1. 了解LwIP协议栈和LAN8720物理层。
2. 了解UCOSII的使用方法。
3. 掌握TCP_SERVER的使用方法。
4. 掌握STM32 HAL库中TCP SERVER属性的配置方法。
5. 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法。

1. iCore4 双核心板点击购买。
2. JLINK（或相同功能）仿真器点击购买。
3. Micro USB线缆。
4. 网线。
5. Keil MDK 开发平台。
6. 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。

• LwIP是Light Weight (轻型)IP协议，有无操作系统的支持都可以运行。LwIP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM 的占用，它只需十几KB的RAM和40K左右的ROM就可以运行，这使LwIP协议栈适合在低端的嵌入式系统中使用。
• LwIP协议栈主要关注的是怎么样减少内存的使用和代码的大小，这样就可以让LwIP适用于资源有限的小型平台例如嵌入式系统。为了简化处理过程和内存要求，LwIP对API进行了裁减，可以不需要复制一些数据。
• LwIP提供三种API：
  • 1)RAW API
  • 2)LwIP API
  • 3)BSD API。
• RAW API把协议栈和应用程序放到一个进程里边，该接口基于函数回调技术，使用该接口的应用程序可以不用进行连续操作。不过，这会使应用程序编写难度加大且代 码不易被理解。为了接收数据，应用程序会向协议栈注册一个回调函数。该回调函数与特定的连接相关联，当该关联的连接到达一个信息包，该回调函数就会被协议 栈调用。这既有优点也有缺点。优点是既然应用程序和TCP/IP协议栈驻留在同一个进程中，那么发送和接收数据就不再产生进程切换。主要缺点是应用程序不 能使自己陷入长期的连续运算中，这样会导致通讯性能下降，原因是TCP/IP处理与连续运算是不能并行发生的。这个缺点可以通过把应用程序分为两部分来克 服，一部分处理通讯，一部分处理运算。
• LwIP API把接收与处理放在一个线程里面。这样只要处理流程稍微被延迟，接收就会被阻塞，直接造成频繁丢包、响应不及时等严重问题。因此，接收与协议处理必须 分开。LwIP的作者显然已经考虑到了这一点，他为我们提供了 tcpip_input() 函数来处理这个问题， 虽然他并没有在 rawapi 一文中说明。讲到这里，读者应该知道tcpip_input()函数投递的消息从哪里来的答案了吧，没错，它们来自于由底层网络驱动组成的接收线程。我们在编写网络驱动时， 其接收部分以任务的形式创建。 数据包到达后， 去掉以太网包头得到IP包， 然后直接调用tcpip_input()函数将其 投递到mbox邮箱。投递结束，接收任务继续下一个数据包的接收，而被投递得IP包将由TCPIP线程继续处理。这样，即使某个IP包的处理时间过长也不 会造成频繁丢包现象的发生。这就是LwIP API。
• BSD API提供了基于open-read-write-close模型的UNIX标准API，它的最大特点是使应用程序移植到其它系统时比较容易，但用在嵌入式系统中效率比较低，占用资源多。这对于我们的嵌入式应用有时是不能容忍的。
• 其主要特性如下：
  • (1) 支持多网络接口下的IP转发；
  • (2) 支持ICMP协议；
  • (3) 包括实验性扩展的UDP(用户数据报协议)；
  • (4) 包括阻塞控制、RTT 估算、快速恢复和快速转发的TCP(传输控制协议)；
  • (5) 提供专门的内部回调接口(Raw API)，用于提高应用程序性能；
  • (6) 可选择的Berkeley接口API (在多线程情况下使用) ；
  • (7) 在最新的版本中支持ppp；
  • (8) 新版本中增加了的IP fragment的支持；
  • (9) 支持DHCP协议,动态分配ip地址。

• TCP/IP中文名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
• TCP/IP协议不是TCP和IP这两个协议的合称，而是指因特网整个TCP/IP协议族。从协议分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。OSI是传统的开放式系统互连参考模型,该模型将TCP/IP分为七层:物理层、数据链路层（网络接口层）、网络层（网络层）、传输层（传输层）、会话层、表示层和应用层（应用层）。TCP/IP模型与OSI模型对比如图所示。

• 具体一点理解，本例程中的：PHY层芯片LAN8720A相当于物理层，STM32F767自带的MAC层相当于数据链路层，而LWIP提供的就是网络层、传输层的功能，应用层是需要用户自己根据自己想要的功能去实现的。

• LAN8720A功能框图如图所示：

• LAN8720A是低功耗的10/100M以太网PHY层芯片，I/O引脚电压符合IEEE802.3-2005标准，支持通过RMII接口与以太网MAC层通信，内置10-BASE-T/100BASE-TX全双工传输模块，支持10Mbps和100Mbps。
• LAN8720A可以通过自协商的方式与目的主机最佳的连接方式(速度和双工模式)，支持HPAuto-MDIX自动翻转功能，无需更换网线即可将连接更改为直连或交叉连接。LAN8720A的主要特点如下：
  •  高性能的10/100M以太网传输模块
  •  支持RMII接口以减少引脚数
  •  支持全双工和半双工模式
  •  两个状态LED输出
  •  可以使用25M晶振以降低成本
  •  支持自协商模式
  •  支持HPAuto-MDIX自动翻转功能
  •  支持SMI串行管理接口
  •  支持MAC接口

• iCore4带有lan8720a嵌入式以太网控制器，本实验实现TCP服务器功能。以iCore4作为服务器，PC作为客户端，PC的IP地址192.168.0.2，iCore4的IP地址为192.168.0.10，端口为60000。当客户端连接到服务器，TCP建立成功即可进行数据信息传输。原理图如下：

1、主函数

int main(void)
{   
    system_clock.initialize();       //系统时钟初始化
    led.initialize();                //LED初始化
    adc.initialize();                //ADC初始化
    delay.initialize(216);           //延时初始化和
    my_malloc.initialize(SRAMIN);    //动态内存初始化
    usart6.initialize(115200);       //串口波特设置
    usart6.printf("\033[1;32;40m");  //设置终端字体为绿色
    usart6.printf("\r\nHello, I am iCore4!\r\n\r\n"); //串口信息输出
 
    OSInit();                     //UCOS初始化
 
    while(lwip.initialize())      //lwip初始化 
    {
     LED_RED_ON;
        usart6.printf("\r\nETH initialize error!\r\n\r\n");//ETH3初始化失败
   }
    tcp.initialize();                                                     
    OSTaskCreate(start_task,(void*)0,(OS_STK*)&START_TASK_STK[START_STK_SIZE-1],START_TASK_PRIO);
    OSStart();      //开启UCOS   
}

2、start_task函数

void start_task(void *pdata)
{
    OS_CPU_SR cpu_sr;
    pdata = pdata ;
    OSStatInit();           //初始化任务统计
    OS_ENTER_CRITICAL();    //关中断 
#if LWIP_DHCP
    lwip_comm_dhcp_creat(); //创建DHCP任务  
#if LWIP_DNS   
    my_dns.initialize();    //创建DNS任务
#endif
#endif
    //创建LED任务
    OSTaskCreate(led_task,(void*)0,(OS_STK*)&LED_TASK_STK[LED_STK_SIZE-1],LED_TASK_PRIO);
    //显示任务
    OSTaskCreate(display_task,(void*)0,(OS_STK*)&DISPLAY_TASK_STK[DISPLAY_STK_SIZE-1],DISPLAY_TASK_PRIO); 
    //挂起estart_task任务          
    OSTaskSuspend(OS_PRIO_SELF); 
    //开中断
    OS_EXIT_CRITICAL();          
}

3、LwIP初始化

u8 lwip_comm_init(void)
{
    OS_CPU_SR cpu_sr;
    struct netif *Netif_Init_Flag;   //调用netif_add()函数时的返回值,用于判断网络初始化是否成功
    struct ip_addr ipaddr;           //ip地址
    struct ip_addr netmask;          //子网掩码
    struct ip_addr gw;               //默认网关 
    if(lan8720.memory_malloc())return 1;    //内存申请失败
    if(lwip_comm_mem_malloc())return 1;     //内存申请失败
    if(lan8720.initialize())return 2;       //初始化LAN8720失败 
    tcpip_init(NULL,NULL);                  //初始化tcp ip内核,该函数里面会创建tcpip_thread内核任务
    lwip_comm_default_ip_set(&lwipdev);     //设置默认IP等信息
#if LWIP_DHCP    //使用动态IP
    ipaddr.addr = 0;
    netmask.addr = 0;
    gw.addr = 0;
#else            //使用静态IP
    IP4_ADDR(&ipaddr,lwipdev.ip[0],lwipdev.ip[1],lwipdev.ip[2],lwipdev.ip[3]);
    IP4_ADDR(&netmask,lwipdev.netmask[0],lwipdev.netmask[1] ,lwipdev.netmask[2],
lwipdev.netmask[3]);
    IP4_ADDR(&gw,lwipdev.gateway[0],lwipdev.gateway[1],lwipdev.gateway[2],lwipdev.gateway[3]);
    usart6.printf("网卡en的MAC地址为:......%d.%d.%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.mac[0],lwipdev.mac[1],
lwipdev.mac[2],lwipdev.mac[3],lwipdev.mac[4],lwipdev.mac[5]);
    usart6.printf("静态IP地址..........%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.ip[0],lwipdev.ip[1],lwipdev.ip[2],
lwipdev.ip[3]);
    usart6.printf("子网掩码..........%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.netmask[0],lwipdev.netmask[1],
lwipdev.netmask[2],lwipdev.netmask[3]);
     usart6.printf("默认网关.........%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.gateway[0],lwipdev.gateway[1],
lwipdev.gateway[2],lwipdev.gateway[3]);
#endif  
//向网卡列表中添加一个网口
Netif_Init_Flag=netif_add(&lwip_netif,&ipaddr,&netmask,&gw,NULL,&ethernetif_init,&tcpip_input);
 
#if LWIP_DNS   
    dns_init();
#endif  
    if(Netif_Init_Flag==NULL)return 3;  //网卡添加失败 
    else                                //网口添加成功后,设置netif为默认值,并且打开netif网口
    {
        netif_set_default(&lwip_netif); //设置netif为默认网口
        netif_set_up(&lwip_netif);      //打开netif网口
    }
    return 0;                           //操作OK.
}

4、Tcp server初始化

static INT8U tcp_server_init(void)//创建TCP服务器线程
{
    INT8U res;
    OS_CPU_SR cpu_sr;
 
 
    OS_ENTER_CRITICAL();   //关中断
    //创建TCP服务器线程
    res = OSTaskCreate(tcp_server_thread,(void*)0,(OS_STK*)&TCPSERVER_TASK_STK[TCPSERVER_STK_SIZE-1],TCPSERVER_PRIO); 
    OS_EXIT_CRITICAL();   //开中断 
 
    return res;//返回值:0 TCP服务器创建成功
}

5、tcp服务器任务

static void tcp_server_thread(void *arg)//tcp服务器任务
{
  struct netconn *conn, *newconn;
    err_t err,recv_err;
    unsigned   char remot_addr[4];
    ip_addr_t ipaddr;
    unsigned   short  port;
    struct netbuf *recvbuf;
    LWIP_UNUSED_ARG(arg);
 
    conn = netconn_new(NETCONN_TCP);  //创建一个TCP链接
    netconn_bind(conn,IP_ADDR_ANY,TCP_SERVER_PORT);  //绑定端口 60000 号端口
    netconn_listen(conn);      //进入监听模式
 
    while(1){
        err = netconn_accept(conn,&newconn);  //接收连接请求
 
        if (err == ERR_OK)    //处理新连接的数据
        { 
            newconn->recv_timeout = 10;
            netconn_getaddr(newconn,&ipaddr,&port,0); //获取远端IP地址和端口号
 
            remot_addr[3] = (uint8_t)(ipaddr.addr >> 24); 
            remot_addr[2] = (uint8_t)(ipaddr.addr >> 16);
            remot_addr[1] = (uint8_t)(ipaddr.addr >> 8);
            remot_addr[0] = (uint8_t)(ipaddr.addr);
            usart6.printf("pc ip : %d.%d.%d.%dserver,lacol port:%d\r\n",remot_addr[0], remot_addr[1],remot_addr[2],remot_addr[3],port);
 
            while(1)
            {
                recv_err = netconn_recv(newconn,&recvbuf);        
                if((recv_err == ERR_OK)||(recvbuf != NULL))   //接收到数据
                {   
                    //将接受到的数据原封不动的再发出去
                    recv_err = netconn_write(newconn ,recvbuf->p->payload,recvbuf->p->tot_len,NETCONN_NOCOPY); 
 
                    netbuf_delete(recvbuf);
                }else if(recv_err == ERR_CLSD){  //关闭连接        
                    netconn_close(newconn);
                    netconn_delete(newconn);
                    usart6.printf("lacol ip :%d.%d.%d.%d close connect\r\n",remot_addr[0],
remot_addr[1],remot_addr[2],remot_addr[3]);
 
                    break;
                }else if(recv_err == ERR_MEM)  //memory error, try again later
                      {
                       OSTimeDlyHMSM(0,0,0,5);  //延时5ms
                      }else OSTimeDlyHMSM(0,0,0,5);  //延时5ms
            }
        }else OSTimeDlyHMSM(0,0,0,5);  //延时5ms
    }
}

1. 把仿真器与iCore4的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
2. 将跳线冒插在USB UART；
3. 把iCore4（USB UART）通过Micro USB线与计算机相连，为iCore4供电；
4. 把iCore4网口通过网线与计算机网口相连；
5. 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
6. 打开TCP&UDP测试工具；（安装及使用方法见附录）；
7. 烧写程序到iCore4上；
8. 也可以进入Debug模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。

• 在发送区编辑完要发送的数据信息后，点击发送即可收到发送的数据包。如图所示：

• 双击TCPUDPDebug102_Setup.exe，点击下一步，在这里安装路径我们默认即可，点击安装，然后Finish。

（1）打开测试工具，界面如下。点击创建连接，弹出了设置端口的窗口，端口设置为60000。 （2）连接已经创建完成（如下图），点击连接 （3）PC客户端连接服务器后，即可进行通信。