ESP32開發之路(7)---ESP32作爲TCP客戶端連接到局域網的PC機

SP32開發之路(7)—ESP32作爲TCP客戶端連接到局域網的PC機

本次開發是在Ubuntu下的,使用的模塊是GOOUUU-ESP32,使用VSCode編輯項目。代碼使用來自esp-idf的例程。

一、代碼準備

從上個工程:ESP32開發之路(6)—連接到WiFi然後保存ssid和password,將其中的代碼封裝成一個wifi_connect_init()函數,新建app_wifi.c文件,在app_main.c代碼的基礎上,將app_main()函數修改爲wifi_connect_init()函數:

void wifi_connect_init(void)
{
    /* 定義一個gpio配置結構體 初始化LED */
    gpio_config_t gpio_config_structure;

    /* 初始化gpio配置結構體*/
    gpio_config_structure.pin_bit_mask = (1ULL << GPIO_LED_NUM);/* 選擇gpio2 */
    gpio_config_structure.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;              /* 輸出模式 */
    gpio_config_structure.pull_up_en = 0;                       /* 不上拉 */
    gpio_config_structure.pull_down_en = 0;                     /* 不下拉 */
    gpio_config_structure.intr_type = GPIO_PIN_INTR_DISABLE;    /* 禁止中斷 */ 

    /* 根據設定參數初始化並使能 */  
	gpio_config(&gpio_config_structure);
    /* 默認熄滅LED */
    gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 0);        /* 熄滅 */

    /* 初始化非易失性存儲庫 (NVS) */
    esp_err_t err = nvs_flash_init();
    if (err == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || err == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) {
        /* NVS分區被截斷,需要刪除,然後重新初始化NVS */
        ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
        err = nvs_flash_init();
    }
    ESP_ERROR_CHECK( err );

    /* 定義一個NVS操作句柄 */
    nvs_handle wificfg_nvs_handler;
    /* 打開一個NVS命名空間 */
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_open("WiFi_cfg", NVS_READWRITE, &wificfg_nvs_handler) );

    uint32_t wifi_update = 0;
    err = nvs_get_u32(wificfg_nvs_handler,"wifi_update",&wifi_update);
    if(MY_WIFI_UPDATE == wifi_update )
        printf("wifi_cfg needn't to update. \n");
    else
    {
        printf("wifi_cfg update now... \n");
        ESP_ERROR_CHECK( nvs_set_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_ssid",MY_WIFI_SSID) );
        ESP_ERROR_CHECK( nvs_set_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_passwd",MY_WIFI_PASSWD) ); 
        ESP_ERROR_CHECK( nvs_set_u32(wificfg_nvs_handler,"wifi_update",MY_WIFI_UPDATE) );
        printf("wifi_cfg update ok. \n");
    }
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_commit(wificfg_nvs_handler) ); /* 提交 */
    nvs_close(wificfg_nvs_handler);                     /* 關閉 */

    printf("ESP_WIFI_MODE_STA \n");
    /* 初始化爲wifi STA模式連接 */
    wifi_init_sta();         
}

二、TCP連接

新建一個任務,作爲tcp_client連接任務

xTaskCreate(tcp_client_task, "tcp_client", 4096, NULL, 5, NULL);

使用socket()函數打開一個socket文件,並返回其socket描述符

    /* 打開一個socket套接字 */
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

如果打開成功,則連接到服務端

	if (-1 == sockfd)
	{
		printf("socket open failure !!! \n");
		return -1;
	}
    else
    {
        struct sockaddr_in seraddr = {0};
        seraddr.sin_family = AF_INET;		                    // 設置地址族爲IPv4
	    seraddr.sin_port = htons(12341);	                    // 設置地址的端口號信息
	    seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.107");	// 設置IP地址
	    ret = connect(sockfd, (const struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));
        if(ret < 0)
            printf("connect to server failure !!! \n");
        else
        {
            printf("connect success, ret = %d.\n", ret);
        }          
        close(sockfd);
    }

