[STM32F746G-DISCO] TCP & UDP echo server

아래 테스트는 STM32CubeIDE 1.7.0/STM32Cube_FW_F7_V1.16.1를 사용하여 테스트 되었습니다.

STM32F746G-DISCO 보드용으로 제공되는 lwIP 예제가 적어서 STM32756G_EVAL에서 제공되는 예제를 살펴보니 다양한 lwIP 예제가 제공되고 있었고 이를 참고하여 TCP & UDP echo server 테스트를 해 보았습니다.
(참고 예제 : STM32Cube_FW_F7_V1.16.1/Projects/STM32756G_EVAL/Applications/LwIP/LwIP_UDPTCP_Echo_Server_Netconn_RTOS)

새 프로젝트를 생성 후 DMA2D/ETH/FMC/FREERTOS/GPIO/LTDC/LWIP/NVIC/RCC/SYS/USART1을 설정하였습니다.

ETH 설정은 아래와 같이 기본값을 적용하였습니다.

lwIP의 대부분의 값은 기본값을 사용하였으며 테스트에 불필요한 HTTPD/SNMP/SNTP/SMTP/MDNS/TFTP 기능은 disable로 설정하였습니다.

FREERTOS는 CMSIS_V1 인터페이스의 기본 설정을 사용하였습니다.

FREERTOS의 기본 thread의 StartDefaultTask는 아래와 같이 적용하였습니다.

void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  /* init code for LWIP */
  //MX_LWIP_Init();
  /* USER CODE BEGIN 5 */
  BSP_Config();

  /* Create tcp_ip stack thread */
  tcpip_init(NULL, NULL);

  /* Initialize the LwIP stack */
  Netif_Config();

  /* Initialize tcp echo server */
  tcpecho_init();

  /* Initialize udp echo server */
  udpecho_init();

  /* Notify user about the network interface config */
  User_notification(&gnetif);

  osThreadDef(DHCP, DHCP_thread, osPriorityBelowNormal, 0, configMINIMAL_STACK_SIZE * 2);
  osThreadCreate (osThread(DHCP), &gnetif);

  /* Infinite loop */
  for(;;) {
  	osDelay(1);
  }
  /* USER CODE END 5 */
}

default thread에서 DHCP thread를 생성하는데 관련 부분은 이전과 마찬가지로 수동 IP 할당하는 부분은 삭제하였고, 동적 IP 할당인 DHCP 관련만 적용하였습니다.

void BSP_Config(void)
{
  BSP_LCD_Init();

  /* Initialize the LCD Layers */
  BSP_LCD_LayerDefaultInit(1, LCD_FB_START_ADDRESS);

  /* Set LCD Foreground Layer  */
  BSP_LCD_SelectLayer(1);

  BSP_LCD_SetFont(&LCD_DEFAULT_FONT);

  /* Initialize LCD Log module */
  LCD_LOG_Init();

  /* Show Header and Footer texts */
  LCD_LOG_SetHeader((uint8_t *)"TCP UDP Server Netconn API");
  LCD_LOG_SetFooter((uint8_t *)"STM32F746G-DISCO board");

  LCD_UsrLog ("  State: Ethernet Initialization ...\n");
}

void Netif_Config(void)
{
  ip_addr_t ipaddr;
  ip_addr_t netmask;
  ip_addr_t gw;

  ip_addr_set_zero_ip4(&ipaddr);
  ip_addr_set_zero_ip4(&netmask);
  ip_addr_set_zero_ip4(&gw);

  netif_add(&gnetif, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL, &ethernetif_init, &tcpip_input);

  /*  Registers the default network interface. */
  netif_set_default(&gnetif);

  if (netif_is_link_up(&gnetif))
  {
    /* When the netif is fully configured this function must be called.*/
    netif_set_up(&gnetif);
  }
  else
  {
    /* When the netif link is down this function must be called */
    netif_set_down(&gnetif);
  }
}

void User_notification(struct netif *netif)
{
  if (netif_is_up(netif))
  {
    /* Update DHCP state machine */
    DHCP_state = DHCP_START;
  }
  else
  {
    /* Update DHCP state machine */
    DHCP_state = DHCP_LINK_DOWN;
    LCD_UsrLog ("The network cable is not connected \n");
  }
}

void DHCP_thread(void const * argument)
{
  struct netif *netif = (struct netif *) argument;
  ip_addr_t ipaddr;
  ip_addr_t netmask;
  ip_addr_t gw;
  struct dhcp *dhcp;
  uint8_t iptxt[20];

