TCP IP i mikrokontrolery, cz.3.pdf

K U R S

Przykłady zastosowań TCP/IP

w mikrokontrolerach , część 3

W poprzednim odcinku kursu

dowiedzieliśmy się, jak można wy-

słać i odebrać wiadomość e–mail. To

jednak nie wszystko. Tematyka po-

ruszona w tym odcinku będzie nie

mniej frapująca, bo oto za chwilę

będziemy potraﬁli „wystawić” wła-

sny serwer internetowy.

Listingi do artykułu

są umieszczone na płycie

CD-EP6/2006B oraz na stronie

http://download.ep.com.pl

Aplikacja pracująca jako

prosty serwer zapytań

mogących obsłużyć do 4

klientów równocześnie

Serwerem można uznać aplikację,

która odpowiada na zapytania klien-

tów. Opisywany w artykule moduł

TCP/IP może pracować jako serwer

potraﬁący obsłużyć jednocześnie do

4 klientów. Klienci mogą wysyłać

zapytania do serwera o czas, datę

oraz żądać rozłączenia. Do symula-

cji klientów zostanie wykorzystany

program easytcpip.exe, który umoż-

liwia dołączenie do 2 klientów. Na

list. 5 przedstawiono program reali-

zujący prosty serwer zapytań. Dzia-

ła on w nieskończonej pętli, przy

czym w wewnętrznej pętli instrukcją

socketstat sprawdzany jest status ko-

lejno każdego z 4 gniazd. Jeżeli sta-

tus informuje o zamknięciu danego

gniazda ( Sock_closed ), wykonywana

jest instrukcja getsocket , która otwie-

ra gniazdo o zadanym numerze na

porcie 5500. Kolejna instrukcja soc-

ketlisten , której parametrem jest nu-

mer gniazda, służy do otwarcia da-

nego gniazda w trybie serwera. Wy-

konanie tej instrukcji powoduje, że

wybrane gniazdo będzie nasłuchiwać

Jak mówi stare przysłowie: „co dwie głowy to nie jedna”. A gdy

głów tych będą tysiące, a nawet miliony? Aż strach pomyśleć.

Tymczasem taką globalną siłę intelektu mamy dziś w zasięgu

ręki, ba – nawet z niej korzystamy. Wszystko za pośrednictwem

terabajtów informacji, które w każdej sekundzie przesyłane są

olbrzymią siecią informatyczną oplatającą całą kulę ziemską.

portu wybranego wcześniej instruk-

cją getsocket . Jednocześnie można

otworzyć do 4 gniazd. W pierwszej

fazie działania programu zostają

otworzone 4 gniazda w trybie ser-

wera. Warto zauważyć że gniazda

są otwierane po sprawdzeniu czy

nie ma połączenia z danym gniaz-

dem. Po otwarciu danego gniazda

zerowana jest odpowiadająca mu

ﬂaga Flags.idx . Po przyłączeniu się

klienta do serwera sprawdzany jest

stan tej ﬂagi dla gniazda, do które-

go dołączył się klient. Jeśli jest wy-

zerowana, serwer wysyła do klienta

komunikat powitalny, po czym ﬂaga

jest ustawiana, aby komunikat powi-

talny nie był już wysyłany. Serwer

reaguje na trzy polecenia otrzyma-

ne od klienta. Są to:

time , date i exit . Jeśli

dane zostały wysła-

ne od klienta z wyko-

rzystaniem instrukcji

getdstip , do zmien-

nej LONG zwracany

jest adres IP klienta.

Umożliwia to rozpo-

znanie klienta, od któ-

rego otrzymano dane.

Informacje o kliencie

zostają wysłane do

terminala przez RS232,

przy czym adres IP

klienta zostaje sforma-

Rys. 11. Postać informacji wysłanych

przez mikrokontroler do terminala

podczas pracy układu w roli serwera

towany do postaci tekstowej z wy-

korzystaniem funkcji Ip2str . W dal-

szej części programu rozpoznawane

jest polecenie otrzymane od klienta.

Jeśli jest to exit , wysyłany jest do

klienta komunikat rozłączenia, po

czym wykonywana jest instrukcja

closesocket zamykająca gniazdo, do

którego był dołączony klient. Jeśli

otrzymano polecenie time , wysyłany

jest do danego klienta przykładowy

czas, a jeśli było to polecenie data ,

wysyłana jest przykładowa data.

Skonﬁgurowanie modułu TCP/IP do

pracy jako serwer jest dosyć proste.

Na rys. 10 pokazano widok dzia-

łania programu easytcpip tworzące-

go 2 klientów. W programie należy

podać adres IP serwera oraz port,

na którym będą łączyć się klien-

ci. Przykładowo po połączeniu wi-

Rys. 10. Okno programu easytcpip tworzącego 2

klientów

104

Elektronika Praktyczna 6/2006

K U R S

Rys. 12. Okno programu easytcpip pracującego

w roli serwera na porcie 5500

Następuje także łączenie

otwartego gniazda (klien-

ta) do serwera o numerze

IP 192.168.1.2 i porcie

5500. Rezultat otwarcia

gniazda, jak i połączenia

są wysyłane do termina-

la przez interfejs RS232.

