ESP32 开发笔记(三）源码示例 21_WIFI_STA_TCP_Client 在站模式STA下实现TCP客户端

秒速五厘米 2022-12-07 11:38 219阅读 0赞

开发板购买链接

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[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（使用到了大分部控件）  
    LVGL\_Arc\_Test                                  圆弧指示器通过触摸动态改变值  
    LVGL\_Bar\_Test                                  通过动画方式动态演示Bar进度条的使用方法  
    LVGL\_Button\_Test                             通过5种不同动态效果的按钮学习按钮的创建与使用  
    LVGL\_ButtonMatrix\_Test                   创建一个计算器布局来演示矩阵按钮控件的使用  
    LVGL\_Calendar\_Test                         日历控件的创建和使用  
    LVGL\_Canvas\_Test                           透明画布和画一个圆角过渡色矩形并旋转角度学习画布的使用  
    LVGL\_Chart\_Test                               通过创建三个不同风格的图表来学习图表控件的使用  
    LVGL\_Checkbox\_Test                        学习复选框控件的创建和使用  
    LVGL\_ColorPicker\_Test                     创建一个颜色选择器并动态显示当前颜色的RGB值  
    LVGL\_Container\_Test                        在内容控件上动态创建三个文本标签学习内容控件的自适应布局  
    LVGL\_Drop\_down\_List\_Test              创建三个不同类型的下拉选择控件  
    LVGL\_Gauge\_Test                             创建一个动态仪表和静态多指针仪表  
    LVGL\_Image\_Test                              通过四个滑动条控件控制图片颜色的变化来学习图像控件的使用  
    LVGL\_ImageButton\_Test                  创建一个图片背景的图像按钮  
    LVGL\_Keyboard\_Test                       通过一个文本输入框控件还学习键盘控件的调用关闭设置  
    LVGL\_Label\_Test                              创建内容颜色可变，长文本滚动展示，带阴影3D效果三个标签控件  
    LVGL\_LED\_Test                                创建三个LED，学习LED控件的调光，颜色，开关的设置  
    LVGL\_Line\_Test                                通过二维数组创建一段折线来演示线控件的使用  
    LVGL\_LineMeter\_Test                      创建两个不同的线段弧形指示器动态展示数据  
    LVGL\_List\_Test                                 创建一个带图标的列表控件  
    LVGL\_MessageBox\_Test                  创建一个带按钮的消息框控件  
    LVGL\_ObjectMask\_Test                    创建一个变幻色的文本学习蒙版遮罩效果  
    LVGL\_Page\_Test                            学习页面控件的使用  
    LVGL\_Roller\_Test                           通过示例学习滑动列表选择器控件  
    LVGL\_Slider\_Test                           创建一个单向和一个双向滑动条控件  
    LVGL\_Spinbox\_Test                        学习微调控件的使用  
    LVGL\_Spinner\_Test                        创建三个不同的环形加载器  
    LVGL\_Switch\_Test                          创建两个不同的开关控件  
    LVGL\_Table\_Test                            创建一个简单的表格  
    LVGL\_Tabview\_Test                       实现三页的页面切换学习Tabview控件  
    LVGL\_Textarea\_Test                       长按实现打字机效果的Textarea控件  
    LVGL\_Tileview\_Test                        实现四面环形触摸切换的Tileview控件  
    LVGL\_Window\_Test                        创建一个窗口，带设置子窗口学习窗口控件的使用

# Station模式简介 #

Station模式又叫做站点工作模式，类似于无线终端

处于Station模式下的ESP32，可以连接到AP（WIFI路由器）。通过Station（简称为“STA”）模式，ESP32作为客户端连接到路由的wifi信号。

基于AP组建的基础无线网络（Infra）：Infra：也称为基础网，是由AP创建，众多STA加入所组成的无线网络，这种类型的网络的特点是AP是整个网络的中心，网络中所有的通信都通过AP来转发完成。

