STM32F4板子使用LWIP进行组播收发数据的完整过程，附代码

开发环境：

硬件板卡： STM32F427ZITx

网卡：DP83848

LWIP版本：V3.2

最近要使用LWIP协议实现组播，由于此前并不知道这个板卡，对嵌入式也不算熟悉，平时还有其他的任务，前前后后忙了近两个月，后来发现实现过程非常简单，下面介绍我的实现过程。

首先，使用STM32F4时不用完全自己搭建环境的，到官网下载类似于stsw-stm32070.zip的文件包，里面包含了多个典型的Keil uVision工程，配置一下就能用。这个过程改天再写个文档。

在Kei工程中配置组播的过程可以分为三步：配置LWIP，启动组播；编写组播实现代码；调用。

Step1.首先配置LWIP，启动组播功能

修改lwipopts.h 文

#define LWIP_IGMP 1

在lwip初始化后调用

2.配置组播计时器

在 netconf.c文件靠前的位置添加变量，大约在该文件的第70行左右，代码如下所示。

#ifdef LWIP_IGMP

uint32_t IGMPTimer=0;

#endif

然后在该文件的#ifdef USE_DHCP前面，大约在第180行的位置添加igmp计时器调用代码：

#if LWIP_IGMP

if(localtime-IGMPTimer>=IGMP_TMR_INTERVAL)

{

IGMPTimer=localtime;

igmp_tmr();

}

#endif

编译，如果能正确编译，并且在编译过程中看到编译igmp.c文件，说明配置基本成功了。

Step2：编写组播实现代码

添加两个文件，multicast.h和multicast.c文件。废话少说，先上代码：

multicast.h文件的代码为：

#ifndef __MULTICAST__H
#define __MULTICAST__H

#include "stm324xg_eval_sdio_sd.h"

#include "lwip/udp.h"
#include "lwip/pbuf.h"
#include "lwip/igmp.h"

/*port */
#define UDP_MULTICASE_RECV_PORT 1178    // multicast port for recive
#define UDP_MULTICASE_SEND_PORT 1180   // multicast port for send

#define  LWIP_DEMO_BUF     2048

#endif

其中 UDP_MULTICASE_RECV_PORT 1178 是板子接收组播的端口，UDP_MULTICASE_SEND_PORT 1180 是 板子对外发送组播的端口

multicast.c的代码为：

#include "multicast.h"

struct udp_pcb* udp_server_multi_pcb;//组播PCB控制块
struct ip_addr ipgroup_rev,ipgroup_send;

u16 lwip_demo_buf_len = 0;
u8_t lwip_demo_buf[LWIP_DEMO_BUF];

//UDP发送
void multicast_send_data(unsigned char * data,unsigned short len)
{
struct pbuf *p = pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT,len, PBUF_RAM);

memcpy(p->payload, data, len);

udp_sendto(udp_server_multi_pcb, p,(struct ip_addr *) (&ipgroup_send),UDP_MULTICASE_SEND_PORT);//1180

pbuf_free(p);

}

//组播接收，回调函数
void udp_server_rev(void* arg,struct udp_pcb* upcb,struct pbuf* p,struct ip_addr*addr ,u16_t port){

int i,j;

if(p!=NULL){
if((p->tot_len)>=LWIP_DEMO_BUF){         //如果长度过长则额外处理
memcpy(lwip_demo_buf,p->payload,LWIP_DEMO_BUF);
lwip_demo_buf_len = LWIP_DEMO_BUF;
}else{
memcpy(lwip_demo_buf,p->payload,p->tot_len);
lwip_demo_buf_len = p->tot_len;
}

for(i=0;i<p->tot_len;i++)//测试组播时，有时候即使没发出去也可能显示收到，因此，我这里将收到的数据加2，以作区分
{
printf("%02x  ",lwip_demo_buf[i]);
lwip_demo_buf[i]=lwip_demo_buf[i]+2;
}

printf("\n");

}
}

void Multicast_Config()
{
int i;
IP4_ADDR(&ipgroup_rev, 230,1,1,11);//用于接收组播的地址
IP4_ADDR(&ipgroup_send, 230,12,2,22);//用于发送组播的地址

igmp_joingroup(IP_ADDR_ANY,(struct ip_addr *)(&ipgroup_rev));//只需要将接收地址放入igmp组，发送的不需要

udp_server_multi_pcb = udp_new();

if(udp_server_multi_pcb!=NULL){

udp_bind(udp_server_multi_pcb,IP_ADDR_ANY,UDP_MULTICASE_RECV_PORT);//组播接收地址1178

udp_recv(udp_server_multi_pcb,udp_server_rev,NULL);//

}

}
//测试发送的方法
void UDP_Send()
{
multicast_send_data(lwip_demo_buf,lwip_demo_buf_len);
}

