/* * 模块名称：Network Socket Core * 模块功能：BSD Socket API 核心实现，包含 Socket 管理、状态机、消息队列（线程安全）、事件处理、数据收发等功能，底层调用 CH395F 驱动 * 适用平台：STM32F407ZGTx + CH395F 以太网芯片 * 作者：王建锋 * 创建日期：2026-07-18 * 修改记录： * 2026-07-18 王建锋 创建初始版本 * 2026-07-19 王建锋 添加消息队列线程安全机制，替换 xQueueCreate 为 CubeMX osMessageQueue */ #include #include #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #include "cmsis_os.h" #include "net_socket.h" #include "ch395f.h" #include "main.h" /* * 调试输出配置 */ #define DBG_TAG "[NET]" #include "dbg_log.h" /* * 私有宏定义区 */ #define NET_PHY_CHECK_INTERVAL_MS 5000U /* PHY 状态定期检查间隔（ms） */ /* * 全局变量定义区 - 尽量避免使用全局变量 */ static net_sock_t s_net_socks[NET_MAX_SOCKETS]; /* Socket 控制块数组 */ static int s_net_errno = 0; /* 最后错误码 */ static uint8_t s_net_initialized = 0; /* 初始化标志 */ static uint8_t s_local_ip[4]; /* 本机 IP 缓存（网络序，net_getsockname 用） */ static uint16_t s_dynamic_port = 49152; /* 动态端口分配起始值 */ /* * 消息队列 - 线程安全核心 * 外部任务通过 net_send/net_recv/net_close 等 API 将请求放入队列， * netTask 调用 net_process_messages() 串行处理所有 CH395F 操作 * 由 CubeMX 在 MX_FREERTOS_Init()（osKernelInitialize 之后）中创建 */ extern osMessageQueueId_t netMsgQueueHandle; /* CubeMX 生成的消息队列句柄 */ /* * 私有函数声明区 */ static int alloc_socket(void); static void handle_connect_event(net_sock_t *p_sock); static void handle_disconnect_event(net_sock_t *p_sock); static void handle_recv_event(net_sock_t *p_sock); static void handle_send_event(net_sock_t *p_sock); static void handle_timeout_event(net_sock_t *p_sock); static void fire_event(net_sock_t *p_sock, net_event_t event); static void parse_ip_string(const char *str, uint8_t *ip_arr); static int net_send_locked(net_sock_t *p_sock, const void *buf, int len); static int net_recv_locked(net_sock_t *p_sock, void *buf, int len, int flags); static int net_close_locked(net_sock_t *p_sock); static int net_accept_locked(int sockfd, struct net_sockaddr *addr, int *addrlen); /* * 函数功能：网络子系统初始化（配置 CH395F + 启用多连接模式） * 入口参数：ip - IP 地址字符串 "192.168.1.100"，NULL 使用 DHCP 自动获取 const char * * mask - 子网掩码字符串 "255.255.255.0"，NULL 使用默认值 const char * * gateway - 网关地址字符串 "192.168.1.1"，NULL 使用默认值 const char * * 返回值：0 - 初始化成功 int * -1 - 初始化失败（芯片检测/复位/协议栈初始化失败） int * 限定条件：SPI2 已正确初始化；netTask 尚未启动 * 函数说明：1. 检查 CH395F 芯片是否存在并复位 * 2. 启用 TCP Server 多连接模式（bit1=1），设置 TCP MSS、重传参数、KeepAlive 参数 * 3. 配置 IP/网关/子网掩码，或启用 DHCP * 4. 初始化 CH395F 协议栈并使能 PING 响应 */ int net_init(const char *ip, const char *mask, const char *gateway) { ch395f_status_t ret; DBG_INFO("net_init: start"); /* 清零 Socket 控制块 */ memset(s_net_socks, 0, sizeof(s_net_socks)); s_net_errno = 0; s_net_initialized = 0; DBG_INFO("net_init: queue=%p", (void *)netMsgQueueHandle); DBG_INFO("net_init: check_exist..."); /* 检查 CH395F 芯片 */ if (ch395f_check_exist() != CH395F_STATUS_OK) { DBG_ERROR("net_init: ch395f_check_exist FAILED"); s_net_errno = NET_ERR; return -1; } DBG_INFO("net_init: reset..."); /* 复位芯片 */ ch395f_reset(); DBG_INFO("net_init: set_fun_para..."); /* 启用单连接模式 + 手动关闭 Socket（bit3=1, bit1=0） * bit3=1: DISCONNECT/TIMEOUT 时不自动清空缓冲区，由软件排空数据后手动关闭 */ ch395f_set_fun_para(0x08); DBG_INFO("net_init: set_tcp_mss..."); /* 设置 TCP MSS */ ch395f_set_tcp_mss(1460); /* 设置 TCP 重传参数（必须在 INIT_CH395 之前调用*/ ch395f_set_retrans_count(8); /* 重传 8 次*/ ch395f_set_retrans_period(500); /* 每次间隔 500ms，总计 4s 重传窗口 */ /* 设置 TCP KeepAlive 参数（必须在 INIT_CH395 之前，单位 ms，必须为 500 的倍数，IDLE > INTVL�?*/ ch395f_set_keepalive_idle(60000); /* 空闲 60 秒后开始探测*/ ch395f_set_keepalive_intvl(5000); /* 5 秒探测一次*/ ch395f_set_keepalive_cnt(3); /* 最多探 3 次*/ /* 设置网络参数（必须在 INIT_CH395 之前调用 */ if (NULL != ip) { uint8_t ip_arr[4]; uint8_t mask_arr[4]; uint8_t gw_arr[4]; parse_ip_string(ip, ip_arr); parse_ip_string(mask, mask_arr); parse_ip_string(gateway, gw_arr); memcpy(s_local_ip, ip_arr, 4); ch395f_set_ip_addr(ip_arr); ch395f_set_gwip_addr(gw_arr); ch395f_set_mask_addr(mask_arr); } else { /* 启用 DHCP */ ch395f_set_dhcp(1); } /* 初始化 CH395F 协议栈（先不配置 buffer，测试默认值是否工作） */ ret = ch395f_init(); if (ret != CH395F_STATUS_OK) { s_net_errno = NET_ERR; return -1; } /* 使能 PING 响应 */ ch395f_ping_enable(1); s_net_initialized = 1; return 0; } /* * 函数功能：轮询 CH395F 中断状态，更新 Socket 连接状态并处理事件 * 返回值：本次轮询中发生事件的 Socket 数量 int >= 0 * 限定条件：s_net_initialized == 1；必须在 netTask 上下文中调用 * 函数说明：1. GPIO 轮询 CH395F INT# 引脚电平（低电平有效），无需 EXTI 中断 * 2. 读取 GET_GLOB_INT_STATUS_ALL（2 字节版）获取所有 Socket 的中断状态 * 3. 处理连接/断开/数据接收/发送完成/超时等事件，更新 Socket 状态机 * 4. RECV 中断为电平触发，每次 net_poll() 只处理一批中断，避免主循环饿死 */ int net_poll(void) { /* 本次轮询累计发生的事件数（连接/断开/接收/发送/超时各计 1） */ int event_count = 0; /* 全局中断状态寄存器值（CH395F GET_GLOB_INT_STATUS_ALL 为 16 位） */ uint16_t int_status; /* 防御性检查：尚未初始化则不处理任何中断，直接返回 */ if (!s_net_initialized) { return 0; } /* * 采用 do-while(0) 实现“单次批处理”： * 本函数每被调用一次只读取并处理一批中断，处理完立即返回，不循环等待， * 避免 RECV 电平中断导致主循环（如 echo）饿死。 * 循环体内部用 break 提前退出（INT# 无效或无中断时）。 */ do { /* * GPIO 轮询 INT# 引脚：低电平有效（有中断待处理）。 * 采用 GPIO 轮询而非 EXTI 边沿中断，仅当 INT# 为低电平时才读取状态，减少不必要 SPI 事务。 * 若 INT# 为高（无效），直接退出本次轮询。 */ if (HAL_GPIO_ReadPin(CH395_INT_GPIO_Port, CH395_INT_Pin) == GPIO_PIN_SET) { break; } /* 读取全局中断状态（2 字节）：读操作本身会清除 CH395F 中断并使其拉高 INT#， * 若此后仍有新中断，CH395F 会再次拉低 INT#，由下一次 net_poll() 处理 */ int_status = ch395f_get_glob_int_status_all(); /* 无有效中断（读到的状态为 0），提前退出 */ if (int_status == 0) { break; } /* 遍历所有 Socket，处理各自的中断 */ for (int i = 0; i < NET_MAX_SOCKETS; i++) { /* 取本 Socket 控制块（直接用数组下标，无需 net_get_sock 的越界判断） */ net_sock_t *p_sock = &s_net_socks[i]; /* 全局中断状态 bit4~bit11 分别对应 socket0~socket7 的中断标志， * 对应位为 0 说明该 Socket 无中断，跳过以节省时间 */ if (!