在此模式下设备可以通过AP分配的IP地址直接访问外网和内网，原理图如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NuaWNmaG51aQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

# 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创建站模式连接WIFI

3、电脑端创建TCP Server(电脑必须与开发板在同一路由器下)

2、连接成功后ESP32创建TCP Client,开始连接电脑

4、相互发送数据

# 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 "esp_event.h"
    #include <string.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include "freertos/FreeRTOS.h"
    #include "freertos/task.h"
    #include "freertos/event_groups.h"
    #include "esp_wifi.h"
    #include "driver/gpio.h"

编写主函数

// 主函数
    void app_main(void)
    {
    	ESP_LOGI(TAG, "APP Start......");
    	// 配置GPIO结构体
    	gpio_config_t io_conf;
    	io_conf.intr_type = GPIO_INTR_ANYEDGE;		// 下降沿和上升沿触发中断
    	io_conf.pin_bit_mask = 1 << 0;	// 设置GPIO号
    	io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;				// 模式输入
    	io_conf.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE;	// 端口上拉使能
    	gpio_config(&io_conf);
    
    	//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);
    	wifi_init_sta();// WIFI作为STA的初始化
    	while(1){
    		vTaskDelay(100 / portTICK_RATE_MS);
    		if(gpio_get_level(0)==0){
    			//新建一个tcp连接任务
    			xTaskCreate(&tcp_connect, "tcp_connect", 4096, NULL, 5, NULL);
    			break;
    		}
    	}
    	gpio_pad_select_gpio(LED_GPIO);// 选择要操作的GPIO
    	gpio_set_direction(LED_GPIO, GPIO_MODE_OUTPUT);// 设置GPIO为推挽输出模式
    
    	while(1) {
    		gpio_set_level(LED_GPIO, 0);// GPIO输出低
    		vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);
    		gpio_set_level(LED_GPIO, 1);// GPIO输出高
    		vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);
    	}
    }

修改WIFI名称和密码,修改为家里的WIFI,TCP\_SERVER\_ADRESS修改为电脑的IP地址

#define WIFI_SSID				"TP-YIXIN"			// WIFI 网络名称
    #define WIFI_PAS				"a12345678"			// WIFI 密码
    #define TCP_SERVER_ADRESS		"192.168.0.252"		// 作为client，要连接TCP服务器地址

创建STA站模式并连接WIFI

// WIFI作为STA的初始化
    void wifi_init_sta()
    {
    	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 = {
    		.sta = {
    			.ssid = WIFI_SSID,
    			.password = WIFI_PAS},
    	};
    	ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA));
    	ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config));
    	ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
    	ESP_LOGI(TAG, "wifi_init_sta finished.");
    	ESP_LOGI(TAG, "connect to ap SSID:%s password:%s \n",WIFI_SSID, WIFI_PAS);
    }

创建一个TCP连接任务

// 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;
    		//延时3S准备建立clien
    		vTaskDelay(3000 / portTICK_RATE_MS);
    		ESP_LOGI(TAG, "create tcp Client");
    		//建立client
    		int socket_ret = create_tcp_client();
    		if (socket_ret == ESP_FAIL){
    			ESP_LOGI(TAG, "create tcp socket error,stop...");
    			continue;
    		}else{
    			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);
    			//重新建立client，流程和上面一样
    			if (g_rxtx_need_restart){
    				vTaskDelay(3000 / portTICK_RATE_MS);
    				ESP_LOGI(TAG, "reStart create tcp client...");
    				//建立client
    				int socket_ret = create_tcp_client();
    				if (socket_ret == ESP_FAIL){
    					ESP_LOGE(TAG, "reStart create tcp socket error,stop...");
    					continue;
    				}else{
    					ESP_LOGI(TAG, "reStart create tcp socket succeed...");
    					//重新建立完成，清除标记
    					g_rxtx_need_restart = false;
    					//建立tcp接收数据任务
    					if (pdPASS != xTaskCreate(&recv_data, "recv_data", 4096, NULL, 4, &tx_rx_task)){
    						ESP_LOGE(TAG, "reStart Recv task create fail!");
    					}else{
    						ESP_LOGI(TAG, "reStart Recv task create succeed!");
    					}
    				}
    			}
    		}
    	}
    	vTaskDelete(NULL);
    }

