ESP32开发之路（7）---ESP32作为TCP客户端连接到局域网的PC机

SP32开发之路（7）—ESP32作为TCP客户端连接到局域网的PC机

本次开发是在Ubuntu下的，使用的模块是GOOUUU-ESP32，使用VSCode编辑项目。代码使用来自esp-idf的例程。

一、代码准备

从上个工程：ESP32开发之路（6）—连接到WiFi然后保存ssid和password，将其中的代码封装成一个wifi_connect_init()函数，新建app_wifi.c文件，在app_main.c代码的基础上，将app_main()函数修改为wifi_connect_init()函数：

void wifi_connect_init(void)
{
    /* 定义一个gpio配置结构体 初始化LED */
    gpio_config_t gpio_config_structure;

    /* 初始化gpio配置结构体*/
    gpio_config_structure.pin_bit_mask = (1ULL << GPIO_LED_NUM);/* 选择gpio2 */
    gpio_config_structure.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;              /* 输出模式 */
    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;    /* 禁止中断 */ 

    /* 根据设定参数初始化并使能 */  
	gpio_config(&gpio_config_structure);
    /* 默认熄灭LED */
    gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 0);        /* 熄灭 */

    /* 初始化非易失性存储库 (NVS) */
    esp_err_t err = nvs_flash_init();
    if (err == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || err == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) {
        /* NVS分区被截断，需要删除,然后重新初始化NVS */
        ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
        err = nvs_flash_init();
    }
    ESP_ERROR_CHECK( err );

    /* 定义一个NVS操作句柄 */
    nvs_handle wificfg_nvs_handler;
    /* 打开一个NVS命名空间 */
    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);                     /* 关闭 */

    printf("ESP_WIFI_MODE_STA \n");
    /* 初始化为wifi STA模式连接 */
    wifi_init_sta();         
}

二、TCP连接

新建一个任务，作为tcp_client连接任务

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

使用socket()函数打开一个socket文件，并返回其socket描述符

    /* 打开一个socket套接字 */
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

如果打开成功，则连接到服务端

	if (-1 == sockfd)
	{
		printf("socket open failure !!! \n");
		return -1;
	}
    else
    {
        struct sockaddr_in seraddr = {0};
        seraddr.sin_family = AF_INET;		                    // 设置地址族为IPv4
	    seraddr.sin_port = htons(12341);	                    // 设置地址的端口号信息
	    seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.107");	//　设置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上打开网络调试助手，新建一个服务端，可以看到，连接成功。
这里要特别注意，要把windows10的防火墙关了，否则连接不上，重要的事说三编！！！
这里要特别注意，要把windows10的防火墙关了，否则连接不上，重要的事说三编！！！
这里要特别注意，要把windows10的防火墙关了，否则连接不上，重要的事说三编！！！
我因为这个防火墙的原因，折腾了一天才发现这个问题，说起来都是泪。。。


连接成功后我们每隔2s向服务端发送一条消息，发送10次后关闭；

	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);   /* 延时2000ms*/
	}  

烧录下载后，可以看到，服务端收到消息，ESP32每隔2s发送消息成功

三、代码

最后，贴上app_wifi.c和app_main.c的代码
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引脚编号 */

/* 宏定义WiFi更新标识码、WiFi名称和密码 */
#define MY_WIFI_UPDATE  4096                /* 对数值进行修改表示更新NVS的WiFi名称和密码*/
#define MY_WIFI_SSID    "WiFi-William"
#define MY_WIFI_PASSWD  "passwd-william"

/* 宏定义WiFi连接事件标志位、连接失败标志位及智能配网标志位 */
#define WIFI_CONNECTED_BIT  BIT0
#define WIFI_FAIL_BIT       BIT1
#define SMART_CONFIG_BIT    BIT2

/* 定义一个WiFi连接事件标志组句柄 */
static EventGroupHandle_t wifi_event_group_handler;

static void wifi_init_sta(void);

void wifi_connect_init(void)
{
    /* 定义一个gpio配置结构体 初始化LED */
    gpio_config_t gpio_config_structure;

    /* 初始化gpio配置结构体*/
    gpio_config_structure.pin_bit_mask = (1ULL << GPIO_LED_NUM);/* 选择gpio2 */
    gpio_config_structure.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;              /* 输出模式 */
    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;    /* 禁止中断 */ 

    /* 根据设定参数初始化并使能 */  
	gpio_config(&gpio_config_structure);
    /* 默认熄灭LED */
    gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 0);        /* 熄灭 */

    /* 初始化非易失性存储库 (NVS) */
    esp_err_t err = nvs_flash_init();
    if (err == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || err == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) {
        /* NVS分区被截断，需要删除,然后重新初始化NVS */
        ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
        err = nvs_flash_init();
    }
    ESP_ERROR_CHECK( err );

    /* 定义一个NVS操作句柄 */
    nvs_handle wificfg_nvs_handler;
    /* 打开一个NVS命名空间 */
    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);                     /* 关闭 */

    printf("ESP_WIFI_MODE_STA \n");
    /* 初始化为wifi STA模式连接 */
    wifi_init_sta();         
}

/* 系统事件循环处理函数 */
static void event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,int32_t event_id, void* event_data)
{
    static int retry_num = 0;           /* 记录wifi重连次数 */
    /* 系统事件为WiFi事件 */
    if (event_base == WIFI_EVENT) 
    {
        if(event_id == WIFI_EVENT_STA_START)    /* 事件id为STA开始 */
            esp_wifi_connect();
        else if (event_id == WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED) /* 事件id为失去STA连接 */ 
        {
            esp_wifi_connect();
            retry_num++;
            printf("retry to connect to the AP %d times. \n",retry_num);
            if (retry_num > 10)  /* WiFi重连次数大于10 */
            {
                /* 将WiFi连接事件标志组的WiFi连接失败事件位置1 */
                xEventGroupSetBits(wifi_event_group_handler, WIFI_FAIL_BIT);
            }
            /* 清除WiFi连接成功标志位 */
            xEventGroupClearBits(wifi_event_group_handler, WIFI_CONNECTED_BIT);
        }
    } 
    /* 系统事件为ip地址事件，且事件id为成功获取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; /* 获取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重连次数清零 */
        /* 将WiFi连接事件标志组的WiFi连接成功事件位置1 */
        xEventGroupSetBits(wifi_event_group_handler, WIFI_CONNECTED_BIT);
    }
    /* 系统事件为智能配网事件 */
    else if (event_base == SC_EVENT)
    {
        if(event_id == SC_EVENT_SCAN_DONE )             /* 开始扫描智能配网设备端 */
            printf("Scan done\n");
        else if(event_id == SC_EVENT_FOUND_CHANNEL)     /* 得到了智能配网通道 */
            printf("Found channel \n");
        else if(event_id == SC_EVENT_GOT_SSID_PSWD)     /* 得到了智能配网设备提供的ssid和password */
        {
            printf("smartconfig got SSID and password\n");
            /* 获取智能配网设备端提供的数据信息 */
            smartconfig_event_got_ssid_pswd_t *evt = (smartconfig_event_got_ssid_pswd_t *)event_data;
            /* 定义WiFi配置结构体和用了结收ssid和password的数组 */
            wifi_config_t wifi_config;
            char ssid[32] = { 0 };
            char password[64] = { 0 };

            bzero(&wifi_config, sizeof(wifi_config_t)); /* 将结构体数据清零 */
            /* 将智能配网设备发送来的WiFi的ssid、password及MAC地址复制到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名称和密码 */
            memcpy(ssid, evt->ssid, sizeof(evt->ssid));
            memcpy(password, evt->password, sizeof(evt->password));
            printf("SSID:%s \n", ssid);
            printf("PASSWORD:%s \n", password);

            /* 将得到的WiFi名称和密码存入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);                     /* 关闭 */ 
            printf("smartconfig save wifi_cfg to NVS .\n");

            /* 根据得到的WiFi名称和密码连接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)    /* 智能配网成功，已经给智能配网设备发送应答*/
        {
            xEventGroupSetBits(wifi_event_group_handler, SMART_CONFIG_BIT);
        }
    }
}

static void smartconfig_init_start(void)
{
    /* 设置智能配网类型为 AirKiss */
    ESP_ERROR_CHECK( esp_smartconfig_set_type(SC_TYPE_AIRKISS) );
    /* 通过SMARTCONFIG_START_CONFIG_DEFAULT宏 来获取一个默认的smartconfig配置参数结构体变量*/
    smartconfig_start_config_t cfg = SMARTCONFIG_START_CONFIG_DEFAULT();
    /* 开始智能配网 */
    ESP_ERROR_CHECK( esp_smartconfig_start(&cfg) );
    printf("smartconfig start ....... \n");
    /* 开启智能配网后让LED亮起 */
    gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 1);        /* 点亮 */

    /* 使用事件标志组等待连接建立(WIFI_CONNECTED_BIT)或连接失败(WIFI_FAIL_BIT)事件 */
    EventBits_t uxBits;  /* 定义一个事件位变量来接收事件标志组等待函数的返回值 */
    /* 等待事件标志组，退出前清除设置的事件标志，任意置1就会返回*/
    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(); /* 关闭智能配网 */
    /* 将smartconfig事件从系统默认事件循环中卸载 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_unregister(SC_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, &event_handler));
}


static void wifi_init_sta(void)
{
    /* 创建一个事件标志组 */
    wifi_event_group_handler = xEventGroupCreate();

    /* 初始化底层TCP/IP堆栈。在应用程序启动时，应该调用此函数一次。*/
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());

    /* 创建默认事件循环,*/
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());

    /* 创建一个默认的WIFI-STA网络接口，如果初始化错误，此API将中止。*/
    esp_netif_create_default_wifi_sta();				

    /* 使用WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT() 来获取一个默认的wifi配置参数结构体变量*/
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    /* 根据cfg参数初始化wifi连接所需要的资源 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));

	/* 将事件处理程序注册到系统默认事件循环，分别是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; /* 定义一个NVS操作句柄 */
    char wifi_ssid[32] = { 0 };     /* 定义一个数组用来存储ssid*/
    char wifi_passwd[64] = { 0 };   /* 定义一个数组用来存储passwd */
    size_t len;
    /* 打开一个NVS命名空间 */
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_open("WiFi_cfg", NVS_READWRITE, &wificfg_nvs_handler) );
    len = sizeof(wifi_ssid);    /* 从NVS中获取ssid */
    ESP_ERROR_CHECK( nvs_get_str(wificfg_nvs_handler,"wifi_ssid",wifi_ssid,&len) );
    len = sizeof(wifi_passwd);      /* 从NVS中获取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);                     /* 关闭 */
    /* 设置WiFi连接的ssid和password参数 */
    wifi_config_t wifi_config;
    bzero(&wifi_config, sizeof(wifi_config_t)); /* 将结构体数据清零 */
    memcpy(wifi_config.sta.ssid, wifi_ssid, sizeof(wifi_config.sta.ssid));
    memcpy(wifi_config.sta.password, wifi_passwd, sizeof(wifi_config.sta.password));

    /* 设置WiFi的工作模式为 STA */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA) );
    /* 设置WiFi连接的参数，主要是ssid和password */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config));
    /* 启动WiFi连接 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());

    printf("wifi_init_sta finished. \n");

    /* 使用事件标志组等待连接建立(WIFI_CONNECTED_BIT)或连接失败(WIFI_FAIL_BIT)事件 */
    EventBits_t bits;  /* 定义一个事件位变量来接收事件标志组等待函数的返回值 */ 
    bits = xEventGroupWaitBits( wifi_event_group_handler,	        /* 需要等待的事件标志组的句柄 */
                                WIFI_CONNECTED_BIT | WIFI_FAIL_BIT,	/* 需要等待的事件位 */
                                pdFALSE,    /* 为pdFALSE时，在退出此函数之前所设置的这些事件位不变，为pdFALSE则清零*/ 
                                pdFALSE,    /* 为pdFALSE时，设置的这些事件位任意一个置1就会返回，为pdFALSE则需全为1才返回 */
                                portMAX_DELAY);	                    /* 设置为最长阻塞等待时间，单位为时钟节拍 */

    /* 根据事件标志组等待函数的返回值获取WiFi连接状态 */
    if (bits & WIFI_CONNECTED_BIT)  /* WiFi连接成功事件 */
	{
        printf("connected to ap %s OK \n",wifi_ssid);
        vEventGroupDelete(wifi_event_group_handler);    /* 删除WiFi连接事件标志组，WiFi连接成功后不再需要 */
    } 
	else if (bits & WIFI_FAIL_BIT) /* WiFi连接失败事件 */
	{
        printf("Failed to connect to ap %s. \n",wifi_ssid);
        smartconfig_init_start();   /* 开启智能配网 */
    } 
	else 
    {
        printf("UNEXPECTED EVENT \n");  /* 没有等待到事件 */
        smartconfig_init_start();   /* 开启智能配网 */
    }
}

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引脚编号 */

/* wifi连接函数，位于app_wifi.c,阻塞状态 */
void wifi_connect_init(void);

#define HOST_IP_ADDR "192.168.0.102"

static void tcp_client_task(void *pvParameters)
{
    int sockfd = -1;    /* 定义一个socket描述符，用来接收打开的socket */
    int ret = -1;
    /* 打开一个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;		                    /* 设置地址族为IPv4 */
	    seraddr.sin_port = htons(12341);	                    /* 设置地址的端口号信息 */
	    seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.107");	/*　设置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);   /* 延时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);        /* 熄灭 */
        vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);   /* 延时500ms*/
        gpio_set_level(GPIO_LED_NUM, 1);        /* 点亮 */
        vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);   /* 延时500ms*/
    }
}