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[经验] iTOP-4412实现基于TCP的socket编程

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发表于 2016-12-19 09:51:08 |显示全部楼层
linux网络通信程序的编写
硬件平台:迅为iTOP-4412开发板

        TCP是一种面向连接的、可靠的、基于IP的传输层协议。通过TCP可以保证我们传送的数据的正确性。
        Linux下网络通信程序基本上都是采用socket的方式。socket起源于Unix,而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”,都可以用“打开open->读写read/write->关闭close”模式来操作。Socket就是该模式的一个实现,socket即是一种特殊的文件,一些socket函数就是对其进行的操作(读/写IO、打开、关闭)。说白了socket是应用程序与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。
    现在我们看一下基于TCP/IP应用程序通信的流程,如下图01: 图片1.jpg


        通过上图我们可以看到TCP/IP通信是基于服务器/客户端的模式来实现的,首先是服务器(server)端调用socket函数创建一个套接字,然后调用bind绑定函数,绑定函数主要是设置通信时使用哪种地址族(IPv4,IPv6等),使用的端口号。然后调用listen函数来监听客户端的连接请求。
        现在我们来看下客户端(client)端的流程,首先调用socket函数创建一个套接字,然后调用connect函数连接服务器,这时服务器端的listen函数监听到客户端的连接请求就会调用accept函数去接受请求,这样连接就建立好了。之后双方就可以调用read/write函数收发数据了,在完成通信以后服务器(server)和客户端(client)调用close函数关闭创建的套接字。
        下面我们来看一个实现TCP/IP的通信的例子,首先来看一下服务器(server)端的代码:
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>

int main()
{
        int sfp, nfp, num = 0;
        struct sockaddr_in s_add,c_add;
        int sin_size;
        unsigned short portnum=0x8888;

        char buffer[100] = {0};

        printf("Hello,welcome to my server !\r\n");
                        /* 创建TCP连接的套接字 */
        sfp = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if(-1 == sfp)
        {
                printf("socket fail ! \r\n");
                return -1;
        }

        printf("socket ok !\r\n");

                        /* 变量s_add清零 */
        bzero(&s_add,sizeof(struct sockaddr_in));
        s_add.sin_family=AF_INET;
        s_add.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
        s_add.sin_port=htons(portnum);

                        /* 绑定s_add到套接字sfp上 */
        if(-1 == bind(sfp,(struct sockaddr *)(&s_add), sizeof(struct sockaddr)))
        {
                printf("bind fail !\r\n");
                return -1;
        }

        printf("bind ok !\r\n");

                        /*监听函数,静听客户端的连接请求 */
        if(-1 == listen(sfp,5))
        {
                printf("listen fail !\r\n");
                return -1;
        }

        printf("listen ok\r\n");



                sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

                                        /* 接受连接请求 */
                nfp = accept(sfp, (struct sockaddr *)(&c_add), &sin_size);
                if(-1 == nfp)
                {
                        printf("accept fail !\r\n");
                        return -1;
                }

                printf("accept ok!\r\nServer start get connect from %#x : %#x\r\n",
                                        ntohl(c_add.sin_addr.s_addr), ntohs(c_add.sin_port));
                while(1)
                {
                        memset(buffer, 0, 100);
                        sprintf(buffer, "hello,welcome to my server(%d) \r\n", num++);
                                                                /* 发送函数 */
                        send(nfp, buffer, strlen(buffer), 0);
                        usleep(500000);
                }

                                          /* 关闭socket连接 */
                close(nfp);

