关于LWIP协议栈连续多次tcp_write后失败的解决过程

妖狐艹你老母 2022-09-27 07:06 699阅读 0赞

前段时间一直在调试lwip协议栈的问题，在stm32F107上实现一个C/S 架构的通信程序。项目初期的时候设计的是B/S架构的控制，然后在使用过程中发现了些限制，因为芯片自身的RAM有限，所以跑B/S的server端略显压力，为了处理类似动态网页内容，开辟一个5K的缓冲区，然后一次tcp\_write就可以将内容发送给浏览器了，当然网页内容也是比较简单，考虑到后续可能会有更多的数据处理，故决定开发一个C/S架构的控制。

上位机client倒是没什么太多可说的，自己封装下基本的winsock操作。考虑到用TCP协议传输简单地封装了下数据封包和拆包的协议，然后MFC作为图形界面。在stm32端主要采用lwip的RAW API，然后利用callback的方式处理接收上位机命令、数据后的处理，初始化服务器的代码如下：

void Server\_init(void)

struct tcp\_pcb \*pcb;

pcb = tcp\_new(); // 动态创建一个pcb

tcp\_bind(pcb, IP\_ADDR\_ANY, 8082); // 绑定端口8082

pcb = tcp\_listen(pcb); // 开始监听

tcp\_accept(pcb, Server\_accept); // accept成功时的回调函数

然后在Server\_accept中也主要是初始化一些回调函数，

static err\_t Server\_accept(void \*arg, struct tcp\_pcb \*pcb, err\_t err)

tcp\_err(pcb, Server\_conn\_err); // 错误时的回调函数

tcp\_recv(pcb, Server\_recv); // 接收到数据后的回调函数

tcp\_sent(pcb, Server\_sent); // tcp\_write数据成功发送后的回调函数

gRemoteIp = pcb->remote\_ip; // 获取远程客户端的地址

return ERR\_OK;

最重要的函数就是Server\_recv()了，在这个函数中，根据客户端不同的命令，然后处理相应的数据发送给客户端，但这是问题就暴露出来了。截取一段发送数据的简化代码：

for(i = 0; i < WMFlag.WM\_Record\_Num; ++i) \{

SendCharBuff(pcb, WMTempData, strlen(WMTempData), PT\_TEXT);

其中SendCharBuff主要是调用tcp\_write函数，这个当WM\_Record\_Num这个数值很大时，客户端总是接收不全，后来经过反复地进行实验发现，然来是tcp\_write这个函数在循环到12次的时候会返回ERR\_MEM的内存错误，这个问题让我百思不得其解，然后通过网上的一些资料，很多人说是lwip协议栈有BUG，然后我姑且相信了这个结论，但是有BUG也得继续调呀。于是便想到了winsock里面有个WSAGetLastError()这个函数，但是lwip里面却没有，网上找了找说可以开启lwip的调试功能，于是乎就开始设置lwip的调试功能了。

关于开启LWIP的调试功能主要的设置如下：

1、 在src/include/lwip目录中找到debug.h这个文件，然后在里面添加如下代码

// Add By 风格独特 2012-06-28

// 增加串口调试功能

// 声明外部的USART2\_Printf串口输出调试信息函数

extern void USART2\_Printf(const char \*format, ...);

// 定义格式化内容的宏

// PS 通过调试这个宏发现了以前不知道的一个小知识，那就是字符串可以这样表示

// “aaaa” “bbb” == “aaaabbb”

\#define U8\_F "c"

\#define S8\_F "c"

\#define X8\_F "x"

\#define U16\_F "u"

\#define S16\_F "d"

\#define X16\_F "x"

\#define U32\_F "u"

\#define S32\_F "d"

\#define X32\_F "x"

// 设置调试的宏，注释这个宏可以关闭调试功能

\#define LWIP\_DEBUG

\#define LWIP\_PLATFORM\_DIAG(x) USART2\_Printf x

// Add End

2、 在src/include/lwip目录中找到opt.h这个文件，然后找到如下代码

\#ifndef TCP\_OUTPUT\_DEBUG

\#define TCP\_OUTPUT\_DEBUG LWIP\_DBG\_OFF

\#endif

其中将LWIP\_DBG\_OFF改为LWIP\_DBG\_ON，即开启了TCP\_OUT\_DEBUG的调试，当然如果想开启其他的调试输出，就可以将相应的地方改为LWIP\_DBG\_ON即可。

3、 实现USART2\_Printf这个函数，代码如下

void USART2\_Printf(const char \*format,...)

int iOutLen;

char buf\[256\];

va\_list arg\_ptr;

va\_start(arg\_ptr, format);

iOutLen = vsprintf(buf, format, arg\_ptr);

va\_end(arg\_ptr);

USART\_SendStr(buf, iOutLen);

开启调试后得到如下的调试输出信息：

tcp\_enqueue: 12 (after enqueued)

tcp\_write(pcb=20009c1c, data=08003a24, len=6, apiflags=1)

tcp\_enqueue(pcb=20009c1c, arg=08003a24, len=6, flags=0, apiflags=1)

tcp\_enqueue: queuelen: 12

tcp\_enqueue: too long queue 12 (max 12)

tcp\_output\_segment: 6848:6920

State: ESTABLISHED

可以看出在tcp\_enqueue第12次的时候输出了too long queue 12 (max 12)，超出最大的列队次数，于是在工程中搜索too long queue这句话，在tcp\_out.c文件中找到了如下代码：

if ((queuelen > TCP\_SND\_QUEUELEN) || (queuelen > TCP\_SNDQUEUELEN\_OVERFLOW)) \{

LWIP\_DEBUGF(TCP\_OUTPUT\_DEBUG | 2, ("tcp\_enqueue: queue too long %"U16\_F" (%"U16\_F")\\n", queuelen, TCP\_SND\_QUEUELEN));

goto memerr;

然后发现TCP\_SND\_QUEUELEN的值为12，跟到TCP\_SND\_QUEUELEN的定义代码：

\#define TCP\_SND\_BUF (2\*TCP\_MSS) // 发送缓冲区，为两个MSS的大小

// 此参数限制了tcp\_write的次数，系数默认为6， 改为3000

\#define TCP\_SND\_QUEUELEN (3000 \* TCP\_SND\_BUF)/TCP\_MSS

于是将那个默认的系数由6改为3000，再次测试时发现可以连续tcp\_write超过12次了，于是解决了tcp\_write的连续多次调用后失败的问题。

最后补充一下tcp\_write这个函数的最后一个参数的说明，该函数的声明如下

err\_t tcp\_write(struct tcp\_pcb \*pcb, void \*dataptr, u16\_t len, u8\_t copy);

其中第四个参数是一个copy参数，当为0时为不拷贝数据，也就是在dataptr所指的缓冲区里面发送数据，因为调用tcp\_write成功后数据并不会立即发送，所以要确保dataptr所指的缓冲区内容保持不变，如果调用tcp\_write成功后，再改变dataptr缓冲区可能就会和预期发送的数据不相符，当时我也碰到过这个问题，后来将最后的参数改为1，为1时即拷贝缓冲区内容，当执行tcp\_write时，会将dataptr所指向的缓冲区内容先拷贝到发送的缓冲区中，这样的话执行tcp\_write之后再改变dataptr所指的内容是不影响数据的正确发送的。