(int_status & (1U << (i + 4)))) { continue; } /* 读取该 Socket 的中断状态寄存器（SINT） */ uint8_t sock_int = ch395f_get_sock_int_status(i); /* 连接建立事件：交给状态机处理（监听态/客户端/数据 Socket 分别处理） */ if (sock_int & CH395F_SINT_STAT_CONNECT) { handle_connect_event(p_sock); event_count++; } /* 连接断开事件：更新状态机并触发断开回调 */ if (sock_int & CH395F_SINT_STAT_DISCONNECT) { handle_disconnect_event(p_sock); event_count++; } /* 接收数据就绪事件：仅通知上层，实际数据由 net_recv_locked 读出（避免重复读 recv_len） */ if (sock_int & CH395F_SINT_STAT_RECV_OK) { handle_recv_event(p_sock); event_count++; } /* 发送完成事件：通知上层发送缓冲已空，可继续发送 */ if (sock_int & CH395F_SINT_STAT_SEND_OK) { handle_send_event(p_sock); event_count++; } /* 发送缓冲区空闲：置 send_ready 标志，唤醒等待发送的逻辑 */ if (sock_int & CH395F_SINT_STAT_SENBUF_FREE) { p_sock->send_ready = 1; } /* 超时事件：连接超时或收发超时，更新状态机 */ if (sock_int & CH395F_SINT_STAT_SOCK_TIMEOUT) { handle_timeout_event(p_sock); event_count++; } } /* * 处理完本批中断后退出 do-while(0)： * CH395F 的 RECV 中断为电平触发，只要接收缓冲区仍有数据就保持 INT# 低电平， * 若此处继续循环会反复处理 RECV 中断，导致主循环中的应用代码（如 echo 回显）得不到执行。 * 因此每次 net_poll() 只处理“一批”，剩余数据由主循环/recv 逻辑在后续轮询中读取。 */ } while (0); /* 返回本次累计发生的事件数量（0 表示无事件） */ return event_count; } /* * 函数功能：处理消息队列中的请求 * 限定条件：必须在 netTask 上下文中调用（独占 CH395F 和 s_net_socks 访问权） * 函数说明：每次调用处理一条消息。处理 send/recv 时内部会调用 net_poll() * 等待操作完成。处理完毕后通知调用方任务。 */ void net_process_messages(void) { net_msg_t msg; if (NULL == netMsgQueueHandle) { return; } while (osMessageQueueGet(netMsgQueueHandle, &msg, NULL, 0) == osOK) { switch (msg.type) { case NET_MSG_SEND: { net_sock_t *p_sock = net_get_sock(msg.sockfd); if (NULL == p_sock || p_sock->state != NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED) { msg.result = -1; } else { msg.result = net_send_locked(p_sock, msg.buf, msg.len); } break; } case NET_MSG_RECV: { net_sock_t *p_sock = net_get_sock(msg.sockfd); if (NULL == p_sock) { msg.result = -1; } else { msg.result = net_recv_locked(p_sock, msg.buf, msg.len, msg.flags); } break; } case NET_MSG_CLOSE: { net_sock_t *p_sock = net_get_sock(msg.sockfd); if (NULL == p_sock) { msg.result = -1; } else { msg.result = net_close_locked(p_sock); } break; } case NET_MSG_CONNECT: { msg.result = net_connect(msg.sockfd, (const struct net_sockaddr *)&msg.addr, msg.addrlen); break; } case NET_MSG_LISTEN: { msg.result = net_listen_locked(msg.sockfd, msg.flags); break; } case NET_MSG_ACCEPT: { struct net_sockaddr *p_addr = (struct net_sockaddr *)msg.buf; int addrlen = msg.len; int *p_addrlen = (NULL != p_addr && addrlen > 0) ? &addrlen : NULL; msg.result = net_accept_locked(msg.sockfd, p_addr, p_addrlen); break; } default: msg.result = -1; break; } xTaskNotify(msg.caller, (uint32_t)msg.result, eSetValueWithOverwrite); } } /* * 函数功能：创建 Socket，分配空闲 Socket 控制块并初始化状态 * 入口参数：domain - 地址族，仅支持 NET_AF_INET int * type - SOCK_STREAM(TCP) 或 SOCK_DGRAM(UDP) int * protocol - 通常为 0 int * 返回值：Socket 描述符 (0~7)，失败返回 -1 int * 限定条件：net_init() 已调用成功；s_net_initialized == 1 * 函数说明：自动分配一个空闲的 Socket 控制块（in_use=0），初始化为 CREATED 状态 */ int net_socket(int domain, int type, int protocol) { int sockfd; net_sock_t *p_sock; /* 参数检查*/ if (domain != NET_AF_INET) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } /* 分配空闲 Socket */ sockfd = alloc_socket(); if (sockfd < 0) { s_net_errno = NET_ERR_NOMEM; return -1; } p_sock = &s_net_socks[sockfd]; p_sock->ch395_sock = (uint8_t)sockfd; p_sock->type = (uint8_t)type; p_sock->state = NET_SOCK_STATE_CREATED; p_sock->in_use = 1; p_sock->send_ready = 1; return sockfd; } /* * 函数功能：绑定 Socket 到本地 IP 地址和端口号 * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 (0~7) int * addr - 本地地址结构体指针 const struct net_sockaddr * * addrlen - 地址结构体长度 int >= sizeof(struct net_sockaddr_in) * 返回值：0 - 绑定成功 int * -1 - 绑定失败（参数无效、Socket 未使用等） int * 限定条件：Socket 已通过 net_socket() 创建且未被其他操作占用；net_init() 已调用 * 函数说明：1. TCP Socket 仅记录本地端口，进入 BOUND 状态等待 listen * 2. UDP Socket（SOCK_DGRAM）立即打开 CH395F Socket 并配置为 Server 模式 * - Socket 4~7 需显式分配收发缓冲区 */ int net_bind(int sockfd, const struct net_sockaddr *addr, int addrlen) { net_sock_t *p_sock; const struct net_sockaddr_in *p_addr_in; /* 参数检�?*/ if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } p_sock = &s_net_socks[sockfd]; if (!p_sock->in_use) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == addr || addrlen < (int)sizeof(struct net_sockaddr_in)) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } p_addr_in = (const struct net_sockaddr_in *)addr; /* 设置本地端口（转换为主机序） */ p_sock->local_port = net_ntohs(p_addr_in->sin_port); /* port=0 时自动分配动态端口（49152~65535） */ if (p_sock->local_port == 0) { p_sock->local_port = s_dynamic_port; s_dynamic_port++; if (s_dynamic_port > 65535) { s_dynamic_port = 49152; } } /* UDP (SOCK_DGRAM): 直接在此打开 CH395F Socket */ if (p_sock->type == NET_SOCK_DGRAM) { uint8_t status; /* Socket 4-7 默认无收发缓冲，需显式分配 */ if (sockfd >= 4) { ch395f_set_send_buf((uint8_t)sockfd, 28, 2); ch395f_set_recv_buf((uint8_t)sockfd, 30, 2); } ch395f_set_proto_type((uint8_t)sockfd, CH395F_PROTO_TYPE_UDP); ch395f_set_sour_port((uint8_t)sockfd, p_sock->local_port); /* DesIP=0xFFFFFFFF UDP Server 模式（接受任意来源） */ { uint8_t broadcast[4] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF}; ch395f_set_des_ip((uint8_t)sockfd, broadcast); } ch395f_set_des_port((uint8_t)sockfd, 0); status = ch395f_open_socket((uint8_t)sockfd); if (status != CH395F_ERR_SUCCESS) { DBG_ERROR("sock%d open_socket FAIL: status=0x%02X (expected 0x00)", sockfd, status); s_net_errno = NET_ERR_BUSY; return -1; } p_sock->state = NET_SOCK_STATE_UDP_OPEN; } else { p_sock->state = NET_SOCK_STATE_BOUND; } return 0; } /* * 函数功能：启动 TCP Server 监听（内部版本，必须在 netTask 上下文调用） * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 (0~7) int * backlog - 数据 Socket 数量（0=单连接模式） int * 返回值：0 - 成功，-1 - 失败 int * 限定条件：sockfd 已绑定且为 TCP；netTask 上下文 */ int net_listen_locked(int sockfd, int