void udp_socket_tx_server(uint8_t *data, uint16_t size);

/**

* @brief 发送数据给配置服务器

* @note 配置服务器无效则发送给服务器

* @param data:发送数据存放地址

* @param size:发送数据字节数

*/

void udp_socket_tx_config_server(uint8_t *data, uint16_t size);

/**

* @brief 注册邮箱

* @note 接收数据后会推送到此邮箱

* @param mailbox: 邮箱地址

*/

void udp_socket_register_mailbox(rt_mailbox_t mailbox);

/**

* @brief 增加传输层头后发送数据

* @param dst_device: 目标设备类型

* @param data: 发送数据存放地址

* @param size: 发送数据字节数

* @param sockaddr: 目的地址

*/

void udp_socket_tx_sockaddr_add_trans_head(uint8_t dst_device, uint8_t *data, uint16_t size, struct sockaddr_in sockaddr);

/**

* @brief 发送确认帧

* @param dst_device: 目标设备类型

* @param cmd: 确认帧命令字

* @param ack_cmd: 需要确认的命令

* @param sockaddr: 目的地址

*/

void udp_socket_tx_sockaddr_ack_frame(uint8_t dst_device, uint8_t cmd, uint8_t ack_cmd, struct sockaddr_in sockaddr);

/**

* @brief 增加传输层头后发送数据

* @param dst_device: 目标设备类型

* @param data: 发送数据存放地址

* @param size: 发送数据字节数

* @param sockaddr: 目的地址

*/

void udp_socket_tx_server_add_trans_head(uint8_t dst_device, uint8_t *data, uint16_t size);

/**

* @brief 发送确认帧

* @param dst_device: 目标设备类型

* @param cmd: 确认帧命令字

* @param ack_cmd: 需要确认的命令

* @param sockaddr: 目的地址

*/

void udp_socket_tx_server_ack_frame(uint8_t dst_device, uint8_t cmd, uint8_t ack_cmd);

#endif 

udp_socket.c

/**

* Copyright (c), 2015-2025

* @file udp_socket.c

* @brief udp端口主文件

* @author jdh

* @verbatim 

* Change Logs:

* Date           Author       Notes

* 2017-12-22     jdh          新建

* 2017-12-26     jdh          增加网络和lwip功能

* @endverbatim 

*/

#include "framework.h"

#include "stm32f4xx_eth.h"

#include

#define TAG                     "LOG_UDP"

/**

* @brief 配置帧超时时间.单位:ms.超过这个时间,射频模块的回复就不会再发向配置服务器

*/

#define CONFIG_TIMEOUT          500

/**

* @brief 启动稳定期.单位:ms

*/

#define STARTUP_WAIT_TIME       1000

/**

* @brief 日志项编号

*/

static uint8_t _log_item = 0;

static int _socket;

static bool _is_net_work = false;

static struct sockaddr_in _server_addr;

static struct UdpSocketRx _udp_socket_rx;

/**

* @brief 配置服务器的地址

*/

static struct sockaddr_in _config_server_addr;

static T_Time _last_config_frame_time;

/**

* @brief 邮箱数组

*/

static struct rt_mailbox *_mailbox_array[MAX_NUM_UDP_SOCKET_MAILBOX];

static uint8_t _len_mailbox_array = 0;

/**

* @brief 发送数据

*/

static T_Buffer_Large Buffer_Tx;

static void thread_init(void* parameter);

static void init_lwip(void);

static void set_ip(void);

static void bind_socket(void);

static void socket_rx(void);

static bool is_frame_valid(void);

static inline void send_mailbox(void);

/**

* @brief 模块载入

*/

void udp_socket_load(void)

{

    _log_item = log_register(TAG);

#ifdef RT_USING_LWIP

    rt_thread_t tid_init = rt_thread_create("init_net",

thread_init, (void*)0,

THREAD_STACK_NORMAL, THREAD_PRIORITY_NORMAL, THREAD_SLICE_NORMAL);

rt_thread_startup(tid_init);

#endif

}

static void thread_init(void* parameter)

{   

    init_lwip();

    udp_socket_update_server_info();

    bind_socket();

    socket_rx();

}

static void init_lwip(void)

{

    /* LwIP Initialization */

    {

        extern void lwip_sys_init(void);

        /* register ethernetif device */

        eth_system_device_init();

//        rt_hw_stm32_eth_init();

        rt_hw_stm32_eth_init_my();

        /* init lwip system */

        lwip_sys_init();

        rt_kprintf("TCP/IP initialized!n");

    }

    set_ip();

}

static void set_ip(void)

{

    set_if("e0", para_manage_read_ip(), para_manage_read_gateway(), para_manage_read_mask());

    set_dns(para_manage_read_dns());

}

/**

* @brief 更新服务器信息

*/

void udp_socket_update_server_info(void)

{

    _server_addr.sin_family = AF_INET;

_server_addr.sin_port = htons(para_manage_read_server_port());

struct hostent *host;

host = (struct hostent *)gethostbyname(para_manage_read_server_ip());

_server_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);

rt_memset(&(_server_addr.sin_zero), 0, sizeof(_server_addr.sin_zero));

}

static void bind_socket(void)

{

    struct sockaddr_in local_addr;

    // 创建socket

    if ((_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)

    {

        log_w(_log_item, "socket errorn");

        // todo

        return;

    }

    // 初始化本地地址

    local_addr.sin_family = AF_INET;

    local_addr.sin_port = htons(para_manage_read_port());

    local_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    rt_memset(&(local_addr.sin_zero), 0, sizeof(local_addr.sin_zero));

    // 绑定端口

    if (bind(_socket, (struct sockaddr *)&local_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1)

    {

        log_w(_log_item, "Bind errorn");

        // todo 

        return;

    }

    thread_delay(STARTUP_WAIT_TIME);

    _is_net_work = true;

}

static void socket_rx(void)

{

    rt_uint32_t addr_len;

    addr_len = sizeof(struct sockaddr);

    while (1)

{

        _udp_socket_rx.buffer.len = recvfrom(_socket, 

                                             _udp_socket_rx.buffer.buf, 

                                             LEN_BUFFER_LARGE - 1, 

                                             0, (struct sockaddr *)&_udp_socket_rx.sockaddr, &addr_len);

        if (is_frame_valid())

        {   

            log_i(_log_item, "udp rx ip:%s port:%02dn", inet_ntoa(_udp_socket_rx.sockaddr.sin_addr.s_addr), 

                                                     ntohs(_udp_socket_rx.sockaddr.sin_port));

            if (_udp_socket_rx.buffer.buf[PTH_DST_DEVICE_POS] == DEVICE_STATION)

            {

                // 发送给本机

                send_mailbox();

            }

            else

            {

                // 转发

                uart_tx(_udp_socket_rx.buffer.buf[PTH_ADDITIONAL_POS], _udp_socket_rx.buffer.buf, _udp_socket_rx.buffer.len);

                // 保存配置服务器信息

                if (_udp_socket_rx.buffer.buf[PTH_DST_DEVICE_POS] == DEVICE_TIME_MODULE || 

                    _udp_socket_rx.buffer.buf[PTH_DST_DEVICE_POS] == DEVICE_RADIO_MODULE)

                {

                    _config_server_addr = _udp_socket_rx.sockaddr;

                    _last_config_frame_time = get_local_time();

                }

            }