TCP/UDP

lwIP Socket API

前置阅读：STA 连接

学习目标

• 理解 lwIP Socket API 与标准 POSIX Socket 的一致性——在 WS63 上写 TCP/UDP 代码与 Linux 上几乎一样
• 掌握 TCP Client/Server 和 UDP 通信的标准 Socket 调用链
• 理解 lwIP 在嵌入式环境下的资源限制（Socket 数量、缓冲区大小）
• 能够在 WS63 上实现 TCP/UDP 数据通信

基本概念

lwIP 在 WS63 上的定位

lwIP 是轻量级 TCP/IP 协议栈。WS63 通过 WiFi STA 或 CHBA 获取 IP 后，应用层通过标准 Socket API 通信。

对比项	WS63 lwIP	Linux
Socket 数量	8~16（CONFIG_LWIP_MAX_SOCKETS）	数千
TCP 缓冲	几 KB（Kconfig 可调）	默认 128KB+
API 兼容	标准 BSD Socket	标准 BSD Socket

TCP vs UDP 在 IoT 场景的选择

对比项	TCP	UDP
可靠性	可靠有序	不可靠，可能丢包/乱序
连接	需建立连接	无连接
延迟	较高（握手+ACK）	低
典型场景	传感器配置、固件下载、MQTT	实时数据上报、局域网发现、CoAP

通信流程

TCP Client：socket() → connect() → send()/recv() → close()

UDP：socket() → sendto()/recvfrom() → close()

涉及 API

API	用途
socket(AF_INET, SOCK_STREAM / SOCK_DGRAM, 0)	创建 TCP/UDP socket
connect() / bind() / listen() / accept()	TCP 连接建立
send() / recv()	TCP 收发
sendto() / recvfrom()	UDP 收发
close()	关闭 socket

案例说明

做什么

• TCP Client：WS63 连接 PC 上的 TCP Server → 发送 "hello" → 接收回复
• UDP：WS63 向 PC 发送 UDP 数据包 → PC 接收并显示

关键配置

参数	默认值	说明
CONFIG_LWIP_MAX_SOCKETS	8	最大 Socket 数量
CONFIG_LWIP_TCP_SND_BUF	4KB	TCP 发送缓冲
CONFIG_LWIP_TCP_RCV_BUF	4KB	TCP 接收缓冲

代码详解

TCP Client 标准流程

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

struct sockaddr_in server = {
    .sin_family = AF_INET,
    .sin_port = htons(8080)
};
inet_pton(AF_INET, "192.168.1.100", &server.sin_addr);

connect(sock, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));

char *msg = "hello";
send(sock, msg, strlen(msg), 0);

char buf[256];
int len = recv(sock, buf, sizeof(buf), 0);

close(sock);

UDP 收发

int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

struct sockaddr_in dest = {
    .sin_family = AF_INET,
    .sin_port = htons(9090)
};
inet_pton(AF_INET, "192.168.1.100", &dest.sin_addr);

char *data = "sensor: 25.5C";
sendto(sock, data, strlen(data), 0,
       (struct sockaddr *)&dest, sizeof(dest));

char buf[256];
struct sockaddr_in from;
socklen_t from_len = sizeof(from);
int len = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf), 0,
                   (struct sockaddr *)&from, &from_len);

close(sock);

常见错误处理

错误	原因	处理
connect() 超时	服务器不可达	重试 3 次后报错
send() 返回 -1	连接已断开	重连后重发
recv() 返回 0	对端正常关闭	关闭 socket，清理资源

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