backlog) { /* 取监听 Socket 控制块（直接下标访问，sockfd 已在上层 net_listen 校验过范围） */ net_sock_t *p_sock = &s_net_socks[sockfd]; /* CH395F 打开 Socket 的返回状态 */ uint8_t status; /* 合法性检查：Socket 必须已创建且为 TCP 流类型 */ if (!p_sock->in_use || p_sock->type != NET_SOCK_STREAM) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } /* 状态检查：仅允许在 BOUND（已 bind）或 CREATED（未 bind 直接用随机端口）状态下启动监听 */ if (p_sock->state != NET_SOCK_STATE_BOUND && p_sock->state != NET_SOCK_STATE_CREATED) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } /* 多连接模式（backlog > 0）：为数据 Socket 分配并初始化 CH395F 资源 */ if (backlog > 0) { /* 数据 Socket 编号范围：[NET_TCP_SERVER_DATA_SOCK_START, max_ds) */ int max_ds = NET_TCP_SERVER_DATA_SOCK_START + backlog; /* 越界保护：不超过 Socket 总数 */ if (max_ds > NET_MAX_SOCKETS) { max_ds = NET_MAX_SOCKETS; } /* 逐个配置数据 Socket，供后续 accept 时承接新连接 */ for (int ds = NET_TCP_SERVER_DATA_SOCK_START; ds < max_ds; ds++) { /* 以 4 块为单位划出该 Socket 的发送/接收缓冲（发送占前 2 块，接收占后 2 块） */ uint8_t base = (uint8_t)(ds * 4); ch395f_set_send_buf((uint8_t)ds, base, 2); ch395f_set_recv_buf((uint8_t)ds, base + 2, 2); /* 数据 Socket 监听同一本地端口，协议类型为 TCP */ ch395f_set_sour_port((uint8_t)ds, p_sock->local_port); ch395f_set_proto_type((uint8_t)ds, CH395F_PROTO_TYPE_TCP); /* 登记数据 Socket 控制块：标记已用、等待连接态、流类型、绑定硬件 Socket 号 */ s_net_socks[ds].in_use = 1; s_net_socks[ds].state = NET_SOCK_STATE_TCP_ACCEPT; s_net_socks[ds].type = NET_SOCK_STREAM; s_net_socks[ds].ch395_sock = (uint8_t)ds; s_net_socks[ds].send_ready = 1; /* 记录到监听 Socket 的数据 Socket 列表，供 net_accept_locked 查表 */ p_sock->data_socks[p_sock->data_sock_count++] = ds; } } /* * 配置监听 Socket 自身的缓冲： * - 单连接模式（backlog==0，通常用 Socket 0~3）：CH395F 默认缓冲已互不重叠，无需重设； * - 多连接模式（Socket 4~7 默认无收发缓冲）：显式按 4 块划分发送/接收缓冲。 */ if (backlog > 0) { uint8_t base = (uint8_t)(sockfd * 4); ch395f_set_send_buf((uint8_t)sockfd, base, 2); ch395f_set_recv_buf((uint8_t)sockfd, base + 2, 2); } /* 监听 Socket 协议类型为 TCP，并绑定本地端口 */ ch395f_set_proto_type(sockfd, CH395F_PROTO_TYPE_TCP); ch395f_set_sour_port(sockfd, p_sock->local_port); /* CH395F 关闭 Socket 后需延时才能重新打开（Trap 09），故失败重试最多 3 次 */ for (int open_try = 0; open_try < 3; open_try++) { status = ch395f_open_socket(sockfd); if (status == CH395F_ERR_SUCCESS) { break; /* 打开成功，退出重试 */ } ch395f_close_socket(sockfd); /* 打开失败先关闭，再延时后重试 */ HAL_Delay(500); } /* 3 次仍失败，返回错误 */ if (status != CH395F_ERR_SUCCESS) { s_net_errno = NET_ERR_BUSY; return -1; } /* 下发 TCP LISTEN 命令，进入监听状态 */ ch395f_tcp_listen(sockfd); /* 监听 Socket 进入 LISTENING 态 */ p_sock->state = NET_SOCK_STATE_LISTENING; /* 单连接模式标记为 standalone_accept：CONNECT 中断直接作用于本 Socket 自身 */ if (backlog == 0) { p_sock->standalone_accept = 1; } /* * 启动监听前清空各 Socket 及全局中断状态寄存器（读即清除）， * 避免历史残留/伪中断在监听刚开始时误触发连接或断开事件。 */ for (int j = 0; j < NET_MAX_SOCKETS; j++) { (void)ch395f_get_sock_int_status((uint8_t)j); } (void)ch395f_get_glob_int_status_all(); return 0; } /* * 函数功能：启动 TCP Server 监听（线程安全版本，通过消息队列委托给 netTask） * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 int * backlog - 数据 Socket 数量 int * 返回值：0 - 成功，-1 - 失败 int * 限定条件：net_init() + MX_FREERTOS_Init() 已执行；必须在任务上下文中调用 * 函数说明：通过消息队列委托给 netTask，确保 SPI 串行化 */ int net_listen(int sockfd, int backlog) { net_msg_t msg; if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == netMsgQueueHandle) { s_net_errno = NET_ERR; return -1; } msg.type = NET_MSG_LISTEN; msg.sockfd = sockfd; msg.flags = backlog; msg.caller = xTaskGetCurrentTaskHandle(); msg.result = -1; if (osMessageQueuePut(netMsgQueueHandle, &msg, 0, osWaitForever) != osOK) { s_net_errno = NET_ERR_BUSY; return -1; } { uint32_t s_notified; xTaskNotifyWait(0, 0, &s_notified, portMAX_DELAY); msg.result = (int)s_notified; } if (msg.result < 0) { s_net_errno = NET_ERR; } return msg.result; } /* * 函数功能：TCP Server 接受新连接（内部版本，必须在 netTask 上下文调用） * 入口参数：sockfd - 监听 Socket 描述符 int * addr - 输出：客户端地址结构体指针 struct net_sockaddr *（可为 NULL） * addrlen - 输入输出：地址结构体长度 int *（可为 NULL） * 返回值：新连接的 Socket 描述符，失败返回 -1 int * 限定条件：Socket 处于 LISTENING 状态 * 函数说明：先查 data_socks[] 多连接数据 Socket，再查 standalone_accept 单连接 Socket */ static int net_accept_locked(int sockfd, struct net_sockaddr *addr, int *addrlen) { net_sock_t *p_listen_sock; int i; p_listen_sock = &s_net_socks[sockfd]; if (!p_listen_sock->in_use) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } if (p_listen_sock->state != NET_SOCK_STATE_LISTENING && !(p_listen_sock->standalone_accept && p_listen_sock->state == NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED)) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } net_poll(); /* 多连接模式：查 data_socks */ for (i = 0; i < p_listen_sock->data_sock_count; i++) { int data_sock = p_listen_sock->data_socks[i]; net_sock_t *p_data_cb = &s_net_socks[data_sock]; if (p_data_cb->state == NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED) { if (NULL != addr &&NULL != addrlen) { struct net_sockaddr_in *p_addr_in = (struct net_sockaddr_in *)addr; p_addr_in->sin_family = NET_AF_INET; p_addr_in->sin_port = net_htons(p_data_cb->remote_port); p_addr_in->sin_addr.s_addr = p_data_cb->remote_ip; *addrlen = sizeof(struct net_sockaddr_in); } return data_sock; } } /* 单连接模式（PASV）：查 standalone 监听者是否已 ESTABLISHED */ if (p_listen_sock->standalone_accept && p_listen_sock->state == NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED) { if (NULL != addr &&NULL != addrlen) { struct net_sockaddr_in *p_addr_in = (struct net_sockaddr_in *)addr; p_addr_in->sin_family = NET_AF_INET; p_addr_in->sin_port = net_htons(p_listen_sock->remote_port); p_addr_in->sin_addr.s_addr = p_listen_sock->remote_ip; *addrlen = sizeof(struct net_sockaddr_in); } return sockfd; } s_net_errno = NET_ERR_WOULDBLOCK; return -1; } /* * 函数功能：TCP Server 接受新连接（线程安全版本，通过消息队列委托给 netTask） * 入口参数：sockfd - 监听 Socket 描述符 int * addr - 输出：客户端地址结构体指针 struct net_sockaddr *（可为 NULL） * addrlen - 输入输出：地址结构体长度 int *（可为 NULL） * 返回值：新连接的 Socket 描述符，失败返回 -1 int * 限定条件：Socket 处于 LISTENING 状态；net_init() + MX_FREERTOS_Init() 已执行；非 netTask 上下文 * 函数说明：将接受请求放入消息队列，阻塞等待 netTask 处理完毕 */ int net_accept(int sockfd, struct net_sockaddr *addr, int *addrlen) { net_msg_t msg; if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == netMsgQueueHandle) { s_net_errno = NET_ERR; return -1; } msg.type = NET_MSG_ACCEPT; msg.sockfd = sockfd; msg.buf = (void *)addr; msg.len = (NULL != addrlen) ? *addrlen : 0; msg.caller = xTaskGetCurrentTaskHandle(); msg.result = -1; if (osMessageQueuePut(netMsgQueueHandle, &msg, 0, osWaitForever) != osOK) { s_net_errno = NET_ERR_BUSY; return -1; } { uint32_t s_notified; xTaskNotifyWait(0, 0, &s_notified, portMAX_DELAY); msg.result = (int)s_notified; } if (NULL != addrlen &&NULL != addr) { *addrlen = sizeof(struct net_sockaddr_in); } if (msg.result < 0) { s_net_errno = NET_ERR; } return msg.result; } /* * 函数功能：TCP Client 发起与服务器的连接 * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 (0~7)，必须为已创建的 TCP Socket int * addr - 服务器地址结构体指针 const struct net_sockaddr * * addrlen - 地址结构体长度 int >= sizeof(struct net_sockaddr_in) * 返回值：0 - 连接请求发送成功（异步，需等待 ESTABLISHED） int * -1 - 连接失败（参数无效、状态错误等） int * 限定条件：Socket 已通过 net_socket() 创建且 type == NET_SOCK_STREAM；尚未连接 * 函数说明：设置目标 IP 和端口后打开 CH395F Socket，进入 CONNECTING 状态。连接建立需等待 * net_poll() 检测到 CONNECT 事件并将状态更新为 ESTABLISHED */ int net_connect(int sockfd, const struct net_sockaddr *addr, int addrlen) { net_sock_t *p_sock; const struct net_sockaddr_in *p_addr_in; uint8_t status; /* 参数检�?*/ if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } p_sock = &s_net_socks[sockfd]; if (!p_sock->in_use || p_sock->type != NET_SOCK_STREAM) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } if (NULL == addr || addrlen < (int)sizeof(struct net_sockaddr_in)) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } p_addr_in = (const struct net_sockaddr_in *)addr; /* 保存远端地址 */ p_sock->remote_ip = p_addr_in->sin_addr.s_addr; p_sock->remote_port = net_ntohs(p_addr_in->sin_port); /* 转换 IP 为数组格式（低字节在前） */ p_sock->remote_ip_arr[0] = (uint8_t)(p_sock->remote_ip); p_sock->remote_ip_arr[1] = (uint8_t)(p_sock->remote_ip >> 8); p_sock->remote_ip_arr[2] = (uint8_t)(p_sock->remote_ip >> 16); p_sock->remote_ip_arr[3] = (uint8_t)(p_sock->remote_ip >> 24); /* 配置 CH395F Socket */ ch395f_set_proto_type(sockfd, CH395F_PROTO_TYPE_TCP); ch395f_set_sour_port(sockfd, p_sock->local_port); ch395f_set_des_ip(sockfd, p_sock->remote_ip_arr); ch395f_set_des_port(sockfd, p_sock->remote_port); status = ch395f_open_socket(sockfd); if (status != CH395F_ERR_SUCCESS) { s_net_errno = NET_ERR_BUSY; return -1; } /* 发起 TCP 连接 */ ch395f_tcp_connect(sockfd); p_sock->state = NET_SOCK_STATE_CONNECTING; return 0; } /* * SPI DMA 单次事务最大有效载荷（取 CH395F 驱动公开常量） */ #define NET_DMA_MAX_PAYLOAD ((int)CH395F_SPI_DMA_MAX_PAYLOAD) /* * 函数功能：发送数据（内部锁定版本，必须在 netTask 上下文调用） */ /* * 函数功能：发送数据（内部锁定版本，必须在 netTask 上下文调用） * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针 net_sock_t * * buf - 待发送数据缓冲区指针 const void * * len - 数据长度 int > 0 * 出口参数：无 * 返回值：实际发送字节数（>= 0）；-1 表示参数无效或 Socket 未连接 int * 限定条件：p_sock 非空；Socket 处于 ESTABLISHED 状态；netTask 上下文 * 函数说明：1. 按 NET_DMA_MAX_PAYLOAD 分块写入 CH395F 发送缓冲区 * 2. 发送前等待 send_ready 置位，超时返回已发送字节数 * 3. 每写完一块等待 SEND_OK 中断（send_ready 清零后重新置位） */ static int net_send_locked(net_sock_t *p_sock, const void *buf, int len) { int sent = 0; uint32_t tick_start; int sockfd = (int)(p_sock - s_net_socks); if (NULL == buf || len <= 0) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } if (p_sock->state != NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED) { s_net_errno = NET_ERR_NOTCONN; return -1; } tick_start = HAL_GetTick(); while (sent < len) { int chunk = len - sent; if (chunk > NET_DMA_MAX_PAYLOAD) { chunk = NET_DMA_MAX_PAYLOAD; } if (!p_sock->send_ready) { if (NET_SEND_TIMEOUT_MS > 0 && (HAL_GetTick() - tick_start) >= NET_SEND_TIMEOUT_MS) { s_net_errno = NET_ERR_TIMEDOUT; break; } net_poll(); continue; } ch395f_write_send_buf(sockfd, (uint8_t *)buf + sent, (uint16_t)chunk); p_sock->send_ready = 0; sent += chunk; p_sock->send_bytes += (uint32_t)chunk; tick_start = HAL_GetTick(); while (!p_sock->send_ready) { net_poll(); if (NET_SEND_TIMEOUT_MS > 0 && (HAL_GetTick() - tick_start) >= NET_SEND_TIMEOUT_MS) { break; } } } return sent; } /* * 函数功能：接收数据（内部锁定版本，必须在 netTask 上下文调用） */ /* * 函数功能：接收数据（内部锁定版本，必须在 netTask 上下文调用） * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针 net_sock_t * * buf - 接收缓冲区指针 void * * len - 缓冲区大小 int > 0 * flags - 标志位，NET_MSG_DONTWAIT 表示非阻塞 int * 出口参数：buf - 填充接收到的数据 * 返回值：实际接收字节数（> 0）；0 表示对端关闭；-1 表示出错/超时/非阻塞无数据 int * 限定条件：p_sock 非空；netTask 上下文 * 函数说明：1. 循环调用 net_poll() 检查接收长度，有数据即读出 * 2. 