如何理解TCP客户端通信

上一节说了UDP，这一节就聊聊TCP，毕竟它俩经常同时出现。优缺点上一节也提了一下：安全性好，速度慢。

除了这两点，还有就是：

TCP通信之前是需要建立连接的，如同打电话之前先拨号一样，而UDP无连接；

TCP只能一对一通信，UDP不止一对一，还支持一对多；

TCP对系统资源要求更多，UDP相对少一些。

所以两者各有优缺点，大家在选择通信协议的时候一定要根据自己的实际情况来确定。

然后就是客户端，这是啥？和它伴随的，还有一个词经常出现，就是：服务器端。这两者又是什么关系？

基本上，这两者在TCP通信过程中，都是结伴出现的。以浏览器为例，它就是一个客户端，当我们想上网的时候，输入一个网址。浏览器会根据我们输入的网址向相应的服务器端发出请求，然后服务器端返回相应的网页给浏览器。这就是它们的应用场景之一。

所以，在TCP通信过程中，一般都是由客户端发起请求，服务器端相应请求。

那么，在windows/linux下，是如何进行这方面的编程的？步骤如下（参考百度）：

TCP编程的服务器端一般步骤是：

1、创建一个socket，用函数socket()；

2、设置socket属性，用函数setsockopt(); * 可选

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();

4、开启监听，用函数listen()；

5、接收客户端上来的连接，用函数accept()；

6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();

7、关闭网络连接；

8、关闭监听；

TCP编程的客户端一般步骤是：

1、创建一个socket，用函数socket()；

2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选

4、设置要连接的对方的IP地址和端口等属性；

5、连接服务器，用函数connect()；

6、收发数据，用函数send()和recv()，或者read()和write();

7、关闭网络连接；

可以看到，从第四步开始，客户端和服务器端的工作内容有了不一样。

socket是啥？

简单来说，是个函数，用来创建套接字。

那么，套接字又是什么鬼？

为了防止本篇日志闲扯太多，我尽量简单说，根据字面意思，socket字面意思是（电源）插座，而套接字本质上是一种网络编程接口，用来完成两个应用程序之间的数据传输。你把设备插头插到电源插座上，设备通上电了，同理，你把应用程序的端口插到socket里，数据就通上了。

注：因为本人是硬件出身，所以对这些协议的理解全靠百度和工作积累，如果有表达错误的，欢迎指正。

这一节先在8266上面写一个客户端的程序，咱们看一下实现的效果。跟上一节一样，还是要借助一个网络调试助手。同时，本节代码都是在上一节基础上修改来的，所以，如果上一节看懂了，这一节就很好理解，反之，你懂的~

先说步骤，依然很多，参考上面提到的“TCP编程的客户端一般步骤”，这里大致分为7步：

1 包含头文件

#include "espconn.h"

#include "mem.h"

主要是"espconn.h"，涉及到TCP通讯所需的各种数据结构。上一节已经包含了，可以略过。

2 设置工作模式为station+ soft-ap模式，连接到当前环境下的wifi

因为前几步跟上一节一模一样，所以整合了一下：

wifi_set_opmode(0x03);          // station+ soft-ap模式

struct softap_config config;    //定义AP参数结构体，

wifi_softap_get_config(&config);   //获取当前AP模式的参数

os_memcpy(config.ssid,"ESP8266",strlen("ESP8266"));         

//修改AP名称

os_memcpy(config.password,"123456789",strlen("123456789"));      

//修改AP密码

config.ssid_len=strlen("ESP8266");         //修改 AP名称的长度

wifi_softap_set_config(&config);             //使修改后的参数生效

然后连到我家wifi，你们要改成你们家里或者办公室里的wifi。

3 确定TCP连接的参数

这里要确定几点：你是谁？你要和谁连接？连接的端口是多少？

你是谁——ESP8266，8266连接家里路由成功之后，会自动获得一个IP，这是客户端IP

你要和谁连接——因为是在我电脑上使用网络调试助手模拟TCP服务器端，所以服务器端的IP是我电脑的IP：192.168.1.103

连接的端口——长话短说，TCP连接的端口从0到65535都有，但一般0~1023是公有的，从1024开始往后，可以选为自己的端口。这里选1024.

struct ip_info info;

const char remote_ip[4]={192,168,1,103};    //TCP服务端IP

wifi_get_ip_info(STATION_IF,&info);                 //获取8266的WIFI信息

tcp_client_init((struct ip_addr *)remote_ip,&info.ip,1024);

4 TCP客户端初始化

其实就是第三步里面的tcp_client_init函数，咱们主要看一下函数内部实现的功能。首先是在client.h文件中定义了一个espconn格式的结构体：

struct espconn user_tcp_conn;                //对应网络连接的结构体

然后在tcp_client_init函数中，对结构体的各个部分进行配置：

{

//TCP通信时，对应的espconn参数配置

user_tcp_conn.type=ESPCONN_TCP;

user_tcp_conn.state=ESPCONN_NONE;

user_tcp_conn.proto.tcp=(esp_tcp *)os_zalloc(sizeof(esp_tcp));

os_memcpy(user_tcp_conn.proto.tcp->local_ip,local_ip,4);

os_memcpy(user_tcp_conn.proto.tcp->remote_ip,remote_ip,4);

user_tcp_conn.proto.tcp->local_port=espconn_port();

user_tcp_conn.proto.tcp->remote_port=remote_port;

