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

你的名字 2022-12-07 01:49 403阅读 0赞

开发板购买链接

[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.50111deb2Ij1As&ft=t&id=626366733674][https_item.taobao.com_item.htm_spm_a2oq0.12575281.0.0.50111deb2Ij1As_ft_t_id_626366733674]

[开发板简介][Link 1]  
[开发环境搭建 windows][windows]

ESP32例程为C语言开发，并非Python/Arduino/AT指令开发，基于ESP-IDF\_V4.2框架库，采用纯C语言开发，开发工具为Visual Studio Code

Android(安卓)例程全部为原生Android开发，例程全部支持到SDK版本29  Android 10.0(Q) 开发工具为Andirod Studio 4.0

PC源码例程为Visual Studio 2013开发，C++语言，基于MFC

送的MQTT账号，仅用于同学们开发测试，大家不要用到实际产品上，不定期更换密码，会在QQ群公布

以下列出的例程源码均编写完成（不断增加中），开发教程正在编写  
**基础例程：**  
    [0\_Hello Bug （ESP\_LOGX与printf）][0_Hello Bug _ESP_LOGX_printf]    工程模板/打印调试输出  
    [1\_LED][1_LED]                                                    LED亮灭控制         
   [ 2\_LED\_Task][2_LED_Task]                                          使用任务方式控制LED  
    [3\_LEDC\_PWM ][3_LEDC_PWM]                                     使用LEDC来控制LED实现呼吸灯效果  
    [4\_ADC\_LightR][4_ADC_LightR]                                      使用ADC读取光敏电阻实现光照传感  
    [5\_KEY\_Short\_Long][5_KEY_Short_Long]                              按钮长按短按实现  
    [6\_TouchPad\_Interrupt ][6_TouchPad_Interrupt]                         电容触摸中断实现  
    [7\_WS2812\_RMT][7_WS2812_RMT]                                  使用RMT实现RGB\_LED彩虹变色示例  
    [8\_DHT11\_RMT][8_DHT11_RMT]                                    使用RMT实现读取DHT11温湿度传感器  
    [9\_SPI\_SDCard][9_SPI_SDCard]                                    使用SPI总线实现TF卡文件系统示例  
    [10\_IIC\_ADXL345][10_IIC_ADXL345]                                使用IIC总线实现读取ADXL345角度加速度传感器  
    [11\_IIC\_AT24C02][11_IIC_AT24C02]                                 使用IIC总线实现小容量数据储存测试  
    [12\_IR\_Rev\_RMT][12_IR_Rev_RMT]                                使用RMT实现红外遥控接收解码（NEC编码）  
    [13\_IR\_Send\_RMT][13_IR_Send_RMT]                              使用RMT实现红外数据发送（NEC编码）  
    [14\_WIFI\_Scan][14_WIFI_Scan]                                    附近WIFI信号扫描示例      
    [15\_WIFI\_AP][15_WIFI_AP]                                        创建软AP示例  
    [16\_WIFI\_AP\_TCP\_Server][16_WIFI_AP_TCP_Server]                  在软AP模式下实现TCP服务端  
    [17\_WIFI\_AP\_TCP\_Client][17_WIFI_AP_TCP_Client]                   在软AP模式下实现TCP客户端  
    [18\_WIFI\_AP\_UDP][18_WIFI_AP_UDP]                              在软AP模式下实现UDP通讯  
    [19\_WIFI\_STA][19_WIFI_STA]                                      创建STA站模连接路由器  
    [20\_WIFI\_STA\_TCP\_Server][20_WIFI_STA_TCP_Server]                在站模式STA下实现TCP服务端  
    [21\_WIFI\_STA\_TCP\_Client ][21_WIFI_STA_TCP_Client]                在站模式STA下实现TCP客户端  
    [22\_WIFI\_STA\_UDP][22_WIFI_STA_UDP]                            在站模式STA下实现UDP通讯  
    [23\_LCD\_Test][23_LCD_Test]                                      LCD液晶触摸屏显示测试  
    [24\_XPT2046\_Touch\_Test][24_XPT2046_Touch_Test]                   电阻触摸XPT2046驱动测试触摸校正  
**ESP32应用例程**  
    Bluetooth\_RGBLight                          Android手机通过蓝牙控制RGB灯变色  
    Bluetooth\_Sensor                              Android手机通过蓝牙读取开发板姿态和温度湿度参数  
    Bluetooth\_Test                                   Android手机通过蓝牙与开发板通讯  
    Encryption\_MD5                                MD5加密  
    Encryption\_SHA1                              SHA1加密  
    Encryption\_SHA256                          SHA256加密  
    EncryptionDecrypt\_AES\_CBC          AES\_CBC加密  
    EncryptionDecrypt\_AES\_ECB          AES\_ECB加密  
    ESP32\_SmartConfig                         通过Android手机配置WIFI连网  
    HTTP\_GET\_Request\_Weather        HTTP Get请求天气预报  
    JSON\_Package                                创建JSON数据包  
    JSON\_Parsing                                  解析JSON数据包  
    LCD JPEG\_Effect                             解码JGEG图片特效显示  
    MQTT                                                MQTT通讯测试  
**Android（安卓）工具源码  
 **   ESP32\_Bluetooth\_Chat                   Android通过蓝牙与开发板通讯测试  
    ESP32\_Bluetooth\_RGBLight           Android通过蓝牙控制开发板RGB灯  
    ESP32\_Bluetooth\_Sensor               Android通过蓝牙读取开发板3D姿态和温度湿度数据  
    ESP32\_SmartConfig                       Android手机配置WIFI配网  
    MQTT\_Test                                     Android与开发板通过MQTT协议通讯  
    TCP\_Client                                     Android作为TCP客户端与开发板通讯   
    UDP\_Client                                     Android通过UDP协议与开发板通讯  
**PC(Visual Studio 2013 C++ MFC)工具源码**  
    MQTT\_调试助手                                 PC通过MQTT与开发板通讯  
    TCP 调试助手                                     PC通过TCP服务器/客户端与开发板通讯  
    UDP 调试助手                                     PC通过UDP与开发板通讯  
**LVGL源码**  
    LVGL\_Full\_Test                                  LVGL官方例程  
    LVGL\_Arc\_Test                                  LVGL\_Arc控件例程  
    LVGL\_Bar\_Test                                  LVGL\_Bar控件例程