非阻塞模式下无数据立即返回 -1（NET_ERR_WOULDBLOCK） * 3. CLOSED 状态尝试排空接收缓冲区残余数据（Trap 13：FIN 可能先于数据到达） */ static int net_recv_locked(net_sock_t *p_sock, void *buf, int len, int flags) { uint16_t recv_len; uint32_t tick_start; int sockfd = (int)(p_sock - s_net_socks); if (NULL == buf || len <= 0) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } tick_start = HAL_GetTick(); while (1) { net_poll(); recv_len = ch395f_get_recv_len(sockfd); if (recv_len > 0) { int read_len = (recv_len > (uint16_t)len) ? len : (int)recv_len; DBG_INFO("recv sock%d len=%d", sockfd, recv_len); ch395f_read_recv_buf(sockfd, (uint8_t *)buf, (uint16_t)read_len); p_sock->recv_bytes += (uint32_t)read_len; HAL_Delay(1); /* 等待 CH395F 刷新 recv_len 寄存器 */ return read_len; } if (flags & NET_MSG_DONTWAIT) { s_net_errno = NET_ERR_WOULDBLOCK; return -1; } if (NET_RECV_TIMEOUT_MS > 0 && (HAL_GetTick() - tick_start) >= NET_RECV_TIMEOUT_MS) { s_net_errno = NET_ERR_TIMEDOUT; return -1; } if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_TCP_ACCEPT) { return 0; } if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_CLOSED) { /* 断开前尝试排空 CH395F 接收缓冲区（Trap 13：FIN 可能比数据先到） */ uint16_t rem = ch395f_get_recv_len(sockfd); if (rem > 0) { int rd = (rem > (uint16_t)len) ? len : (int)rem; ch395f_read_recv_buf(sockfd, (uint8_t *)buf, (uint16_t)rd); p_sock->recv_bytes += (uint32_t)rd; return rd; } return 0; } } } /* * 函数功能：关闭 socket（内部锁定版本，必须在 netTask 上下文调用） */ /* * 函数功能：关闭 Socket（内部锁定版本，必须在 netTask 上下文调用） * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针 net_sock_t * * 出口参数：无 * 返回值：0 - 关闭成功 int * 限定条件：p_sock 非空；netTask 上下文 * 函数说明：1. 调用 ch395f_close_socket 关闭 CH395F 硬件 Socket * 2. 清空整个控制块（memset 0），释放该 Socket 资源 */ static int net_close_locked(net_sock_t *p_sock) { int sockfd = (int)(p_sock - s_net_socks); ch395f_close_socket(sockfd); memset(p_sock, 0, sizeof(net_sock_t)); return 0; } /* * 函数功能：发送数据（线程安全版本，通过消息队列委托给 netTask） * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 int >= 0 && < NET_MAX_SOCKETS * buf - 待发送数据缓冲区指针 const void * * len - 数据长度 int > 0 * flags - 标志位，通常为 0 int * 返回值：实际发送字节数 int >= 0 || -1 * -1 - 发送失败（参数无效、队列满等） int * 限定条件：Socket 处于 ESTABLISHED 状态；net_init() + MX_FREERTOS_Init() 已执行；非 netTask 上下文 * 函数说明：将发送请求放入消息队列，阻塞等待 netTask 处理完毕并返回结果。netTask 内请使用 net_send_sock() */ int net_send(int sockfd, const void *buf, int len, int flags) { (void)flags; net_msg_t msg; if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == netMsgQueueHandle) { s_net_errno = NET_ERR; return -1; } msg.type = NET_MSG_SEND; msg.sockfd = sockfd; msg.buf = (void *)buf; msg.len = len; msg.flags = 0; msg.caller = xTaskGetCurrentTaskHandle(); msg.result = -1; if (osMessageQueuePut(netMsgQueueHandle, &msg, 0, osWaitForever) != osOK) { s_net_errno = NET_ERR_BUSY; return -1; } { uint32_t s_notified; xTaskNotifyWait(0, 0, &s_notified, portMAX_DELAY); msg.result = (int)s_notified; } if (msg.result < 0) { s_net_errno = NET_ERR; } return msg.result; } /* * 函数功能：接收数据（线程安全版本，通过消息队列委托给 netTask） * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 int >= 0 && < NET_MAX_SOCKETS * buf - 接收缓冲区指针 void * * len - 缓冲区大小 int > 0 * flags - 标志位，0=阻塞，NET_MSG_DONTWAIT=非阻塞 int * 返回值：实际接收字节数 int >= 0 || 0 || -1 * 0 - 对端关闭连接 int * -1 - 接收失败（参数无效、队列满等） int * 限定条件：Socket 处于 ESTABLISHED 状态；net_init() + MX_FREERTOS_Init() 已执行；非 netTask 上下文 * 函数说明：将接收请求放入消息队列，阻塞等待 netTask 处理完毕并返回结果。netTask 内请使用 net_recv_sock() */ int net_recv(int sockfd, void *buf, int len, int flags) { net_msg_t msg; if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == netMsgQueueHandle) { s_net_errno = NET_ERR; return -1; } msg.type = NET_MSG_RECV; msg.sockfd = sockfd; msg.buf = buf; msg.len = len; msg.flags = flags; msg.caller = xTaskGetCurrentTaskHandle(); msg.result = -1; if (osMessageQueuePut(netMsgQueueHandle, &msg, 0, osWaitForever) != osOK) { s_net_errno = NET_ERR_BUSY; return -1; } { uint32_t s_notified; xTaskNotifyWait(0, 0, &s_notified, portMAX_DELAY); msg.result = (int)s_notified; } if (msg.result < 0) { s_net_errno = NET_ERR; } return msg.result; } /* * 函数功能：关闭 Socket（线程安全版本，通过消息队列委托给 netTask） * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 int >= 0 && < NET_MAX_SOCKETS * 返回值：0 - 关闭成功 int * -1 - 关闭失败 int * 限定条件：Socket 已创建且处于非 CLOSED 状态；net_init() + MX_FREERTOS_Init() 已执行；非 netTask 上下文 * 函数说明：将关闭请求放入消息队列，阻塞等待 netTask 处理完毕。TCP Socket 先断开连接再释放控制块。 * netTask 内请使用 net_close_sock() */ int net_close(int sockfd) { net_msg_t msg; if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == netMsgQueueHandle) { s_net_errno = NET_ERR; return -1; } msg.type = NET_MSG_CLOSE; msg.sockfd = sockfd; msg.caller = xTaskGetCurrentTaskHandle(); msg.result = -1; if (osMessageQueuePut(netMsgQueueHandle, &msg, 0, osWaitForever) != osOK) { s_net_errno = NET_ERR_BUSY; return -1; } { uint32_t s_notified; xTaskNotifyWait(0, 0, &s_notified, portMAX_DELAY); msg.result = (int)s_notified; } if (msg.result < 0) { s_net_errno = NET_ERR; } return msg.result; } /* * 函数功能：发送 UDP 数据报（含目标地址） * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 int >= 0 && < NET_MAX_SOCKETS * buf - 待发送数据缓冲区指针 const void * * len - 数据长度 int > 0 * flags - 标志位，通常为 0 int * dest_addr - 目标地址结构体指针 const struct net_sockaddr * * addrlen - 目标地址结构体长度 int >= sizeof(struct net_sockaddr_in) * 返回值：实际发送字节数 int > 0 || -1 * -1 - 发送失败 int * 限定条件：Socket 已创建且为 UDP 类型（SOCK_DGRAM）；net_init() 已调用 */ int net_sendto(int sockfd, const void *buf, int len, int flags, const struct net_sockaddr *dest_addr, int addrlen) { net_sock_t *p_sock; const struct net_sockaddr_in *p_addr_in; int sent = 0; uint32_t tick_start; /* 参数检�?*/ if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } p_sock = &s_net_socks[sockfd]; if (!p_sock->in_use) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == buf || len <= 0) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } /* UDP 模式：设置目标地址 */ if (NULL != dest_addr && addrlen >= (int)sizeof(struct net_sockaddr_in)) { p_addr_in = (const struct net_sockaddr_in *)dest_addr; /* 转换 IP 为数组格�?*/ uint8_t ip_arr[4]; uint32_t ip = p_addr_in->sin_addr.s_addr; ip_arr[0] = (uint8_t)(ip); ip_arr[1] = (uint8_t)(ip >> 8); ip_arr[2] = (uint8_t)(ip >> 16); ip_arr[3] = (uint8_t)(ip >> 24); ch395f_set_des_ip(sockfd, ip_arr); ch395f_set_des_port(sockfd, net_ntohs(p_addr_in->sin_port)); } tick_start = HAL_GetTick(); /* 发送数�?