WIFI模块开发教程之W600网络篇2:AP模式下TCP Server通信

前言

本文研究如何在AP模式下进行TCP Server通信，所谓AP模式是说模块起来一个softAP热点，可以供其他WIFI设备连接，当其他设备连接成功后，另WIFI模块作为服务端，等待局域网中其他客户端连接后通信。

一、 理论基础

本节要处理的有两个问题，其一是如何利用RT_Thread连接路由器，其二是如何使用Socket套接字编程搞定TCP Server程序编写。

1.连接路由器

模块需要开启station，并且连接到一个路由器，RT_Thread中只需要调用wlan.mgnt.h中的函数即可。

    rt_wlan_set_mode(RT_WLAN_DEVICE_AP_NAME, RT_WLAN_AP);    
    rt_wlan_start_ap("sand", "12345678");

2.Socket套接字实现TCP Server

服务端套接字使用流程以及和客户端交互框图如下所示：

二、使用实例

1.程序

w60x/applications/4-ap_tcp_server/main.c

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <sys/socket.h> //使用BSD socket需要包含此头文件

#define TCP_SERVER_ADDR "192.168.169.1"
#define TCP_SERVER_PORT 8089

static void tcp_client_thread_entry(void *args)
{
    int ret = 0;
    int fd = (int) args;
    int len = 0;
    fd_set readfds;
    char buf[512] = { 0x00 };
    struct timeval t;

    t.tv_sec = 5;
    t.tv_usec = 0;
    
    while (1)
    {
        FD_ZERO( &readfds );
        FD_SET( fd, &readfds );
        ret = select( fd+1, &readfds, NULL, NULL, &t);
        if ((ret > 0) && FD_ISSET(fd, &readfds))
        {
            len = recv(fd, buf, sizeof(buf), 0);
            if (len > 0)
            {
                buf[len] = 0x00;
                rt_kprintf("receive data:%s\r\n", buf);
            }else
            {
                rt_kprintf("receive data from tcp server error!\r\n");
                goto exit;
            }

            if (-1 != fd)
            {
                rt_sprintf(buf, "%s\r\n", buf);
                ret = send(fd, buf, strlen(buf), 0);
                if (ret < 0)
                {
                    rt_kprintf("send error, closee socket");
                    goto exit;
                }
            }
        }
    }
    
    exit:
    if (-1 != fd)
    {
        closesocket( &fd );
        fd = -1;
    }
}

static void tcp_server_thread_entry(void *args)
{
    int ret = 0;
    int fd = -1, client_fd = -1;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    struct  timeval t;
    fd_set readfds;
    socklen_t sockaddr_t_size;

    char buf[512] = { 0x00 };
    int len = 0;


reconnect:
    fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == fd)
    {
        rt_kprintf("create socket error!!!\r\n");
        goto exit;
    }
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(TCP_SERVER_PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    rt_memset(&server_addr.sin_zero, 0x00, sizeof(server_addr.sin_zero));

    ret = bind(fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr ));
    if (0 == ret)
    {
        rt_kprintf("bind success\r\n");
    }else
    {
        rt_kprintf("connect error!!!\r\n");
        goto try_reconnect;
    }
    
    ret = listen(fd, 5);
    if (-1 == ret)
    {
        rt_kprintf("Listen error\r\n");
        goto try_reconnect;
    }

    t.tv_sec = 2;
    t.tv_usec = 0;

    while (1)
    {
        FD_ZERO(&readfds);
        FD_SET(fd, &readfds);

        ret = select(fd + 1, &readfds, 0, 0, &t);
        if (-1 == ret)
        {
            rt_kprintf("select() error!\r\n");
            goto try_reconnect;
        }
        // else if(0 == ret)
        // {
        //     rt_kprintf("select() timeout!\r\n");
        // }
        else if(ret > 0)
        {
            if (FD_ISSET(fd, &readfds));
            {

                client_fd = accept(fd, (struct sockaddr *)&client_addr, &sockaddr_t_size);
                if (client_fd < 0)
                {
                    rt_kprintf("accept connection failed! errno = %d\n", errno);
                    continue;
                }
                rt_kprintf("client connected, ip:%s, port:%d", inet_ntoa(client_addr), ntohs(client_addr.sin_port));