//注册连接回调函数和重连回调函数

espconn_regist_connectcb(&user_tcp_conn,user_tcp_connect_cb);

espconn_regist_reconcb(&user_tcp_conn,user_tcp_recon_cb);

//启用连接

espconn_connect(&user_tcp_conn);

}

函数中可以看到，espconn的参数设置完成之后，注册了两个回调函数，连接完成回调函数（连接完成以后，你想干嘛？）和重连回调函数（重连的时候，该咋办？）：

espconn_regist_connectcb(&user_tcp_conn,user_tcp_connect_cb);

espconn_regist_reconcb(&user_tcp_conn,user_tcp_recon_cb);

最后，开始TCP连接：

espconn_connect(&user_tcp_conn);      //连接TCP server，连接成功返回0.

5 定义连接成功的回调函数

void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_connect_cb(void *arg){

struct espconn *pespconn=arg;

espconn_regist_recvcb(pespconn,user_tcp_recv_cb);

espconn_regist_sentcb(pespconn,user_tcp_sent_cb);

espconn_regist_disconcb(pespconn,user_tcp_discon_cb);

espconn_sent(pespconn,"hello,this is esp8266!",strlen("hello,this is esp8266!"));

}

函数内部进行了几个操作：

注册接收完成的回调函数：接收完成以后，你想做点啥~

注册发送完成的回调函数：发送完成以后，你想做点啥~

注册断开TCP连接的回调函数：断开TCP连接以后，你想做点啥~

TCP连接下，发送数据：hello,this is esp8266!

6 定义user_tcp_connect_cb函数内部注册的回调函数

这里先说一下，基本上从上一节开始，代码的编写就进入了回调函数套回调函数的情形。如果是没接触过回调函数的，刚开始看肯定有些别扭。但如果适应以后，你会发现这样操作还是很方便的。

因为每个回调函数，在手册里都有说明，功能、参数、返回值，都很清晰。基本上只要看着手册和官方SDK里的例程，大部分问题都能解决。

//接收完成回调函数，把收到的数据打印出来，延时，断开连接

void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_recv_cb(void *arg,

char *pdata,

unsigned short len){

os_printf("receive data:%s ",pdata);

os_delay_us(300);

espconn_disconnect((struct espconn *)arg);

}

//发送完成回调函数，打印发送完成标志

void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_sent_cb(void *arg){

os_printf("send success!");

}

//断开TCP连接的回调函数，打印相关信息

void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_discon_cb(void *arg){

os_printf("disconnect success!");

}

7 定义TCP重连的回调函数

在第4步里注册了两个回调函数，一个是连接成功的回调函数，第5步已经说了。另一个就是重连的回调函数：

//如果连接错误，打印一下故障码，然后重新连接

void ICACHE_FLASH_ATTR user_tcp_recon_cb(void *arg, sint8 err){

os_printf("error,error code is%d ",err);

espconn_connect((struct espconn *)arg);

}

好，到此为止，程序修改完毕。

注：本例程里提到的大部分函数，都参照手册2c-esp8266_sdk_api_guide_cn_v1.5.4。

再说一点，很多函数定义的时候，后面会跟一个参数：void *arg，这是什么？

以第5步里注册回调函数为例：

espconn_regist_recvcb(pespconn,user_tcp_recv_cb);

注册了user_tcp_recv_cb函数，这个函数在定义的时候就有如下几个参数

(void *arg,char *pdata,unsigned short len)

从哪来的？

打开手册2c-esp8266_sdk_api_guide_cn_v1.5.4，查找espconn_regist_recvcb函数，可以看到如下说明;

根据其中的espconn_recv_callback，咱们继续向下找：

至此，可以看到相关参数已经在回调函数的格式里定义好了，咱们只需要照着写就行。

程序修改完成，保存、清理、编译、下载一条龙，然后重新上电。这里，需要借助串口助手和网络调试助手两个工具来查看效果。效果如下所示：

设置网络调试助手：

可以看到，在网络调试助手上，分别显示了client上线的时间和发来的数据。如果这时候咱们手动给client发一个数据：mcu lover。

可以在串口助手上看到：

显示了收到的数据，最后断开TCP连接。

至此，TCP客户端通信说完了。还是希望大家多动手，毕竟这类东西要动手才有收获。后面会说一下TCP服务器端的用法（跟这个差不多），然后是POST和GET的用法，再然后，就可以根据GET，搞一个天气预报的小应用，相信很多人会比较感兴趣。

最后唠叨一下，这篇日志写的比较痛苦，因为我是从一个硬件工程师的视角去说这些东西，所以希望跟我类似的人能比较好的理解日志中出现的这些网络协议。因为通常来说，搞硬件的就是搞硬件，画画PCB、搞搞焊接、给单片机写写程序，甚至再写一写上位机，在linux下写一些应用。至于说整天研究TCP/UDP，或者POST、GET，比较少，或者说不算硬件工程师/单片机工程师的范畴了。

但是物联网芯片的出现打破了这一屏障，它小巧，单片机级别的资源就能使用；但它又强大，可以联网，实现各种网络通信。所以，我们要不停的学习，千万不要自我满足。