# 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。  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NuaWNmaG51aQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]  
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。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NuaWNmaG51aQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

**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

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NuaWNmaG51aQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

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：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NuaWNmaG51aQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

[https_item.taobao.com_item.htm_spm_a2oq0.12575281.0.0.50111deb2Ij1As_ft_t_id_626366733674]: https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.50111deb2Ij1As&ft=t&id=626366733674
[Link 1]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108343442
[windows]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108405073
[0_Hello Bug _ESP_LOGX_printf]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108372259
[1_LED]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108407571
[2_LED_Task]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108444839
[3_LEDC_PWM]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108445470
[4_ADC_LightR]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108465952
[5_KEY_Short_Long]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108483871
[6_TouchPad_Interrupt]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108489470
[7_WS2812_RMT]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108490311
[8_DHT11_RMT]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108492118
[9_SPI_SDCard]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108493320
[10_IIC_ADXL345]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108507326
[11_IIC_AT24C02]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108507982
[12_IR_Rev_RMT]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108508379
[13_IR_Send_RMT]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108510733
[14_WIFI_Scan]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108511289
[15_WIFI_AP]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108517633
[16_WIFI_AP_TCP_Server]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108588735
[17_WIFI_AP_TCP_Client]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108590279
[18_WIFI_AP_UDP]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108590638
[19_WIFI_STA]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108591462
[20_WIFI_STA_TCP_Server]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108594214
[21_WIFI_STA_TCP_Client]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108594746
[22_WIFI_STA_UDP]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108595529
[23_LCD_Test]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108612147
[24_XPT2046_Touch_Test]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108655354
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NuaWNmaG51aQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221123/bf7accb470164b33915e5e2313da49a3.png
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