Po wykonaniu tej pętli

z serwerem połączonych

będzie 4 klientów. Je-

śli z terminala zostanie

odebrany znak o kodzie ASCII 013

(Enter), klient 0 i 1 wyślą polecenie

time , na które serwer zwróci czas.

Klient 2 wyśle polecenie exit , na

które serwer odłączy go od siebie.

Klient 3 wyśle polecenie who , na

które dostanie odpowiedź o tym, kto

jest dołączony do ser-

wera. W tym przypadku

dołączonych będzie 3

klientów, bo klient 2

wysłał polecenie roz-

łączenia. Do wysyła-

nia poleceń do serwera

wykorzystano instrukcję

tcpwritestr , która różni

się od instrukcji tcpw-

rite tym, że przesyła

dane tekstowe. Przy

ostatnim parametrze 255

instrukcja sama doda

do wysyłanych danych

znaki potwierdzenia

CR+LF. Przy ostatnim

parametrze 0 nie będą

dodawane znaki CR+LF.

Po wysłaniu zapytań

do serwera, w kolejnej

pętli For wykonywanej

dla każdego z klientów,

sprawdzany jest status

połączenia i jeśli serwer

wysłał do danego klienta dane, są

one odbierane i wysyłane do termi-

nala przez RS232 wraz z informa-

cją o numerze klienta. Połączenie

z klientami kończy się w podobny

sposób jak w poprzednich aplika-

cjach, z wykorzystaniem

instrukcji closesocket . Na

rys. 12 pokazano wi-

dok działania programu

easytcpip pracującego

w roli serwera na porcie

5500. Widać że przy-

łączyło się do niego 4

klientów, którzy wysłali

wcześniej opisane za-

pytania, przy czym po

wysłaniu zapytania exit

przez klienta 2 został on

rozłączony. Na rys. 13

przedstawiono informacje wysłane

przez mikrokontroler do terminala

podczas pracy układu w roli klienta.

Po podłączeniu klientów do serwe-

ra, serwer także wysłał do nich ko-

munikaty powitalne. Widać w nich

także jakie informacje dany klient

otrzymał od serwera po wysłaniu

zapytania. W przypadku zapytania

who serwer zwrócił do klienta 3

informację o połączonych z nim (ser-

werem) klientach. Tego typu aplika-

cja kliencka może służyć do odbio-

ru informacji od serwera, uzyskiwa-

nych na podstawie zapytań. Serwer

przykładowo może zbierać dane

o temperaturze w kilku miejscach,

którą mogą następnie odczytywać

klienci.

doczny jest komunikat powitalny od

serwera. Klient 1 wysłał zapytanie

o datę, a drugi klient o czas i żądał

rozłączenia. Na rys. 11 przedstawio-

no informacje wysłane przez mi-

krokontroler do terminala podczas

pracy układu w roli serwera. Widać

w nich adres IP dołączonych klien-

tów oraz wysyłane przez nich do

serwera zapytania. Tego typu apli-

kacja może służyć przykładowo do

zbierania danych, o które może py-

tać wielu klientów (jednocześnie 4).

Aplikacja pracująca jako

klient wysyłający zapytania do

serwera

Moduł TCP/IP może pracować

także jako klient, czyli pełnić funk-

cję aplikacji łączącej się do serwe-

ra. Klientem można uznać aplikację,

która wysyła zapytania do serwera.

W ramach tego przykładu zostanie

przedstawiony program, który two-

rzy 4 klientów wysyłających do ser-

wera zapytania takie jak: time , exit

lub who . Wysyłanie zapytań jest

możliwe przez RS232 z poziomu

terminala. Serwer, do którego łączyć

się będą klienci został utworzony

przy pomocy programu easytcpip .

Na list. 6 przedstawiono program

realizujący aplikację pracującą jako

klient. W pierwszej kolejności nastę-

puje otwarcie 4 gniazd kolejno na

portach 1001, 1002, 1003 i 1004.

Jest to zrealizowane w pętli For

wykonywanej dla każdego z gniazd.

Rys. 14. Okno programu easytcpip pracującego

z protokołem UDP

Aplikacja komunikująca

się przez protokół

bezpołączeniowy UDP (prosty

CHAT)

Protokół UDP umożliwia do-

starczanie danych bez gwarancji

odbioru. Obciążenie przesyłanych

danych informacjami dodatkowymi

jest niewielkie. Nie ma w tym pro-

tokole żadnego mechanizmu spraw-

dzającego czy aplikacja docelowa

otrzymała przesyłkę. UDP zapewnia

wyłącznie prostą sumę kontrolną.