*/ while (sent < len) { int chunk = len - sent; if (chunk > NET_SEND_BUF_SIZE) { chunk = NET_SEND_BUF_SIZE; } /* 检查发送缓冲区 */ if (!p_sock->send_ready) { if (NET_SEND_TIMEOUT_MS > 0 && (HAL_GetTick() - tick_start) >= NET_SEND_TIMEOUT_MS) { s_net_errno = NET_ERR_TIMEDOUT; break; } net_poll(); continue; } ch395f_write_send_buf(sockfd, (uint8_t *)buf + sent, (uint16_t)chunk); p_sock->send_ready = 0; sent += chunk; p_sock->send_bytes += (uint32_t)chunk; /* 等待发送完�?*/ tick_start = HAL_GetTick(); while (!p_sock->send_ready) { net_poll(); if (NET_SEND_TIMEOUT_MS > 0 && (HAL_GetTick() - tick_start) >= NET_SEND_TIMEOUT_MS) { break; } } } return sent; } /* * 函数功能：接收 UDP 数据报（含源地址） * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 int >= 0 && < NET_MAX_SOCKETS * buf - 接收缓冲区指针 void * * len - 缓冲区大小 int > 0 * flags - 标志位，通常为 0 int * src_addr - 输出：发送方地址结构体指针 struct net_sockaddr *（可为 NULL） * addrlen - 输入输出：源地址长度 int *（可为 NULL） * 返回值：实际接收字节数 int >= 0 || -1 * -1 - 接收失败 int * 限定条件：Socket 已创建且为 UDP 类型（SOCK_DGRAM）；net_init() 已调用；有数据可用 */ int net_recvfrom(int sockfd, void *buf, int len, int flags, struct net_sockaddr *src_addr, int *addrlen) { net_sock_t *p_sock; uint16_t recv_len; uint32_t tick_start; /* 参数检�?*/ if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } p_sock = &s_net_socks[sockfd]; if (!p_sock->in_use) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == buf || len <= 0) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } tick_start = HAL_GetTick(); while (1) { net_poll(); recv_len = ch395f_get_recv_len(sockfd); if (recv_len > 0) { /* UDP Server 模式：前 8 字节为固定格式（IP + 端口 + 长度�?*/ if (p_sock->type == NET_SOCK_DGRAM && recv_len >= 8) { uint8_t header[8]; ch395f_read_recv_buf(sockfd, header, 8); recv_len -= 8; /* 填充来源地址 */ if (NULL != src_addr &&NULL != addrlen && *addrlen >= (int)sizeof(struct net_sockaddr_in)) { struct net_sockaddr_in *p_addr_in = (struct net_sockaddr_in *)src_addr; p_addr_in->sin_family = NET_AF_INET; /* CH395F UDP �? [0-1] reserved [2-3] src_port(LE) [4-7] src_ip */ p_addr_in->sin_port = net_htons((uint16_t)(header[2] | (header[3] << 8))); p_addr_in->sin_addr.s_addr = ((uint32_t)header[4]) | ((uint32_t)header[5] << 8) | ((uint32_t)header[6] << 16) | ((uint32_t)header[7] << 24); *addrlen = sizeof(struct net_sockaddr_in); } } /* 读取数据 */ if (recv_len > 0) { int read_len = (recv_len > (uint16_t)len) ? len : (int)recv_len; ch395f_read_recv_buf(sockfd, (uint8_t *)buf, (uint16_t)read_len); p_sock->recv_bytes += (uint32_t)read_len; return read_len; } } /* 非阻塞模式检�?*/ if (flags & NET_MSG_DONTWAIT) { s_net_errno = NET_ERR_WOULDBLOCK; return -1; } /* 超时检�?*/ if (NET_RECV_TIMEOUT_MS > 0 && (HAL_GetTick() - tick_start) >= NET_RECV_TIMEOUT_MS) { s_net_errno = NET_ERR_TIMEDOUT; return -1; } } } /* * 函数功能：发送数据（内部版本，绕过消息队列，供 netTask 直接使用） */ /* * 函数功能：发送数据（内部版本，绕过消息队列，供 netTask 直接使用） * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针 net_sock_t * * buf - 待发送数据缓冲区指针 const void * * len - 数据长度 int > 0 * 出口参数：无 * 返回值：实际发送字节数（>= 0）；-1 表示参数无效 int * 限定条件：p_sock 非空；netTask 上下文（避免向自身发送消息造成死锁） * 函数说明：直接调用 net_send_locked 完成发送 */ int net_send_sock(net_sock_t *p_sock, const void *buf, int len) { if (NULL == p_sock) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } return net_send_locked(p_sock, buf, len); } /* * 函数功能：接收数据（内部版本，绕过消息队列，供 netTask 直接使用） * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针 net_sock_t * * buf - 接收缓冲区指针 void * * len - 缓冲区大小 int > 0 * flags - 标志位，NET_MSG_DONTWAIT=非阻塞 int * 返回值：实际接收字节数 int >= 0 || 0 || -1 * 0 - 对端关闭连接 int * -1 - 接收失败 int * 限定条件：必须在 netTask 上下文中调用；p_sock->in_use == 1 * 函数说明：直接操作 Socket 控制块，不经过消息队列。避免 netTask 向自身发送消息造成死锁 */ int net_recv_sock(net_sock_t *p_sock, void *buf, int len, int flags) { if (NULL == p_sock) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } return net_recv_locked(p_sock, buf, len, flags); } /* * 函数功能：关闭 Socket（内部版本，绕过消息队列，供 netTask 直接使用） * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针 net_sock_t * * 返回值：0 - 关闭成功 int * -1 - 关闭失败 int * 限定条件：必须在 netTask 上下文中调用；p_sock->in_use == 1 * 函数说明：直接操作 Socket 控制块，不经过消息队列。TCP Socket 先断开连接再释放控制块 */ int net_close_sock(net_sock_t *p_sock) { if (NULL == p_sock) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } return net_close_locked(p_sock); } /* * 函数功能：注册 Socket 事件回调函数 * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 int >= 0 && < NET_MAX_SOCKETS * cb - 回调函数指针 net_event_cb_t（可为 NULL 取消注册） * arg - 用户自定义参数指针 void * * 返回值：0 - 注册成功 int * -1 - 注册失败 int * 限定条件：Socket 已创建且 in_use == 1；net_init() 已调用 */ int net_set_event_cb(int sockfd, net_event_cb_t cb, void *arg) { net_sock_t *p_sock; /* 参数检�?*/ if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } p_sock = &s_net_socks[sockfd]; if (!p_sock->in_use) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } p_sock->event_cb = cb; p_sock->event_arg = arg; return 0; } /* * 函数功能：获取 Socket 最后一次操作返回的错误码 * 返回值：当前错误码值（NET_OK=0, NET_ERR_xxx=-N） int * 限定条件：无 * 函数说明：每次 net_*() API 调用失败后，错误码被设置。调用成功时不自动清零 */ int net_get_errno(void) { return s_net_errno; } /* * 函数功能：将点分十进制 IP 地址字符串转换为网络字节序的 32 位地址 * 入口参数：cp - 点分十进制 IP 字符串（如 "192.168.1.100"） const char * * 出口参数：无 * 返回值：网络字节序的 32 位 IP 地址（0 表示参数无效） uint32_t * 限定条件：无 * 函数说明：1. 逐段解析十进制数与并小端组装为 32 位值 * 2. 转换结果经 NET_htonl 转为网络字节序 */ uint32_t net_inet_addr(const char *cp) { uint32_t addr = 0; uint32_t val; int i; if (NULL == cp) { return 0; } for (i = 0; i < 4; i++) { val = 0; while (*cp >= '0' && *cp <= '9') { val = val * 10 + (*cp - '0'); cp++; } addr |= (val << (i * 8)); if (*cp == '.') { cp++; } } return NET_htonl(addr); } /* * 函数功能：将网络字节序的 32 位地址转换为点分十进制字符串 * 入口参数：addr - 网络字节序的 32 位 IP 地址 uint32_t * buf - 输出缓冲区（至少 16 字节） char * * 出口参数：buf - 填充点分十进制字符串 * 返回值：成功返回 buf 指针；buf 为 NULL 时返回 NULL char * * 限定条件：buf 非空且长度足够（>= 16 字节） * 函数说明：1. 