                        /* 关闭socket连接 */
        close(sfp);

        return 0;
}
        程序首先是包含一些需要用到的头文件,然后是main主函数,在main函数里面首先是定义了一些变量,然后调用socket函数创建一个套接字,socket函数的第二个参数是SOCK_STREAM,表示创建的是TCP连接。然后调用bzero函数把变量s_add清零,然后给s_add结构里面的变量赋值:
        s_add.sin_family=AF_INET;//使用IPv4协议
        s_add.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);//允许任何地址
        s_add.sin_port=htons(portnum);//设置端口号
        然后调用bind绑定函数,使用的是IPv4协议族,然后调用listen监听函数,监听用户的连接请求。在监听到用户的请求后调用accept函数接受请求,然后进入到循环发送的代码,我们会循环发送“hello,welcome to my server”+发送次数号,最后会调用close关闭套接字。
        下面我们来看看客户端(client)端的代码:
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char **argv)
{
        int cfd;
        int recbyte;
        int sin_size;
        char buffer[1024] = {0};

        struct sockaddr_in s_add, c_add;
        unsigned short portnum = 0x8888;

        printf("Hello,welcome to client!\r\n");

        if(argc != 2)
        {
                printf("usage: echo ip\n");
                return -1;
        }
                        /* 创建一个TCP连接的socket */
        cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if(-1 == cfd)
        {
                printf("socket fail ! \r\n");
                return -1;
        }

        printf("socket ok !\r\n");

                        /* 变量s_add清零 */
        bzero(&s_add,sizeof(struct sockaddr_in));
        s_add.sin_family=AF_INET;
        s_add.sin_addr.s_addr= inet_addr(argv[1]);
        s_add.sin_port=htons(portnum);
        printf("s_addr = %#x ,port : %#x\r\n",s_add.sin_addr.s_addr,s_add.sin_port);

                        /* 连接服务器函数 */
        if(-1 == connect(cfd,(struct sockaddr *)(&s_add), sizeof(struct sockaddr)))
        {
                printf("connect fail !\r\n");
                return -1;
        }

        printf("connect ok !\r\n");

        while(1)
        {
                                                /* 接收服务器发过来的数据 */
                if(-1 == (recbyte = read(cfd, buffer, 1024)))
                {
                        printf("read data fail !\r\n");
                        return -1;
                }

                printf("read ok\r\nREC:\r\n");
                buffer[recbyte]='\0';
                printf("%s\r\n",buffer);
        }

                        /* 关闭套接字 */
        close(cfd);

        return 0;

}
        首先是包含一些需要的头文件,然后进入main主函数定义了一些变量,然后调用socket函数创建套接字,然后调用bzero函数把变量s_add清零,然后给s_add结构里面的变量赋值:
        s_add.sin_family=AF_INET;//使用IPv4协议
        s_add.sin_addr.s_addr= inet_addr(argv[1]);//设置要连接的IP地址(这里是我们执行程序的时候传递进来的)
        s_add.sin_port=htons(portnum);//设置端口号
然后调用connect函数来连接服务器(server),在连接成功后,就进入了循环接收函数,使用read函数接收服务器发送的数据。最后会调用close函数关闭套接字。
        下面我们来编译下这两个程序,服务器(server)的程序我们运行在虚拟机Ubuntu上,所以使用下面的命令编译:
        gcc -o server server.c
这样就生成了server可执行文件,客户端(client)的程序我们运行在iTOP-4412开发板上,我们使用下面的命令编译:
        arm-none-linux-gnueabi-gcc -o client client.c
这样就生成了client可执行程序,把client下载到iTOP-4412开发板上,现在我们开始运行这两个程序,首先在虚拟机Ubuntu上运行serevr程序,如下图02:


图片2.jpg



我们可以看到server打印出来的运行信息,现在server运行到了listen函数开始监听客户端的连接。下面我们在iTOP-4412开发板上运行client程序(因为我把client下载到了/bin目录下,所以先进入到/bin目录)执行下面的命令:
        ./client 192.168.1.77
上面命令里面的192.168.1.77是我们虚拟机Ubuntu的IP地址,我们看到程序连接成功,首先看一下虚拟机Ubuntu上的server打出的信息,如下图03:

图片3.jpg



我们可以看到上图中server打印出了客户端的ip地址和端口号“Server start get connect from 0xc0a801e6 : 0xe171”。
然后我们看一下iTOP-4412开发板串口的打印信息,如下图04:

图片4.jpg


通过上图我们可以看到打印连接成功“connect ok !”,然后串口会一直打印
read ok
REC:
hello,welcome to my server(0)
至此,基于TCP/IP的socket网络编程就已经完成了。

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