ESP32 开发笔记(三）源码示例 16_WIFI_AP_TCP_Server 在AP模式下实现TCP服务端

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开发板简介
开发环境搭建 windows
基础例程：
    0_Hello Bug （ESP_LOGX与printf）    工程模板/打印调试输出
    1_LED                                                    LED亮灭控制       
    2_LED_Task                                          使用任务方式控制LED
    3_LEDC_PWM                                      使用LEDC来控制LED实现呼吸灯效果
    4_ADC_LightR                                      使用ADC读取光敏电阻实现光照传感
    5_KEY_Short_Long                              按钮长按短按实现
    6_TouchPad_Interrupt                          电容触摸中断实现
    7_WS2812_RMT                                  使用RMT实现RGB_LED彩虹变色示例
    8_DHT11_RMT                                    使用RMT实现读取DHT11温湿度传感器
    9_SPI_SDCard                                    使用SPI总线实现TF卡文件系统示例
    10_IIC_ADXL345                                使用IIC总线实现读取ADXL345角度加速度传感器
    11_IIC_AT24C02                                 使用IIC总线实现小容量数据储存测试
    12_IR_Rev_RMT                                使用RMT实现红外遥控接收解码（NEC编码）
    13_IR_Send_RMT                              使用RMT实现红外数据发送（NEC编码）
    14_WIFI_Scan                                    附近WIFI信号扫描示例    
    15_WIFI_AP                                        创建软AP示例
    16_WIFI_AP_TCP_Server                  在软AP模式下实现TCP服务端
    17_WIFI_AP_TCP_Client                   在软AP模式下实现TCP客户端
    18_WIFI_AP_UDP                              在软AP模式下实现UDP通讯
    19_WIFI_STA                                      创建STA站模连接路由器
    20_WIFI_STA_TCP_Server                在站模式STA下实现TCP服务端
    21_WIFI_STA_TCP_Client                 在站模式STA下实现TCP客户端
    22_WIFI_STA_UDP                            在站模式STA下实现UDP通讯
    23_LCD_Test                                      LCD液晶触摸屏显示测试 
    24_LVGL_Test                                     LVGL图形库简单示例

AP 模式介绍

接入点（AP）是一种提供 Wi-Fi 网络访问的设备，并将其连接到有线网络的装置。ESP32除了不具有与有线网络的接口外，还可以提供类似的功能。这种操作模式称为软接入点（soft-AP）。可以同时连接到soft-AP的最大站数可以设置4，默认为4。

当ESP32单独处于AP模式下时，可以被认为是一个无法访问外网的局域网WiFi路由器节点，它可以接受各类设备的连接请求。并可以和连接设备进行TCP、UDP连接，实现数据流。在局域物联网的设计中可以承担数据收发节点的作用。

TCP介绍

传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

TCP旨在适应支持多网络应用的分层协议层次结构。 连接到不同但互连的计算机通信网络的主计算机中的成对进程之间依靠TCP提供可靠的通信服务。TCP假设它可以从较低级别的协议获得简单的，可能不可靠的数据报服务。 原则上，TCP应该能够在从硬线连接到分组交换或电路交换网络的各种通信系统之上操作。

TCP分为服务端Server和客户端Client，服务端创建服务等待客户端连接，客户端连接后即可与服务端相互发送消息，服务端只有一个，客户端可以是N个，可以同时连接服务端，服务器不能主动去连接客户端，必须客户端主动连接服务端才能相互发送消息。

实验流程

1、ESP32创建AP

2、创建服务端Server

3、等待电脑/手机连接此ESP32创建好的AP

4、等待电脑/手机中的TCP客户端连接ESP32的服务端

一、编写代码

先引用必要头文件

#include <stdio.h>
#include "esp_system.h"
#include "esp_spi_flash.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_log.h"
#include "esp_err.h"
#include "nvs_flash.h"
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"

主函数，创建AP，创建TCP任务

// 主函数
void app_main(void)
{
	ESP_LOGI(TAG, "APP Start......");
	//初始化flash
	esp_err_t ret = nvs_flash_init();
	if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES){
		ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
		ret = nvs_flash_init();
	}
	ESP_ERROR_CHECK(ret);
	//server，建立ap
	wifi_init_softap();
	//新建一个tcp连接任务
	xTaskCreate(&tcp_connect, "tcp_connect", 4096, NULL, 5, NULL);
}

创建AP函数

// WIFI作为AP的初始化
void wifi_init_softap()
{
	tcp_event_group = xEventGroupCreate();
	tcpip_adapter_init();
	ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_init(event_handler, NULL));
	wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
	ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
	wifi_config_t wifi_config = {
		.ap = {
			.ssid = SOFT_AP_SSID,
			.password = SOFT_AP_PAS,
			.ssid_len = 0,
			.max_connection = SOFT_AP_MAX_CONNECT,
			.authmode = WIFI_AUTH_WPA_WPA2_PSK,
		},
	};
	if (strlen(SOFT_AP_PAS) == 0){
		wifi_config.ap.authmode = WIFI_AUTH_OPEN;
	}
	ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP) );
	ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_AP, &wifi_config));
	ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
	ESP_LOGI(TAG, "SoftAP set finish,SSID:%s password:%s \n",wifi_config.ap.ssid, wifi_config.ap.password);
}