先经 NET_ntohl 转为主机字节序再格式化输出 */ char *net_inet_ntoa(uint32_t addr, char *buf) { uint32_t naddr = NET_ntohl(addr); if (NULL == buf) { return NULL; } sprintf(buf, "%lu.%lu.%lu.%lu", (unsigned long)(naddr & 0xFF), (unsigned long)((naddr >> 8) & 0xFF), (unsigned long)((naddr >> 16) & 0xFF), (unsigned long)((naddr >> 24) & 0xFF)); return buf; } /* * 函数功能：端口字节序转换（主机序 -> 网络序） * 入口参数：hostshort - 主机字节序的 16 位端口 uint16_t * 出口参数：无 * 返回值：网络字节序的 16 位端口 uint16_t * 限定条件：无 * 函数说明：直接调用 NET_htons 完成转换 */ uint16_t net_htons(uint16_t hostshort) { return NET_htons(hostshort); } /* * 函数功能：端口字节序转换（网络序 -> 主机序） * 入口参数：netshort - 网络字节序的 16 位端口 uint16_t * 出口参数：无 * 返回值：主机字节序的 16 位端口 uint16_t * 限定条件：无 * 函数说明：直接调用 NET_ntohs 完成转换 */ uint16_t net_ntohs(uint16_t netshort) { return NET_ntohs(netshort); } /* * 函数功能：IP 地址字节序转换（主机序 -> 网络序） * 入口参数：hostlong - 主机字节序的 32 位 IP 地址 uint32_t * 出口参数：无 * 返回值：网络字节序的 32 位 IP 地址 uint32_t * 限定条件：无 * 函数说明：直接调用 NET_htonl 完成转换 */ uint32_t net_htonl(uint32_t hostlong) { return NET_htonl(hostlong); } /* * 函数功能：IP 地址字节序转换（网络序 -> 主机序） * 入口参数：netlong - 网络字节序的 32 位 IP 地址 uint32_t * 出口参数：无 * 返回值：主机字节序的 32 位 IP 地址 uint32_t * 限定条件：无 * 函数说明：直接调用 NET_ntohl 完成转换 */ uint32_t net_ntohl(uint32_t netlong) { return NET_ntohl(netlong); } /* * 函数功能：分配一个空闲的 Socket 控制块 * 入口参数：无 * 出口参数：无 * 返回值：空闲 Socket 索引（0~NET_MAX_SOCKETS-1）；-1 表示无空闲 Socket int * 限定条件：s_net_socks 已定义 * 函数说明：1. 线性扫描 s_net_socks，返回首个 in_use == 0 的控制块索引 * 2. 调用方负责初始化该控制块 */ static int alloc_socket(void) { int i; for (i = 0; i < NET_MAX_SOCKETS; i++) { if (!s_net_socks[i].in_use) { return i; } } return -1; } /* * 入口参数：p_sock - 发生连接事件的 Socket 控制块指针 net_sock_t * * 出口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：net_poll() 检测到 CONNECT 中断后调用；netTask 上下文 * 函数说明：1. 独立监听模式（standalone_accept）：自身转 ESTABLISHED 并读取对端地址 * 2. 多连接监听模式：Socket 0 保持 LISTENING，由数据 Socket 承接连接 * 3. 多连接模式自动打开的数据 Socket：首次 CONNECT 时初始化并置 ESTABLISHED * 4. TCP Client（CONNECTING）：连接成功，读取对端地址并置 ESTABLISHED * 5. 数据 Socket（TCP_ACCEPT）：被分配连接，置 ESTABLISHED * 6. 连接成功后使能 KeepAlive 并触发 NET_EVENT_CONNECTED 回调 */ static void handle_connect_event(net_sock_t *p_sock) { if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_LISTENING) { if (p_sock->standalone_accept) { /* 独立监听模式（PASV）：收到 CONNECT 中断 = 自身有连接到达，转为 ESTABLISHED */ DBG_INFO("sock%d standalone accept", p_sock->ch395_sock); uint8_t remote[6]; ch395f_get_remot_ipp(p_sock->ch395_sock, remote); memcpy(p_sock->remote_ip_arr, remote, 4); p_sock->remote_ip = ((uint32_t)remote[0]) | ((uint32_t)remote[1] << 8) | ((uint32_t)remote[2] << 16) | ((uint32_t)remote[3] << 24); p_sock->remote_port = (uint16_t)(remote[4] | (remote[5] << 8)); p_sock->state = NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED; p_sock->send_ready = 1; /* 清除残留的 TIMEOUT 中断标志 */ (void)ch395f_get_sock_int_status(p_sock->ch395_sock); fire_event(p_sock, NET_EVENT_CONNECTED); } else { /* 多连接模式：监听 Socket 收到 CONNECT 中断 = 有新连接被分配到数据 Socket * Socket 0 自身保持 LISTENING，不需要改变状态 */ fire_event(p_sock, NET_EVENT_CONNECTED); } } else if (!p_sock->in_use) { /* CH395F 自动打开的数�?Socket（多连接模式），首次收到 CONNECT 中断 */ int sock_idx = (int)(p_sock - s_net_socks); p_sock->ch395_sock = (uint8_t)sock_idx; DBG_INFO("sock%d AUTO-OPENED, CONNECTED", p_sock->ch395_sock); uint8_t remote[6]; ch395f_get_remot_ipp(p_sock->ch395_sock, remote); memcpy(p_sock->remote_ip_arr, remote, 4); p_sock->remote_ip = ((uint32_t)remote[0]) | ((uint32_t)remote[1] << 8) | ((uint32_t)remote[2] << 16) | ((uint32_t)remote[3] << 24); p_sock->remote_port = (uint16_t)(remote[4] | (remote[5] << 8)); p_sock->in_use = 1; p_sock->state = NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED; p_sock->send_ready = 1; ch395f_set_keepalive_enable(p_sock->ch395_sock, 1); fire_event(p_sock, NET_EVENT_CONNECTED); } else if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_CONNECTING) { /* TCP Client 连接成功 */ uint8_t remote[6]; ch395f_get_remot_ipp(p_sock->ch395_sock, remote); memcpy(p_sock->remote_ip_arr, remote, 4); p_sock->remote_ip = ((uint32_t)remote[0]) | ((uint32_t)remote[1] << 8) | ((uint32_t)remote[2] << 16) | ((uint32_t)remote[3] << 24); p_sock->remote_port = (uint16_t)(remote[4] | (remote[5] << 8)); p_sock->state = NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED; ch395f_set_keepalive_enable(p_sock->ch395_sock, 1); fire_event(p_sock, NET_EVENT_CONNECTED); } else if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_TCP_ACCEPT) { /* 数据 Socket 被分配了连接 */ DBG_INFO("data sock%d TCP_ACCEPT -> CONNECTED", p_sock->ch395_sock); uint8_t remote[6]; ch395f_get_remot_ipp(p_sock->ch395_sock, remote); memcpy(p_sock->remote_ip_arr, remote, 4); p_sock->remote_ip = ((uint32_t)remote[0]) | ((uint32_t)remote[1] << 8) | ((uint32_t)remote[2] << 16) | ((uint32_t)remote[3] << 24); p_sock->remote_port = (uint16_t)(remote[4] | (remote[5] << 8)); p_sock->state = NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED; p_sock->send_ready = 1; ch395f_set_keepalive_enable(p_sock->ch395_sock, 1); fire_event(p_sock, NET_EVENT_CONNECTED); } } /* * 函数功能：处理 Socket 断开（DISCONNECT）事件，更新 Socket 状态机 * 入口参数：p_sock - 发生断开事件的 Socket 控制块指针 net_sock_t * * 出口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：net_poll() 检测到 DISCONNECT 中断后调用；netTask 上下文 * 函数说明：1. CH395F 在 DISCONNECT 后自动关闭 Socket（FUN_PARA 默认），需重新 OPEN + LISTEN * 2. 独立监听模式：置 CLOSED，交由 net_recv_locked 排空剩余数据后再关 * 3. 多连接数据 Socket：回到 TCP_ACCEPT 状态等待新连接 * 4. 