ESP32做TCP客户端（client）与PC通信（socket）_esp32 connect

ESP32做TCP客户端（client）与PC通信（socket）

本文作为学习记录描述基于esp32已经连接WiFi上，实现esp32作为tcp客户端跟pc端进行数据收发。

配置环境：

1. ESP32开发板
2. vscode
3. ESP-IDF
4. TCP工具 获取链接

1.什么是通信

我们在聊微信或QQ时，我们发一条信息过去，对方收到信息，并返回一条。在这个过程中，发信息和收信息这个进程是怎么跟微信或QQ这个服务器进行通信的。在网络中进程之间互相通信，我们需要列出唯一的标记来表示目前的进程。实际上，TCP/IP协议很好的帮助我们解决这个问题，利用ip地址+协议+端口号标记网络进程。网络中的进程一般都使用socket接口进行通信。个人理解socket相当于一个传话筒，每个人都把自己要发的信息交给socket，然后socket通过上面的标记分别发送给对应到的接收方。

2.socket工作基本流程

1.初始化socket()
2.连接（客户端client 连接 服务端server）connect()
3.数据交互（communicate）send()和recv()一直循环
4.断开连接（disconnect）shutdown() close()

在乐鑫文档里支持以下的API：

官方示例（tcp client）
所有示例都在esp-idf的example里

因为本文只描述tcp作为客户端的情况，所以服务端配置流程暂不描述。

3.TCP（client）流程

1. 创建socket()
2. 连接服务端connect()
3. 发送数据send()
4. 接收数据recv()
5. 关闭socket close()

以下是根据示例移植到自己的工程下，所以略有改动（因为有些是官方给的示例函数，不建议直接使用）

#include "usertcp_client.h"
#include <string.h>
#include <sys/param.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"
#include "esp_system.h"
#include "sdkconfig.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_log.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "esp_netif.h"
// #include "protocol_examples_common.h"
// #include "addr_from_stdin.h"

#include "lwip/err.h"
#include "lwip/sockets.h"
#include "lwip/errno.h"
#include "lwip/prot/dns.h"


// #if defined(CONFIG_EXAMPLE_IPV4)//如果选择IPV4 可以直接设置HOST_IP_ADDR
// #define HOST_IP_ADDR CONFIG_EXAMPLE_IPV4_ADDR
// #elif defined(CONFIG_EXAMPLE_IPV6)//如果选择IPV6 可以直接设置HOST_IP_ADDR
// #define HOST_IP_ADDR CONFIG_EXAMPLE_IPV6_ADDR
// #else
// #define HOST_IP_ADDR "198.20.10.13"
// #endif
// #define CONFIG_EXAMPLE_IPV4 "198.20.10.13"//电脑连接WiFi（esp也连同一个）时的ip
#define HOST_IP_ADDR CONFIG_EXAMPLE_IPV4_ADDR
#define PORT CONFIG_EXAMPLE_PORT //端口号（自己定）

static const char *TAG = "example";
static const char *payload = "hello,lyy will be successful ";


void tcp_client_config(void *pt){
    char rx_buffer[128];
    char host_ip[] = HOST_IP_ADDR;
    int addr_family = 0;
    int ip_protocol = 0;
    int overtip = 0;
    while (1){
#if defined(CONFIG_EXAMPLE_IPV4)
        struct sockaddr_in dest_addr;
        dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(host_ip);
        dest_addr.sin_family = AF_INET;
        dest_addr.sin_port = htons(PORT);
        addr_family = AF_INET;
        ip_protocol = IPPROTO_IP;
#elif defined(CONFIG_EXAMPLE_IPV6)
        struct sockaddr_in6 dest_addr = {0};
        inet6_aton(host_ip, &dest_addr.sin6_addr);
        dest_addr.sin6_family = AF_INET6;
        dest_addr.sin6_port = htons(PORT);
        dest_addr.sin6_scope_id = esp_netif_get_netif_impl_index(EXAMPLE_INTERFACE);
        addr_family = AF_INET6;
        ip_protocol = IPPROTO_IPV6;
#elif defined(CONFIG_EXAMPLE_SOCKET_IP_INPUT_STDIN)
        struct sockaddr_storage dest_addr = {0};
        ESP_ERROR_CHECK(get_addr_from_stdin(PORT, SOCK_STREAM, &ip_protocol, &addr_family, &dest_addr));
#endif

        ESP_LOGI("1.初始化sockets","..............");
        int sock = socket(addr_family, SOCK_STREAM, ip_protocol);//协议族，（指定socket类型）让连接请求形成一个队列，指定协议（TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议）
         if (sock < 0) {
            ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket created, connecting to %s:%d", host_ip, PORT);