                //create client thread
                rt_thread_t uart_thread = rt_thread_create("clients", tcp_client_thread_entry, client_fd, 4*1024, 25, 10);
                if (uart_thread != NULL)
                {
                    rt_thread_startup(uart_thread);
                }else
                {
                    ret = RT_ERROR;
                    rt_kprintf("create tcp client error!!!");
                    closesocket(fd);
                }
            }
        }
    }
try_reconnect:
    if (-1 != fd)
    {
        closesocket(fd);
    }
    rt_thread_sleep(1);
    goto reconnect;

exit:
    if (-1 != fd)
    {
        closesocket(fd);
    }
    rt_kprintf("thread server exit!\r\n");
}

int main(void)
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    char str[] = "hello world!\r\n";

    // create ap
    rt_wlan_set_mode(RT_WLAN_DEVICE_AP_NAME, RT_WLAN_AP);
    rt_wlan_start_ap("sand", "12345678");

    //create server
    rt_thread_t uart_thread = rt_thread_create("server", tcp_server_thread_entry, RT_NULL, 4*1024, 25, 10);
    if (uart_thread != NULL)
    {
        rt_thread_startup(uart_thread);
    }else
    {
        ret = RT_ERROR;
        rt_kprintf("create tcp client error!!!");
    }

exit:
    return ret;
}

2.目标文件配置

前面几个事例都是修改了RT_Thread默认路径下w60x/applications/main.c下的文件，然后使用scons编译，考虑到代码的开源，之后会统一放到github上，调整代码为如下所示：

在main.c外增加一个文件夹，直接输入scons会提示编译错误，此时需要修改aplications/SConscript脚本。

我们先看下默认的SConscript脚本内容：

Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
from building import *

cwd = GetCurrentDir()
src  = Glob('*.c')
CPPPATH = [cwd]

group = DefineGroup('Applications', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)

Return('group')

现在要编译4-ap_tcp_server中的main.c，需修改SConscript中第6行代码为src = Glob('4-ap_tcp_server/main.c')，之前为*.c表示applications文件目录下所有.c文件，修改后编译的时候仅编译4-ap_tcp_server/main.c，不编译其他文件内容，修改后SConscript内容如下所示：

Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
from building import *

cwd = GetCurrentDir()
src  = Glob('4-ap_tcp_server/main.c')
CPPPATH = [cwd]

group = DefineGroup('Applications', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)

Return('group')

三、下载运行

在ENV控制台，输入scons命令，在build/Bin目录下生成rtthread_1M.FLS，

烧录运行后，电脑连接模块起来的热点，然后打开电脑网络调试助手，开启两个个TCP client，指定TCP Server的IP均为192.168.169.1,端口为8089，通过网络助手发送数据给模块，,模块收到后，会加上"\r\n"，然后返回给网络助手。

网络助手界面如下：

模块调试串口信息如下：

上午图片表示，网络助手1发送device1 say hello给模块，网络助手2发送device2 say hello给模块，模块分别回应两者对应的消息。

四、结语

本节完，实际操作过程中需要注意的地方有如下几点：

(1) 注意模块每次accept到一个客户端连接后，都会创建一个相同的线程，处理和当前客户端之后的数据交互问题，所以本demo支持一个模块的TCP Server和多个TCP Client进行数据交互

(2) 设备调试串口信息中有一条：receive data from tcp server error!，这个是由于手动关闭了一个TCP Client，随后重新开启，模块日志检测到client connected,说明操作正常

作者：小驿

寄语：不管是写程序还是做人，都要坚信：方法总比问题多！