  for (;;)
  {
    switch (DHCP_state)
    {
    case DHCP_START:
      {
        ip_addr_set_zero_ip4(&netif->ip_addr);
        ip_addr_set_zero_ip4(&netif->netmask);
        ip_addr_set_zero_ip4(&netif->gw);
        dhcp_start(netif);
        DHCP_state = DHCP_WAIT_ADDRESS;
        LCD_UsrLog ("  State: Looking for DHCP server ...\n");
      }
      break;

    case DHCP_WAIT_ADDRESS:
      {
        if (dhcp_supplied_address(netif))
        {
          DHCP_state = DHCP_ADDRESS_ASSIGNED;

          sprintf((char *)iptxt, "%s", ip4addr_ntoa((const ip4_addr_t *)&netif->ip_addr));
          LCD_UsrLog ("IP address assigned by a DHCP server: %s\n", iptxt);
        }
        else
        {
          dhcp = (struct dhcp *)netif_get_client_data(netif, LWIP_NETIF_CLIENT_DATA_INDEX_DHCP);

          /* DHCP timeout */
          if (dhcp->tries > MAX_DHCP_TRIES)
          {
            DHCP_state = DHCP_TIMEOUT;

            /* Stop DHCP */
            dhcp_stop(netif);

            /* Static address used */
            IP_ADDR4(&ipaddr, IP_ADDR0 ,IP_ADDR1 , IP_ADDR2 , IP_ADDR3 );
            IP_ADDR4(&netmask, NETMASK_ADDR0, NETMASK_ADDR1, NETMASK_ADDR2, NETMASK_ADDR3);
            IP_ADDR4(&gw, GW_ADDR0, GW_ADDR1, GW_ADDR2, GW_ADDR3);
            netif_set_addr(netif, ip_2_ip4(&ipaddr), ip_2_ip4(&netmask), ip_2_ip4(&gw));

            sprintf((char *)iptxt, "%s", ip4addr_ntoa((const ip4_addr_t *)&netif->ip_addr));
            LCD_UsrLog ("DHCP Timeout !! \n");
            LCD_UsrLog ("Static IP address: %s\n", iptxt);
          }
        }
      }
      break;
  case DHCP_LINK_DOWN:
    {
      /* Stop DHCP */
      dhcp_stop(netif);
      DHCP_state = DHCP_OFF;
    }
    break;
    default: break;
    }

    /* wait 250 ms */
    osDelay(250);
  }
}

TCP/UDP echo server 관련 소스는 tcpecho.c 와 udpecho.c 파일을 그대로 가져다 사용하였습니다.

TCP/UDP echo 테스트를 하기 위해서는 echotool이라는 프로그램이 필요한데 아래 github에서 다운로드를 받습니다.

GitHub - PavelBansky/EchoTool: Command line echo server and client for Windows, designed according to RFC 862 specification for

TCP/UDP echo server 예제의 기본적인 동작은 아래 그림과 같이 동작됩니다.

STM32F746G-DISCO에서 TCP/UDP echo server를 실행하여 메시지 수신 대기를 한 후 PC에서 echotool을 사용하여 TCP/UDP Client 모드에서 'Testing LwIP TCP/UDP echo server' 메시지를 Server인 STM32F746G-DISCO로 송신하면 Server단에서는 이 수신된 메세지는 다시 Client로 재전송을 하는 구조로 동작됩니다.

PC Client에서 아래 명령어를 사용하여 TCP/UDP 메시지를 Server로 전송합니다

TCP 명령어 : echotool IP_address /p tcp /r 7 /n 3 /t 2 /d Testing LwIP TCP echo server UDP 명령어 : echotool IP_address /p udp /r 7 /l 7 /n 3 /t 2 /d Testing LwIP UDP echo server

Statistics를 보면 정상적으로 TCP/UDP 모두 총 송신 3회에 수신 3회가 된것을 확인 할 수 있습니다.

Client에서 TCP/UDP 명령어를 각 각 3회씩 전송시 Server에서는 아래와 같이 TCP 3회 및 UDP 3회의 수신 메시지를 확인 할 수 있습니다.

메시지는 아래 제공되는 netbuf API중 netbuf_data 함수를 참고하여 버퍼를 dump 받은 후 확인하였습니다.

TCP/UDP 프로토콜을 사용하여 메시지 echo 테스트가 정상적으로 동작됨을 확인해 보았습니다.