在PC上打開網絡調試助手,新建一個服務端,可以看到,連接成功。
這裏要特別注意,要把windows10的防火牆關了,否則連接不上,重要的事說三編!!!
這裏要特別注意,要把windows10的防火牆關了,否則連接不上,重要的事說三編!!!
這裏要特別注意,要把windows10的防火牆關了,否則連接不上,重要的事說三編!!!
我因爲這個防火牆的原因,折騰了一天才發現這個問題,說起來都是淚。。。
在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述
連接成功後我們每隔2s向服務端發送一條消息,發送10次後關閉;

	int cnt = 10;
	while(cnt--)
	{
	    ret = send(sockfd, "I am ESP32.", strlen("I am ESP32."), 0);
	    if(ret < 0)
	        printf("send err. \n");
	    else
	        printf("send ok. \n");
	    vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS);   /* 延時2000ms*/
	}  

燒錄下載後,可以看到,服務端收到消息,ESP32每隔2s發送消息成功
在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述

三、代碼

最後,貼上app_wifi.c和app_main.c的代碼
app_wifi.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "sdkconfig.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"
#include "esp_system.h"
#include "esp_spi_flash.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "esp_smartconfig.h"

#define GPIO_LED_NUM 2                      /* LED引腳編號 */

/* 宏定義WiFi更新標識碼、WiFi名稱和密碼 */
#define MY_WIFI_UPDATE  4096                /* 對數值進行修改表示更新NVS的WiFi名稱和密碼*/
#define MY_WIFI_SSID    "WiFi-William"
#define MY_WIFI_PASSWD  "passwd-william"

/* 宏定義WiFi連接事件標誌位、連接失敗標誌位及智能配網標誌位 */
#define WIFI_CONNECTED_BIT  BIT0
#define WIFI_FAIL_BIT       BIT1
#define SMART_CONFIG_BIT    BIT2

/* 定義一個WiFi連接事件標誌組句柄 */
static EventGroupHandle_t wifi_event_group_handler;

static void wifi_init_sta(void);

void wifi_connect_init(void)
{
    /* 定義一個gpio配置結構體 初始化LED */
    gpio_config_t gpio_config_structure;

    /* 初始化gpio配置結構體*/
    gpio_config_structure.pin_bit_mask = (1ULL << GPIO_LED_NUM);/* 選擇gpio2 */
    gpio_config_structure.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;              /* 輸出模式 */
    gpio_config_structure.pull_up_en = 0;                       /* 不上拉 */
    gpio_config_structure.pull_down_en = 0;                     /* 不下拉 */
    gpio_config_structure.intr_type = GPIO_PIN_INTR_DISABLE;    /* 禁止中斷 */ 

    /* 根據設定參數初始化並使能 */  
	gpio_config(&gpio_config_structure);
    /* 默認熄滅LED */
    gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 0);        /* 熄滅 */

    /* 初始化非易失性存儲庫 (NVS) */
    esp_err_t err = nvs_flash_init();
    if (err == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || err == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) {
        /* NVS分區被截斷,需要刪除,然後重新初始化NVS */
        ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
        err = nvs_flash_init();
    }
    ESP_ERROR_CHECK( err );

    /* 定義一個NVS操作句柄 */
    nvs_handle wificfg_nvs_handler;
    /* 打開一個NVS命名空間 */
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_open("WiFi_cfg", NVS_READWRITE, &wificfg_nvs_handler) );

    uint32_t wifi_update = 0;
    err = nvs_get_u32(wificfg_nvs_handler,"wifi_update",&wifi_update);
    if(MY_WIFI_UPDATE == wifi_update )
        printf("wifi_cfg needn't to update. \n");
    else
    {
        printf("wifi_cfg update now... \n");
        ESP_ERROR_CHECK( nvs_set_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_ssid",MY_WIFI_SSID) );
        ESP_ERROR_CHECK( nvs_set_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_passwd",MY_WIFI_PASSWD) ); 
        ESP_ERROR_CHECK( nvs_set_u32(wificfg_nvs_handler,"wifi_update",MY_WIFI_UPDATE) );
        printf("wifi_cfg update ok. \n");
    }
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_commit(wificfg_nvs_handler) ); /* 提交 */
    nvs_close(wificfg_nvs_handler);                     /* 關閉 */

    printf("ESP_WIFI_MODE_STA \n");
    /* 初始化爲wifi STA模式連接 */
    wifi_init_sta();         
}

/* 系統事件循環處理函數 */
static void event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,int32_t event_id, void* event_data)
{
    static int retry_num = 0;           /* 記錄wifi重連次數 */
    /* 系統事件爲WiFi事件 */
    if (event_base == WIFI_EVENT) 
    {
        if(event_id == WIFI_EVENT_STA_START)    /* 事件id爲STA開始 */
            esp_wifi_connect();
        else if (event_id == WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED) /* 事件id爲失去STA連接 */ 
        {
            esp_wifi_connect();
            retry_num++;
            printf("retry to connect to the AP %d times. \n",retry_num);
            if (retry_num > 10)  /* WiFi重連次數大於10 */
            {
                /* 將WiFi連接事件標誌組的WiFi連接失敗事件位置1 */
                xEventGroupSetBits(wifi_event_group_handler, WIFI_FAIL_BIT);
            }
            /* 清除WiFi連接成功標誌位 */
            xEventGroupClearBits(wifi_event_group_handler, WIFI_CONNECTED_BIT);
        }
    } 
    /* 系統事件爲ip地址事件,且事件id爲成功獲取ip地址 */
    else if (event_base == IP_EVENT && event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP) 
    {
        ip_event_got_ip_t* event = (ip_event_got_ip_t*) event_data; /* 獲取IP地址信息*/
        printf("got ip:%d.%d.%d.%d \n" , IP2STR(&event->ip_info.ip));  /* 打印ip地址*/
        retry_num = 0;                                              /* WiFi重連次數清零 */
        /* 將WiFi連接事件標誌組的WiFi連接成功事件位置1 */
        xEventGroupSetBits(wifi_event_group_handler, WIFI_CONNECTED_BIT);
    }
    /* 系統事件爲智能配網事件 */
    else if (event_base == SC_EVENT)
    {
        if(event_id == SC_EVENT_SCAN_DONE )             /* 開始掃描智能配網設備端 */
            printf("Scan done\n");
        else if(event_id == SC_EVENT_FOUND_CHANNEL)     /* 得到了智能配網通道 */
            printf("Found channel \n");
        else if(event_id == SC_EVENT_GOT_SSID_PSWD)     /* 得到了智能配網設備提供的ssid和password */
        {
            printf("smartconfig got SSID and password\n");
            /* 獲取智能配網設備端提供的數據信息 */
            smartconfig_event_got_ssid_pswd_t *evt = (smartconfig_event_got_ssid_pswd_t *)event_data;
            /* 定義WiFi配置結構體和用了結收ssid和password的數組 */
            wifi_config_t wifi_config;
            char ssid[32] = { 0 };
            char password[64] = { 0 };

            bzero(&wifi_config, sizeof(wifi_config_t)); /* 將結構體數據清零 */
            /* 將智能配網設備發送來的WiFi的ssid、password及MAC地址複製到wifi_config */
            memcpy(wifi_config.sta.ssid, evt->ssid, sizeof(wifi_config.sta.ssid));
            memcpy(wifi_config.sta.password, evt->password, sizeof(wifi_config.sta.password));
            wifi_config.sta.bssid_set = evt->bssid_set;
            if (wifi_config.sta.bssid_set == true) {
                memcpy(wifi_config.sta.bssid, evt->bssid, sizeof(wifi_config.sta.bssid));
            }
            
            /* 打印WiFi名稱和密碼 */
            memcpy(ssid, evt->ssid, sizeof(evt->ssid));
            memcpy(password, evt->password, sizeof(evt->password));
            printf("SSID:%s \n", ssid);
            printf("PASSWORD:%s \n", password);

            /* 將得到的WiFi名稱和密碼存入NVS*/
            nvs_handle wificfg_nvs_handler;
            ESP_ERROR_CHECK( nvs_open("WiFi_cfg", NVS_READWRITE, &wificfg_nvs_handler) );
            ESP_ERROR_CHECK( nvs_set_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_ssid",ssid) );
            ESP_ERROR_CHECK( nvs_set_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_passwd",password) );
            ESP_ERROR_CHECK( nvs_commit(wificfg_nvs_handler) ); /* 提交 */
            nvs_close(wificfg_nvs_handler);                     /* 關閉 */ 
            printf("smartconfig save wifi_cfg to NVS .\n");

            /* 根據得到的WiFi名稱和密碼連接WiFi*/
            ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_disconnect() );
            ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config) );
            ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_connect() );
        }
        else if (event_id == SC_EVENT_SEND_ACK_DONE)    /* 智能配網成功,已經給智能配網設備發送應答*/
        {
            xEventGroupSetBits(wifi_event_group_handler, SMART_CONFIG_BIT);
        }
    }
}

static void smartconfig_init_start(void)
{
    /* 設置智能配網類型爲 AirKiss */
    ESP_ERROR_CHECK( esp_smartconfig_set_type(SC_TYPE_AIRKISS) );
    /* 通過SMARTCONFIG_START_CONFIG_DEFAULT宏 來獲取一個默認的smartconfig配置參數結構體變量*/
    smartconfig_start_config_t cfg = SMARTCONFIG_START_CONFIG_DEFAULT();
    /* 開始智能配網 */
    ESP_ERROR_CHECK( esp_smartconfig_start(&cfg) );
    printf("smartconfig start ....... \n");
    /* 開啓智能配網後讓LED亮起 */
    gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 1);        /* 點亮 */

    /* 使用事件標誌組等待連接建立(WIFI_CONNECTED_BIT)或連接失敗(WIFI_FAIL_BIT)事件 */
    EventBits_t uxBits;  /* 定義一個事件位變量來接收事件標誌組等待函數的返回值 */
    /* 等待事件標誌組,退出前清除設置的事件標誌,任意置1就會返回*/
    uxBits = xEventGroupWaitBits(wifi_event_group_handler, WIFI_CONNECTED_BIT | SMART_CONFIG_BIT, 
                                    true, false, portMAX_DELAY); 
    if(uxBits & WIFI_CONNECTED_BIT) 
    {
        printf("WiFi Connected to ap ok. \n");       
    }
    if(uxBits & SMART_CONFIG_BIT) 
    {
        printf("smartconfig over \n");
    }
    esp_smartconfig_stop(); /* 關閉智能配網 */
    /* 將smartconfig事件從系統默認事件循環中卸載 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_unregister(SC_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, &event_handler));
}


static void wifi_init_sta(void)
{
    /* 創建一個事件標誌組 */
    wifi_event_group_handler = xEventGroupCreate();

    /* 初始化底層TCP/IP堆棧。在應用程序啓動時,應該調用此函數一次。*/
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());

    /* 創建默認事件循環,*/
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());

    /* 創建一個默認的WIFI-STA網絡接口,如果初始化錯誤,此API將中止。*/
    esp_netif_create_default_wifi_sta();				

    /* 使用WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT() 來獲取一個默認的wifi配置參數結構體變量*/
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    /* 根據cfg參數初始化wifi連接所需要的資源 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));

	/* 將事件處理程序註冊到系統默認事件循環,分別是WiFi事件、IP地址事件及smartconfig事件 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_register(WIFI_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, &event_handler, NULL));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, &event_handler, NULL));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_register(SC_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, &event_handler, NULL));

    nvs_handle wificfg_nvs_handler; /* 定義一個NVS操作句柄 */
    char wifi_ssid[32] = { 0 };     /* 定義一個數組用來存儲ssid*/
    char wifi_passwd[64] = { 0 };   /* 定義一個數組用來存儲passwd */
    size_t len;
    /* 打開一個NVS命名空間 */
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_open("WiFi_cfg", NVS_READWRITE, &wificfg_nvs_handler) );
    len = sizeof(wifi_ssid);    /* 從NVS中獲取ssid */
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_get_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_ssid",wifi_ssid,&len) );
    len = sizeof(wifi_passwd);      /* 從NVS中獲取ssid */
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_get_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_passwd",wifi_passwd,&len) );
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_commit(wificfg_nvs_handler) ); /* 提交 */
    nvs_close(wificfg_nvs_handler);                     /* 關閉 */
    /* 設置WiFi連接的ssid和password參數 */
    wifi_config_t wifi_config;
    bzero(&wifi_config, sizeof(wifi_config_t)); /* 將結構體數據清零 */
    memcpy(wifi_config.sta.ssid, wifi_ssid, sizeof(wifi_config.sta.ssid));
    memcpy(wifi_config.sta.password, wifi_passwd, sizeof(wifi_config.sta.password));