Pomimo braku mechanizmu spraw-

dzającego protokół UDP ma pew-

ne zalety, których nie ma protokół

TCP. W sieciach, w których nie ma

problemów z dostarczaniem danych,

wykorzystanie protokołu UDP wy-

wołuje mniejszy ruch. Komunika-

Rys. 13. Postać informacji wysłanych przez mi-

krokontroler do terminala podczas pracy układu

w roli klient

Elektronika Praktyczna 6/2006

105

K U R S

Rys. 15. Postać informacji wysłanych

przez mikrokontroler do terminala

podczas pracy układu z protokołem

UDP

sprawdzane jest czy są jakieś dane

do odebrania. W przypadku wyko-

rzystania tej instrukcji w protoko-

le UDP zwracana wartość zawsze

będzie większa o 8 bajtów (o wiel-

kość nagłówka). Jeśli takowe dane

są, zostają odebrane za pomocą

instrukcji udpread , której pierwszy

parametr to numer gniazda, dru-

gim jest zmienna, do której mają

być zapisane odebrane dane. Ostat-

ni parametr określa liczbę odbiera-

nych danych. Odbierane są wszyst-

kie dane łącznie z nagłówkiem,

który składa się z 8 bajtów. Jeśli

odbierane dane są zapisywane do

zmiennej tekstowej, instrukcja bę-

dzie odbierać dane aż do napotka-

nia znaków potwierdzenia (CR+LF).

Instrukcja udpread także rozkodo-

wuje nagłówek i poszczególne jego

składowe umieszcza w zmiennych:

peersize (liczba danych), peerad-

dress (adres IP nadawcy) i Peerport

(port). W programie oprócz danych

otrzymanych, do terminala wysy-

łane są także dane o adresie IP

nadawcy pobranym ze zmiennej

peeraddress , który jest dodatkowo

formatowany za pomocą instrukcji

Ip2str oraz wykorzystywany port.

Podczas wysyłania samych danych

do terminala pomijany jest nagłó-

wek. Wysyłane są tylko dane za

nagłówkiem. Program działa w pę-

tli, na bieżąco sprawdzając czy są

dane do odebrania z terminala lub

nadawcy z wykorzystaniem UDP.

Na rys. 14 pokazano widok dzia-

łania programu easytcpip pracują-

cego z protokołem UDP. W progra-

mie należy wpisać adres odbiorcy

(zestawu Easy TCP/IP) i przycisnąć

przycisk Setup UDP . Na rys. 15

przedstawiono informacje wysłane

przez mikrokontroler do terminala

podczas pracy układu z protokołem

UDP. Na obu rysunkach widać, że

z poziomu programu easytcpip zo-

stał wysłany tekst test1 , a z pozio-

mu programu terminala tekst Test

OK . Wysłane w obu kierunkach

teksty zostały poprawnie odebrane.

Dodatkowo wyświetlana jest infor-

macja o adresie IP nadawcy i wy-

korzystywanym porcie. Prosty w re-

alizacji bezpołączeniowy protokół

UDP można wykorzystać w wielu

prostych aplikacjach. Przykładowo

może to być konwerter LAN<–>

RS232.

Marcin Wiązania, EP

marcin.wiazania@ep.com.pl

cja przy użyciu UDP nie wymaga

nawiązywania sesji. Aplikacja źró-

dłowa jest przygotowana do komu-

nikacji z odpowiednim portem apli-

kacji docelowej. Jeżeli potrzebuje

odpowiedzi, dołącza swój adres

i port do nagłówka UDP. Nagłówek

UDP składa się z 8 bajtów, w któ-

rych znajduje się port docelowy,

źródłowy, liczba danych i suma

kontrolna. Popularną aplikacją wy-

korzystującą UDP jest serwer DNS.

W opisywanym niżej przykładzie

protokół UDP posłuży do realizacji

prostego CHAT–a, w którym jedną

stroną będzie zestaw Easy TCP/IP,

a drugą stroną komputer z urucho-

mionym programem easytcpip . Ko-

munikacja z Easy TCP/IP będzie

się odbywać za pomocą interfejsu

RS232 i komputerowego terminala.

Na list. 7 przedstawiono program

realizujący komunikację z wykorzy-

staniem bezpołączeniowego proto-

kołu UDP. W pierwszej kolejności

w programie otwierane jest gniazdo

instrukcją getsocket wykorzystujące

port 5000. Gniazdo otwierane jest

w trybie Sock_dgrm wymaganym

przez protokół UDP. Po otwarciu

gniazda program przechodzi do

wykonywania nieskończonej pę-

tli, w której znajdują się instrukcje

wysyłające i odbierające dane za

pomocą protokołu UDP. Wysłanie

danych z poziomu zestawu Easy

TCP/IP jest możliwe za pomocą

interfejsu RS232 i komputerowego

terminala, a z poziomu komputera

za pomocą programu easytcpip . Po

otrzymaniu danych z komputerowe-

go terminala potwierdzonych ente-

rem, są one wysyłane przez UDP

za pomocą instrukcji udpwritestr .

Pierwszym parametrem jest ad-

res IP odbiorcy (w tym przypadku

192.168.1.2). Kolejnymi parametra-

mi są: port, numer gniazda, nazwa

zmiennej, z której dane są wysyła-

ne oraz liczba wysyłanych bajtów.

Przy liczbie bajtów równej 0, wy-

syłane są wszystkie dane zmiennej.

Za pomocą instrukcji socketstat ,

106

Elektronika Praktyczna 6/2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: