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STM32物联网之TFTP文件传输
- 感言:专注物联网应用开发,分享物联网技术经验。
- 软件平台:IAR6.5
- TCP/IP协议栈:LWIP1.4.1
- 硬件平台:STM32F103C8T6有线通信板(点击这里可以购买)
1、TCP/IP协议栈LWIP
1.1、LWIP认识
LWIP是瑞典计算机科学院(SICS)的Adam Dunkels 开发的一个小型开源的TCP/IP协议栈,是Light Weight (轻型)IP协议,有无操作系统的支持都可以运行。LWIP提供三种API,分别是RAW API、LWIP API 、BSD API。其中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来实现的,适合于无操作系统的场合运行,如单片机。本文使用的就是LWIP的RAW API来实现网络层的通信的。
1.2、TFTP在LWIP中的实现
关于LWIP的移植,就不在本文中多讲,读者可以在网上找到众多资料或在另外的专题中再详细讲解,在这里我们专注其应用。在LWIP中实现一个TFTP服务器非常简单,根据RAW API的编程方法,在初始化的时候创建一个UDP PCB(TFTP使用UDP协议通信),且绑定69端口(TFTP默认通信端口),最后指定该UDP PCB的数据接收回调函数即可。
以上的创建TFTP服务器的方法需要在LWIP初始化,并启动网卡后进行:
LwIP_Config(); printf("ipaddr:%d.%d.%d.%d\r\n", net_ip[0], net_ip[1], net_ip[2], net_ip[3]); tftpd_init();在tftpd_init函数中创建TFTP服务器:
void tftpd_init(void) { err_t err; unsigned port = 69; /* create a new UDP PCB structure */ UDPpcb = udp_new(); if (!UDPpcb) { /* Error creating PCB. Out of Memory */ return; } /* Bind this PCB to port 69 */ err = udp_bind(UDPpcb, IP_ADDR_ANY, port); if (err != ERR_OK) { /* Unable to bind to port */ return; } /* TFTP server start */ udp_recv(UDPpcb, recv_callback_tftp, NULL); }OK,到这里就完成了TFTP服务器在LWIP中建立起来了,接下来的主要事情就是根据TFTP协议进行协议解释、数据处理。
2、TFTP协议分析
2.1、TFTP通信基本流程(摘自网络)
2.2、TFTP报文格式(摘自网络)
2.3、TFTP协议理解
从以上两张图片,我们了解到什么有用信息呢?
- 每一次文件传输,首先需要发起一个请求,根据请求帧的操作码判断是读文件还是写文件。
- 每一帧都有一个操作码用来标识读写。
- 数据包的长度有一个块编号用来表示数据包的顺序。
- 数据包中的数据长度为512个字节(在后面的软件我们可以了解到这个长度是可以设定的)。
3、实现TFTP文件传输
3.1、文件传输协议实现
有了第2节的协议分析,我们基本了解了TFTP通信的协议,在这里,我们来实现TFTP的服务器端代码。
在监听的回调函数被触发调用时,首先从请求帧中获取操作码:
typedef enum { TFTP_RRQ = 1, TFTP_WRQ = 2, TFTP_DATA = http://www.mamicode.com/3,>根据操作码进行相应的处理:tftp_opcode op = tftp_decode_op(pkt_buf->payload); switch (op) { case TFTP_RRQ: /* TFTP RRQ (read request) */ tftp_extract_filename(FileName, pkt_buf->payload); tftp_process_read(upcb, addr, port, FileName); break; case TFTP_WRQ: /* TFTP WRQ (write request) */ tftp_extract_filename(FileName, pkt_buf->payload); //在这个加入擦FALSH tftp_process_write(upcb, addr, port, FileName); break; default: /* sEndTransfera generic access violation message */ tftp_send_error_message(upcb, addr, port, TFTP_ERR_ACCESS_VIOLATION); /* TFTP unknown request op */ /* no need to use tftp_cleanup_wr because no "tftp_connection_args" struct has been malloc'd */ udp_remove(upcb); break; }这里当STM32接收到写操作请求时,通过tftp_extract_filename函数把文件名读出来。接下来通过tftp_process_write函数来完成文件数据的传输:int tftp_process_write(struct udp_pcb *upcb, struct ip_addr *to, int to_port, char *FileName) { ... ... udp_recv(upcb, wrq_recv_callback, args); tftp_send_ack_packet(upcb, to, to_port, args->block); return 0; }设定数据传输回调函数后,根据TFTP协议,回复一个ACK,之后TFTP客户端开始传输文件数据,从而触发调用wrq_recv_callbackvoid wrq_recv_callback(void *_args, struct udp_pcb *upcb, struct pbuf *pkt_buf, struct ip_addr *addr, u16_t port) { tftp_connection_args *args = (tftp_connection_args *)_args; int n = 0; if (pkt_buf->len != pkt_buf->tot_len) { return; } /* Does this packet have any valid data to write? */ if ((pkt_buf->len > TFTP_DATA_PKT_HDR_LEN) && (tftp_extract_block(pkt_buf->payload) == (args->block + 1))) { /* 在这里处理接收到的数据pkt_buf->payload */ /* update our block number to match the block number just received */ args->block++; /* update total bytes */ (args->tot_bytes) += (pkt_buf->len - TFTP_DATA_PKT_HDR_LEN); /* This is a valid pkt but it has no data. This would occur if the file being written is an exact multiple of 512 bytes. In this case, the args->block value must still be updated, but we can skip everything else. */ } else if (tftp_extract_block(pkt_buf->payload) == (args->block + 1)) { /* update our block number to match the block number just received */ args->block++; } /* SEndTransferthe appropriate ACK pkt (the block number sent in the ACK pkt echoes * the block number of the DATA pkt we just received - see RFC1350) * NOTE!: If the DATA pkt we received did not have the appropriate block * number, then the args->block (our block number) is never updated and * we simply sEndTransfera "duplicate ACK" which has the same block number as the * last ACK pkt we sent. This lets the host know that we are still waiting * on block number args->block+1. */ tftp_send_ack_packet(upcb, addr, port, args->block); /* If the last write returned less than the maximum TFTP data pkt length, * then we've received the whole file and so we can quit (this is how TFTP * signals the EndTransferof a transfer!) */ if (pkt_buf->len < TFTP_DATA_PKT_LEN_MAX) { tftp_cleanup_wr(upcb, args); pbuf_free(pkt_buf); } else { pbuf_free(pkt_buf); return; } }OK!至此STM32就完成了整个TFTP协议文件的接收。3.2、保存文件数据
接收到完整的文件数据之后,我们需要把数据写到STM32的FLASH中,保存起来。
由于STM32内存较小,不可能开辟一个大的内存空间把文件数据保存起来再写到FLASH,
所以需要边接收边写FLASH。
首先在接收到写操作请求后,把存储区域的FLASH擦除:
case TFTP_WRQ: /* TFTP WRQ (write request) */ 。 ... ... FlashDestination = HtmlDataAddress; /* Erase the needed pages where the user application will be loaded */ /* Define the number of page to be erased */ NbrOfPage = FLASH_PagesMask(HtmlTotalSize);//擦除HTML区域 /* Erase the FLASH pages */ FLASH_Unlock(); for (EraseCounter = 0; (EraseCounter < NbrOfPage) && (FLASHStatus == FLASH_COMPLETE); EraseCounter++) { FLASHStatus = FLASH_ErasePage(HtmlSizeAddress + (PageSize * EraseCounter)); } FLASH_Lock();在文件数据传输过程中,把<=512BYTE的数据写到FLASH:filedata = http://www.mamicode.com/(uint32_t)pkt_buf->payload + TFTP_DATA_PKT_HDR_LEN;>到这里,就实现了STM32接收TFTP客户端传输的文件数据,并保存到FLASH地址为FlashDestination的区域中。3.3、演示操作
将通信板连接到与电脑在同一局域的路由器,并正确配置好IP信息。在电脑端打开软件Tftpd32.exe:
点击“上传”按键,就会把文件html.bin文件发送到STM32通信板:
可以在STM32通信板中把文件内容读出来使用,在下一篇博客物联网WEB开发中会使用TFTP传输HTML文件。4、TFTP的应用
TFTP主要是实现文件传输,在固件升级、程序调试中极大提高效率,有重要的意义。
在WEB的应用开发中会体会到其强大的作用。欢迎关注下一篇关于STM32的WEB开发的博客。
STM32物联网之TFTP文件传输