TCP连接任务，在此任务中再创建一个接收数据的任务

// 建立TCP连接并从TCP接收数据
static void tcp_connect(void *pvParameters)
{
	while (1){
		g_rxtx_need_restart = false;
		// 等待WIFI连接信号量，死等
		xEventGroupWaitBits(tcp_event_group, WIFI_CONNECTED_BIT, false, true, portMAX_DELAY);
		ESP_LOGI(TAG, "start tcp connected");
		TaskHandle_t tx_rx_task = NULL;
		vTaskDelay(3000 / portTICK_RATE_MS);// 延时3S准备建立server
		ESP_LOGI(TAG, "create tcp server");
		int socket_ret = create_tcp_server(true);// 建立server
		if (socket_ret == ESP_FAIL){// 建立失败
			ESP_LOGI(TAG, "create tcp socket error,stop...");
			continue;
		}else{// 建立成功
			ESP_LOGI(TAG, "create tcp socket succeed...");
			// 建立tcp接收数据任务
			if (pdPASS != xTaskCreate(&recv_data, "recv_data", 4096, NULL, 4, &tx_rx_task)){
				ESP_LOGI(TAG, "Recv task create fail!");
			}else{
				ESP_LOGI(TAG, "Recv task create succeed!");
			}
		}
		while (1){
			vTaskDelay(3000 / portTICK_RATE_MS);
			if (g_rxtx_need_restart){// 重新建立server，流程和上面一样
				ESP_LOGI(TAG, "tcp server error,some client leave,restart...");
				// 建立server
				if (ESP_FAIL != create_tcp_server(false)){
					if (pdPASS != xTaskCreate(&recv_data, "recv_data", 4096, NULL, 4, &tx_rx_task)){
						ESP_LOGE(TAG, "tcp server Recv task create fail!");
					}else{
						ESP_LOGI(TAG, "tcp server Recv task create succeed!");
						g_rxtx_need_restart = false;//重新建立完成，清除标记
					}
				}
			}
		}
	}
	vTaskDelete(NULL);
}

接收数据处理任务，处理接收到的数据并原样返回

// 接收数据任务
void recv_data(void *pvParameters)
{
	int len = 0;
	char databuff[1024];
	while (1){
		memset(databuff, 0x00, sizeof(databuff));//清空缓存
		len = recv(connect_socket, databuff, sizeof(databuff), 0);//读取接收数据
		g_rxtx_need_restart = false;
		if (len > 0){
			ESP_LOGI(TAG, "recvData: %s", databuff);//打印接收到的数组
			send(connect_socket, databuff, strlen(databuff), 0);//接收数据回发
			//sendto(connect_socket, databuff , sizeof(databuff), 0, (struct sockaddr *) &remote_addr,sizeof(remote_addr));
		}else{
			show_socket_error_reason("recv_data", connect_socket);//打印错误信息
			g_rxtx_need_restart = true;//服务器故障，标记重连
			vTaskDelete(NULL);
		}
	}
	close_socket();
	g_rxtx_need_restart = true;//标记重连
	vTaskDelete(NULL);
}

WIFI事件处理函数

// wifi 事件
static esp_err_t event_handler(void *ctx, system_event_t *event)
{
	switch (event->event_id){
	case SYSTEM_EVENT_AP_STACONNECTED:  //AP模式-有STA连接成功
		// 作为ap，有sta连接
		ESP_LOGI(TAG, "station:" MACSTR " join,AID=%d\n",MAC2STR(event->event_info.sta_connected.mac),event->event_info.sta_connected.aid);
		xEventGroupSetBits(tcp_event_group, WIFI_CONNECTED_BIT);
		break;
	case SYSTEM_EVENT_AP_STADISCONNECTED://AP模式-有STA断线
		ESP_LOGI(TAG, "station:" MACSTR "leave,AID=%d\n",MAC2STR(event->event_info.sta_disconnected.mac),event->event_info.sta_disconnected.aid);
		//重新建立server
		g_rxtx_need_restart = true;
		xEventGroupClearBits(tcp_event_group, WIFI_CONNECTED_BIT);
		break;
	default:
		break;
	}
	return ESP_OK;
}

二、下载测试

打开ESP-IDF Command Prompt

cd命令进入此工程目录

cd F:\ESP32_DevBoard_File\16_WIFI_AP_TCP_Server

查看电脑设备管理器中开发板的串口号

执行idf.py -p COM9 flash monitor从串口9下载并运行打开口显示设备调试信息   Ctrl+c退出运行

测试流程

下载代码后，电脑端等待出现“HelloBug”的WIFI，连接它，密码是12345678（在代码中可更改）

连接成功后，电脑端打开网络调试助手

选择连接方式为“TCP Client ” 

服务器地址：192.168.4.1

远程主机端口：9527

单击连接，即可发送消息，ESP32收到消息会原样返回！~当然你也可以返回传感器数据，后面高级例程中将用VC/Adroid自己编写TCP客户端/服务端实现传感器采集。

测试效果如下图：