触发 NET_EVENT_DISCONNECTED 回调 */ static void handle_disconnect_event(net_sock_t *p_sock) { if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_LISTENING) { DBG_ERROR("WARNING: listen sock%d got disconnect", p_sock->ch395_sock); } else if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED) { if (p_sock->standalone_accept) { /* 独立监听模式：先不关 CH395F Socket， * 留给 net_recv_locked 把剩余数据读出来再关 */ DBG_INFO("sock%d DISCONNECTED, releasing", p_sock->ch395_sock); p_sock->state = NET_SOCK_STATE_CLOSED; fire_event(p_sock, NET_EVENT_DISCONNECTED); } else { DBG_INFO("sock%d DISCONNECTED, back to idle", p_sock->ch395_sock); memset(p_sock->remote_ip_arr, 0, 4); p_sock->remote_port = 0; p_sock->send_ready = 1; p_sock->state = NET_SOCK_STATE_TCP_ACCEPT; fire_event(p_sock, NET_EVENT_DISCONNECTED); } } else if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_TCP_ACCEPT) { memset(p_sock->remote_ip_arr, 0, 4); p_sock->remote_port = 0; p_sock->send_ready = 1; } else if (p_sock->state != NET_SOCK_STATE_CLOSED && p_sock->state != NET_SOCK_STATE_BOUND && p_sock->state != NET_SOCK_STATE_CREATED) { /* 未预期的断开 */ DBG_ERROR("sock%d disconnect in state %d", p_sock->ch395_sock, p_sock->state); fire_event(p_sock, NET_EVENT_DISCONNECTED); } } /* * 函数功能：处理数据接收事件 * 函数功能：处理 Socket 数据接收（RECV_OK）事件 * 入口参数：p_sock - 发生接收事件的 Socket 控制块指针 net_sock_t * * 出口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：net_poll() 检测到 RECV_OK 中断后调用；netTask 上下文 * 函数说明：1. 仅触发 NET_EVENT_DATA_RECEIVED 回调通知上层 * 2. 不在此读取 recv_len，避免与 net_recv_locked 中的读取冲突（Trap 13） */ static void handle_recv_event(net_sock_t *p_sock) { /* RECV_OK 中断已触发，直接通知上层。不在此读 recv_len， * 避免和 net_recv_locked 里面的 ch395f_get_recv_len 冲突（Trap 13） */ fire_event(p_sock, NET_EVENT_DATA_RECEIVED); } /* * 函数功能：处理 Socket 发送完成（SEND_OK）事件 * 入口参数：p_sock - 发生发送完成事件的 Socket 控制块指针 net_sock_t * * 出口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：net_poll() 检测到 SEND_OK 中断后调用；netTask 上下文 * 函数说明：触发 NET_EVENT_SEND_COMPLETE 回调通知上层 */ static void handle_send_event(net_sock_t *p_sock) { fire_event(p_sock, NET_EVENT_SEND_COMPLETE); } /* * 函数功能：处理 Socket 超时（SOCK_TIMEOUT）事件，更新 Socket 状态机 * 入口参数：p_sock - 发生超时事件的 Socket 控制块指针 net_sock_t * * 出口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：net_poll() 检测到 SOCK_TIMEOUT 中断后调用；netTask 上下文 * 函数说明：1. TCP Client（CONNECTING）：连接超时，回到 CREATED 状态 * 2. 已建立连接：回到 CLOSED（独立模式）或 TCP_ACCEPT（多连接模式） * 3. 监听态：异常超时，记录错误日志 * 4. 触发 NET_EVENT_TIMEOUT 回调 */ static void handle_timeout_event(net_sock_t *p_sock) { if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_CONNECTING) { /* TCP Client 连接超时 */ DBG_ERROR("sock%d CONNECT TIMEOUT", p_sock->ch395_sock); p_sock->state = NET_SOCK_STATE_CREATED; } else if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_ESTABLISHED) { DBG_ERROR("sock%d TIMEOUT", p_sock->ch395_sock); p_sock->state = p_sock->standalone_accept ? NET_SOCK_STATE_CLOSED : NET_SOCK_STATE_TCP_ACCEPT; } else if (p_sock->state == NET_SOCK_STATE_LISTENING) { /* 监听超时（异常情况） */ DBG_ERROR("sock%d LISTEN TIMEOUT", p_sock->ch395_sock); } fire_event(p_sock, NET_EVENT_TIMEOUT); } /* * 函数功能：触发 Socket 事件回调（若已注册） * 入口参数：p_sock - 触发事件的 Socket 控制块指针 net_sock_t * * event - 事件类型 net_event_t * 出口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：net_init() 已调用 * 函数说明：1. 仅当 p_sock->event_cb 非空时调用回调 * 2. 回调参数为 ch395_sock、event、event_arg */ static void fire_event(net_sock_t *p_sock, net_event_t event) { if (NULL != p_sock->event_cb) { p_sock->event_cb(p_sock->ch395_sock, event, p_sock->event_arg); } } /* * 函数功能：将点分十进制 IP 地址字符串解析为 4 字节数组 * 入口参数：str - 点分十进制 IP 字符串（如 "192.168.1.100"） const char * * ip_arr - 输出：4 字节 IP 数组（网络序，低字节在前） uint8_t * * 出口参数：ip_arr - 填充解析后的 IP 地址 * 返回值：无 * 限定条件：str 与 ip_arr 均非空 * 函数说明：1. 逐段解析十进制数写入 ip_arr[0..3] * 2. 参数非法（NULL）时直接返回，不做解析 */ static void parse_ip_string(const char *str, uint8_t *ip_arr) { uint32_t val; int i; if (NULL == str ||NULL == ip_arr) { return; } for (i = 0; i < 4; i++) { val = 0; while (*str >= '0' && *str <= '9') { val = val * 10 + (*str - '0'); str++; } ip_arr[i] = (uint8_t)val; if (*str == '.') { str++; } } } /* * 函数功能：根据描述符获取 Socket 控制块指针（内部使用） * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 int 0 - NET_MAX_SOCKETS-1 * 出口参数：无 * 返回值：Socket 控制块指针；描述符越界或未分配时返回 NULL net_sock_t * * 限定条件：无 * 函数说明：1. 描述符越界（<0 或 >= NET_MAX_SOCKETS）返回 NULL * 2. 未使用（in_use == 0）的 Socket 返回 NULL */ net_sock_t *net_get_sock(int sockfd) { if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { return NULL; } if (!s_net_socks[sockfd].in_use) { return NULL; } return &s_net_socks[sockfd]; } /* * 函数功能：获取 Socket 本地地址（IP + Port） * 入口参数：sockfd - socket 描述符 int * addr - 输出：本地地址 struct net_sockaddr * * addrlen - 输入输出：地址结构体长度 int * * 返回值：0 - 成功，-1 - 失败 int * 限定条件：socket 已创建或已绑定 * 函数说明：返回 sin_family + sin_port（网络序）+ sin_addr（网络序，从 net_init 缓存的 s_local_ip） */ int net_getsockname(int sockfd, struct net_sockaddr *addr, int *addrlen) { if (sockfd < 0 || sockfd >= NET_MAX_SOCKETS) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } net_sock_t *p_sock = &s_net_socks[sockfd]; if (!p_sock->in_use && p_sock->state == NET_SOCK_STATE_CLOSED) { s_net_errno = NET_ERR_BADF; return -1; } if (NULL == addr ||NULL == addrlen || *addrlen < (int)sizeof(struct net_sockaddr_in)) { s_net_errno = NET_ERR_INVAL; return -1; } struct net_sockaddr_in *p_addr_in = (struct net_sockaddr_in *)addr; memset(p_addr_in, 0, sizeof(struct net_sockaddr_in)); p_addr_in->sin_family = NET_AF_INET; p_addr_in->sin_port = net_htons(p_sock->local_port); p_addr_in->sin_addr.s_addr = ((uint32_t)s_local_ip[0]) | ((uint32_t)s_local_ip[1] << 8) | ((uint32_t)s_local_ip[2] << 16) | ((uint32_t)s_local_ip[3] << 24); *addrlen = sizeof(struct net_sockaddr_in); return 0; }