    /* 設置WiFi的工作模式爲 STA */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA) );
    /* 設置WiFi連接的參數,主要是ssid和password */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config));
    /* 啓動WiFi連接 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());

    printf("wifi_init_sta finished. \n");

    /* 使用事件標誌組等待連接建立(WIFI_CONNECTED_BIT)或連接失敗(WIFI_FAIL_BIT)事件 */
    EventBits_t bits;  /* 定義一個事件位變量來接收事件標誌組等待函數的返回值 */ 
    bits = xEventGroupWaitBits( wifi_event_group_handler,	        /* 需要等待的事件標誌組的句柄 */
                                WIFI_CONNECTED_BIT | WIFI_FAIL_BIT,	/* 需要等待的事件位 */
                                pdFALSE,    /* 爲pdFALSE時,在退出此函數之前所設置的這些事件位不變,爲pdFALSE則清零*/ 
                                pdFALSE,    /* 爲pdFALSE時,設置的這些事件位任意一個置1就會返回,爲pdFALSE則需全爲1才返回 */
                                portMAX_DELAY);	                    /* 設置爲最長阻塞等待時間,單位爲時鐘節拍 */

    /* 根據事件標誌組等待函數的返回值獲取WiFi連接狀態 */
    if (bits & WIFI_CONNECTED_BIT)  /* WiFi連接成功事件 */
	{
        printf("connected to ap %s OK \n",wifi_ssid);
        vEventGroupDelete(wifi_event_group_handler);    /* 刪除WiFi連接事件標誌組,WiFi連接成功後不再需要 */
    } 
	else if (bits & WIFI_FAIL_BIT) /* WiFi連接失敗事件 */
	{
        printf("Failed to connect to ap %s. \n",wifi_ssid);
        smartconfig_init_start();   /* 開啓智能配網 */
    } 
	else 
    {
        printf("UNEXPECTED EVENT \n");  /* 沒有等待到事件 */
        smartconfig_init_start();   /* 開啓智能配網 */
    }
}

app_main.c

#include <string.h>
#include <sys/param.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"
#include "esp_system.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_log.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "esp_netif.h"
#include "driver/gpio.h"

#include "lwip/err.h"
#include "lwip/sockets.h"
#include "lwip/sys.h"
#include <lwip/netdb.h>

#define GPIO_LED_NUM 2                      /* LED引腳編號 */

/* wifi連接函數,位於app_wifi.c,阻塞狀態 */
void wifi_connect_init(void);

#define HOST_IP_ADDR "192.168.0.102"

static void tcp_client_task(void *pvParameters)
{
    int sockfd = -1;    /* 定義一個socket描述符,用來接收打開的socket */
    int ret = -1;
    /* 打開一個socket套接字 */
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    if (-1 == sockfd)
	{
		printf("socket open failure !!! \n");
		return ;
	}
    else
    {
        struct sockaddr_in seraddr = {0};
        seraddr.sin_family = AF_INET;		                    /* 設置地址族爲IPv4 */
	    seraddr.sin_port = htons(12341);	                    /* 設置地址的端口號信息 */
	    seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.107");	/* 設置IP地址 */
	    ret = connect(sockfd, (const struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));
        if(ret < 0)
            printf("connect to server failure !!! ret = %d \n",ret);
        else
        {
            printf("connect success.\n");
            int cnt = 10;
            while(cnt--)
            {
                ret = send(sockfd, "I am ESP32.", strlen("I am ESP32."), 0);
                if(ret < 0)
                    printf("send err. \n");
                else
                    printf("send ok. \n");
                vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS);   /* 延時2000ms*/
            }      
        }          
        close(sockfd);
    }
    
    vTaskDelete(NULL);
}


void app_main(void)
{
    /* 打印Hello world! */
    printf("Hello world!\n");

    wifi_connect_init();

    xTaskCreate(tcp_client_task, "tcp_client", 4096, NULL, 5, NULL);

    while(1)
    {
        gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 0);        /* 熄滅 */
        vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);   /* 延時500ms*/
        gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 1);        /* 點亮 */
        vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);   /* 延時500ms*/
    }
}

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