        ESP_LOGI("2.等待连接服务端","..............");
        vTaskDelay(3000/portTICK_PERIOD_MS);//这里要给个时间，因为目前pc作为我们的服务端，需要手动连接（自己按）
        int err = connect(sock, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr_in6));//客户端描述，服务器的socket地址，socket地址的长度
        if (err != 0) {
            ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to connect: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Successfully connected");

        ESP_LOGI("3.正在发送数据", "..............");
        int usersend = send(sock, payload, strlen(payload), 0);
        if (err < 0)
        {
            ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during sending: errno %d", errno);
            break;
        }
        while (1) {
            ESP_LOGI("4.正在接收数据","..............");
            int len = recv(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0);
            // Error occurred during receiving
            if (len < 0) {
                ESP_LOGE(TAG, "recv failed: errno %d", errno);
                break;
            }
            // Data received
            else {
                if(strcmp(rx_buffer,"over") == 0){
                    int err = send(sock, rx_buffer, strlen(rx_buffer), 0);
                    ESP_LOGE("commnication is time over","...");
                    overtip = 1;
                    break;
                }else{
                    rx_buffer[len] = 0; // Null-terminate whatever we received and treat like a string
                    int err = send(sock, rx_buffer, strlen(rx_buffer), 0);
                    ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes from %s:", len, host_ip);
                    ESP_LOGI(TAG, "%s", rx_buffer);
                }
                
            }

            vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS);
        }

        if (sock != -1) {
            ESP_LOGI("5.无数据传输","..............");
            ESP_LOGE(TAG, "Shutting down socket and restarting...");
            shutdown(sock, 0);//关闭TCP连接，不关闭sock（0：SHUT_RD关闭接收通道 ；1：SHUT_WR关闭发送通道 ；2：SHUT_RDWR同时关闭接收通道和发送通道）
            close(sock);//关闭sock并释放资源
            if(overtip)
            break;//跳出最外面的while
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

void usertcp_client(void){
    xTaskCreate(tcp_client_config, "tcp_client_config", 4096, NULL, 5, NULL);
}
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首先先看执行函数是usertcp_client(void)，该函数执行在esp32成功连接wifi后（wifi代码没有发上来），如图

tcp_client_config()才是我们今天研究的重点
设置ip地址和端口号（这里直接选择IPV4，写死了；想有的选择可以把去掉注释，并且在kconfig配置）

ip地址如何获取
（注意：pc端的ip地址必须是连接了后面esp32要连接的同一个wifi，显示的ip地址才是我们想要的）
例如：我现在需要连接的wifi是0xffff，pc端连接0xffff，esp32连接0xffff，才能进行通信。那么我们的ip地址就是电脑连接了0xffff这个WiFi时的ip地址
步骤：
win + r
进入cmd
输入ipconfig 回车

端口号你自己喜欢，数字就行

这一段就是当你的ip地址是IPV4还是IPV6时，对应不同的协议族（sin_family）以及ip地址和端口号的传参

关于协议族（sin_family）
协议族决定了socket的地址类型，分别有这三种：AF_INET，AF_INET6和AF_UNSPEC。
AF_INET：要用ipv4地址与端口号的组合，只能返回ipv4地址的信息
AF_INET6：要用ipv6地址与端口号的组合，只能返回ipv6地址的信息
AF_UNSPEC:ipv4和ipv6的信息都可以返回

指定协议protocol
关于protocol分别有：TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议
感兴趣的小伙伴可以去研究一下，内容比较多。

4.初始化socket

addr_family：协议族
SOCK_STREAM：指定socket类型（SOCK_STREAM（TCP协议，可靠按顺序传输数据），SOCK_DGRAM（UDP协议，数据可能丢失，传输数据顺序混乱），SOCK_RAM）

5.连接服务器

这里要给个延时是因为我们要手动打开服务端进行监听，不给延时它一下子就刷过了，就会errno：118
在这里你也许会遇到返回各种各样的errno（无法连接的情况）
以下是errno返回数据的合集
socket编程errno大全

6.发送数据

payload：发送的数据
strlen(payload)：数据长度

因为这里的payload是在前面就定义了，如果把它放在下面的while，则会每次接收完数据它又会重新进入循环再发一次，在这里我不想要这种效果，因此把它挪了出来。
未移出第二个while前：

移出第二个while：

7.接收数据

rx_buffer：接收的数据，存放在数组里
sizeof(rx_buffer) - 1：为什么长度要-1，因为计算数据长度在末尾会自动多加一位，为了得到真实的数据长度，需要手动-1

if(strcmp(rx_buffer,“over”) == 0) 这个是我做的修改，效果是当发送over这个字符串，它会发出over并且跳出最里面的while，执行下面的if。其中overtip是一个标记，跳出循环后跟据overtip，再一次跳出最外面的while，执行vTaskdelet，退出整个任务。

发送接收数据其中的逻辑，自己可以多捋一下，可以更容易的理解整个工作流程。

小白学习记录，如有错误，欢迎指正！