创建TCP客户端

// 建立tcp client
    esp_err_t create_tcp_client()
    {
    	ESP_LOGI(TAG, "will connect gateway ssid : %s port:%d",TCP_SERVER_ADRESS, TCP_PORT);
    	//新建socket
    	connect_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    	if (connect_socket < 0){
    		show_socket_error_reason("create client", connect_socket);//打印报错信息
    		close(connect_socket);//新建失败后，关闭新建的socket，等待下次新建
    		return ESP_FAIL;
    	}
    	//配置连接服务器信息
    	server_addr.sin_family = AF_INET;
    	server_addr.sin_port = htons(TCP_PORT);
    	server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(TCP_SERVER_ADRESS);
    	ESP_LOGI(TAG, "connectting server...");
    	//连接服务器
    	if (connect(connect_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0){
    		show_socket_error_reason("client connect", connect_socket);//打印报错信息
    		ESP_LOGE(TAG, "connect failed!");
    		//连接失败后，关闭之前新建的socket，等待下次新建
    		close(connect_socket);
    		return ESP_FAIL;
    	}
    	ESP_LOGI(TAG, "connect success!");
    	return ESP_OK;
    }

编写数据接收处理任务

// 接收数据任务
    void recv_data(void *pvParameters)
    {
    	int len = 0;            //长度
    	char databuff[1024];    //缓存
    	while (1){
    		//清空缓存
    		memset(databuff, 0x00, sizeof(databuff));
    		//读取接收数据
    		len = recv(connect_socket, databuff, sizeof(databuff), 0);
    		g_rxtx_need_restart = false;
    		if (len > 0){
    			ESP_LOGI(TAG, "recvData: %s", databuff);//打印接收到的数组
    			//接收数据回发
    			send(connect_socket, databuff, strlen(databuff), 0);
    			//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
    			break;
    		}
    	}
    	close_socket();
    	g_rxtx_need_restart = true;//标记重连
    	vTaskDelete(NULL);
    }

WIFI事件处理

// wifi 事件
    static esp_err_t event_handler(void *ctx, system_event_t *event)
    {
    	switch (event->event_id)
    	{
    	case SYSTEM_EVENT_STA_START:        //STA模式-开始连接
    		esp_wifi_connect();
    		break;
    	case SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED: //STA模式-断线
    		esp_wifi_connect();
    		xEventGroupClearBits(tcp_event_group, WIFI_CONNECTED_BIT);
    		break;
    	case SYSTEM_EVENT_STA_CONNECTED:    //STA模式-连接成功
    		xEventGroupSetBits(tcp_event_group, WIFI_CONNECTED_BIT);
    		break;
    	case SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP:       //STA模式-获取IP
    		ESP_LOGI(TAG, "got ip:%s\n",ip4addr_ntoa(&event->event_info.got_ip.ip_info.ip));xEventGroupSetBits(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\21_WIFI_STA_TCP_Client

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

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NuaWNmaG51aQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

# 测试流程 #

当开发板成功连接WIFI后会打印WIFI\_STA\_TCP\_Client Demo: got ip:192.168.XXX.XXX

打开电脑端网络助手

网络助手选择TCP Server

本地主机地址：下拉选择本电脑的IP地址

本地主机端口：9527

单击打开

开发板按BOOT键开始创建TCP Client

电脑端发送数据，开发板会原样返回数据

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[13_IR_Send_RMT]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108510733
[14_WIFI_Scan]: https://blog.csdn.net/cnicfhnui/article/details/108511289
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[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
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