Step3：调用

在主函数main.c下添加#include "multicast.h"引用

并在main()函数中的while循环的前面添加组播配置方法

Multicast_Config();

添加成功后板子就能接收组播了。

如果想测试发送，则直接调用UDP_Send()方法即可。我为了进行长时间测试，直接在stm32f4xx_it.c文件的TIM2_IRQHandler中添加了调用，这样可以使得板子每隔一秒就发送一次。该函数的代码为：

void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
if(flash==1)
{
STM_EVAL_LEDOff(LED1);
flash=0;
}
else
{
STM_EVAL_LEDOn(LED1);
flash=1;
}
UDP_Send();
}

}

解释

接收的持续监听是如何进行

上述代码有两点让人不太明确，也是起初一直让我迷糊的地方：1组播到底是如何接收的？2如何实现收发同步。
在《LwIP协议深度剖析与实战演练》一书的16.3给了一个组播的例子。代码如下。如果了解高级编程语言，这个例子非常易懂，但是其前提是必须配置好一个操作系统，目前常用的是FreeOST和uosII,但是在板子上配置这个系统要做很多工作，我曾花了近半个月来配置，后来发现根本不需要这么做。

void lwip_demo(void *pdata)
{
struct netconn *conn;
struct ip_addr local_addr,group_addr,remote_addr;

lwip_init_task();
EnableMacInt();

IP4_ADDR(&local_addr,192,168,1,37);
IP4_ADDR(&group_addr,233,0,0,6);
IP4_ADDR(&remote_addr,192,168,1,78);

conn=netconn_new(NETCONN_UDP);

netconn_bind(conn,NULL,9090);
netconn_join_leave_group(conn,&group_addr,&local_addr,NETCONN_JOIN);

while(1)
{
struct netbuf *inbuf;
inbuf = netconn_recv(conn);
if(inbuf!=NULL)
{
netconn_sendto(conn,inbuf,&remote_addr,8080);
netbuf_delete(inbuf);
}
}
netconn_delete(conn);
}

在无操作系统的环境下使用组播的关键在于前面我们提到的添加igmp_tmr()的调用，它能保证板子可以在一定的周期内监听网络上发来的组播流。如果你对嵌入式编程很熟悉，这一点不难理解，如果像我一样习惯了高级编程语言的风格，会一直想不明白。

如何实现收发同步进行

上面解决了接收的问题，那如何发送呢？并且如何保证收发能同步进行呢？其实发送更为简单，只要你配置好UDP环境，将单播地址换成组播地址就能发送，这里的关键在于Multicast_Config()中的配置。

开始我一直在想是否需要写两个配置函数，一个同事坚持认为应该建立两个pcb，一个用于收，一个用于发，但是测试发现根本不需要，只要为pcb添加两个组播地址就行了。
IP4_ADDR(&ipgroup_rev, 230,1,1,11);用来配置接收组播的地址，为了能收到数据，还需要将其添加到igmp_joingroup组中。然后将其与udp_server_multi_pcb绑定，最后在回调函数中执行。这几个函数包涵了大量的底层操作，感兴趣的话可以看看LWIP的源代码。
IP4_ADDR(&ipgroup_send, 230,12,2,22)用来配置发送组播的地址，multicast_send_data()用来发送，具体请参考代码。

测试

我的测试如下图所示：左侧是我发送数据，右侧为接收，我的设置是接收一次后每隔一秒发送一次，因此可以看到大量的接收信息。

完善

上述代码还有一些不足的，一个是一次不能收发比较大的数据，测试发现，一次收发1KB的字节都不行，这个我调试完成后再补充。另一个是缺少业务控制逻辑，其实这个已经很简单了，只要添加一个bool变量，接收到新数据是置为1，发送了之后置为0即可灵活地控制数据收发，进而封装到你的业务逻辑中。

感谢

虽然STM32用的比较多，LWIP也用的比较多，但是如何实现组播，网络的材料比较杂乱，含金量实在很低，梳理出上面的内容花了我很长的时间。不过，在此特别感谢lutao614http://bbs.csdn.net/topics/391894501，我曾两次和他交流，他为了明确方向给了很大的帮助，并且无私地将自己的代码给我看，特此表示感谢。