STM32物联网之TFTP文件传输

发布者:不羁少年最新更新时间:2018-04-22 来源: eefocus关键字:STM32  物联网  TFTP文件传输 手机看文章 扫描二维码
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  • 感言:专注物联网应用开发,分享物联网技术经验。

  • 软件平台:IAR6.5

  • TCP/IP协议栈:LWIP1.4.1

  • 硬件平台:STM32F103C8T6有线通信板



1、TCP/IP协议栈LWIP

1.1、LWIP认识

       LWIP是瑞典计算机科学院(SICS)的Adam Dunkels 开发的一个小型开源的TCP/IP协议栈,是Light Weight (轻型)IP协议,有无操作系统的支持都可以运行。LWIP提供三种API,分别是RAW API、LWIP API 、BSD API。其中RAW API把协议栈和应用程序放到一个进程里边,该接口基于函数回调技术来实现的,适合于无操作系统的场合运行,如单片机。本文使用的就是LWIP的RAW API来实现网络层的通信的。

1.2、TFTP在LWIP中的实现

        关于LWIP的移植,就不在本文中多讲,读者可以在网上找到众多资料或在另外的专题中再详细讲解,在这里我们专注其应用。在LWIP中实现一个TFTP服务器非常简单,根据RAW API的编程方法,在初始化的时候创建一个UDP PCB(TFTP使用UDP协议通信),且绑定69端口(TFTP默认通信端口),最后指定该UDP PCB的数据接收回调函数即可。

以上的创建TFTP服务器的方法需要在LWIP初始化,并启动网卡后进行:


  1. LwIP_Config();  

  2.    printf("ipaddr:%d.%d.%d.%d\r\n", net_ip[0], net_ip[1], net_ip[2], net_ip[3]);  

  3.   

  4.    tftpd_init();  

在tftpd_init函数中创建TFTP服务器:


  1. void tftpd_init(void)  

  2. {  

  3.   err_t err;  

  4.   unsigned port = 69;  

  5.   

  6.   /* create a new UDP PCB structure  */  

  7.   UDPpcb = udp_new();  

  8.   if (!UDPpcb)  

  9.   {  /* Error creating PCB. Out of Memory  */  

  10.     return;  

  11.   }  

  12.   

  13.   /* Bind this PCB to port 69  */  

  14.   err = udp_bind(UDPpcb, IP_ADDR_ANY, port);  

  15.   if (err != ERR_OK)  

  16.   {    /* Unable to bind to port  */  

  17.     return;  

  18.   }  

  19.   

  20.   /* TFTP server start  */  

  21.   udp_recv(UDPpcb, recv_callback_tftp, NULL);  

  22. }  

OK,到这里就完成了TFTP服务器在LWIP中建立起来了,接下来的主要事情就是根据TFTP协议进行协议解释、数据处理。


2、TFTP协议分析

2.1、TFTP通信基本流程(摘自网络)


2.2、TFTP报文格式(摘自网络)


2.3、TFTP协议理解

     从以上两张图片,我们了解到什么有用信息呢?

  • 每一次文件传输,首先需要发起一个请求,根据请求帧的操作码判断是读文件还是写文件。

  • 每一帧都有一个操作码用来标识读写。

  • 数据包的长度有一个块编号用来表示数据包的顺序。

  • 数据包中的数据长度为512个字节(在后面的软件我们可以了解到这个长度是可以设定的)。

3、实现TFTP文件传输

3.1、文件传输协议实现

有了第2节的协议分析,我们基本了解了TFTP通信的协议,在这里,我们来实现TFTP的服务器端代码。

在监听的回调函数被触发调用时,首先从请求帧中获取操作码:


  1. typedef enum {  

  2.   TFTP_RRQ = 1,  

  3.   TFTP_WRQ = 2,  

  4.   TFTP_DATA = 3,  

  5.   TFTP_ACK = 4,  

  6.   TFTP_ERROR = 5  

  7. } tftp_opcode;  

  8.   

  9. tftp_opcode tftp_decode_op(char *buf)  

  10. {  

  11.   return (tftp_opcode)(buf[1]);  

  12. }  

根据操作码进行相应的处理:

  1. tftp_opcode op = tftp_decode_op(pkt_buf->payload);  

  2.   

  3. switch (op)  

  4.   {  

  5.   

  6.     case TFTP_RRQ:    /* TFTP RRQ (read request) */  

  7.       tftp_extract_filename(FileName, pkt_buf->payload);  

  8.       tftp_process_read(upcb, addr, port, FileName);  

  9.       break;  

  10.   

  11.     case TFTP_WRQ:    /* TFTP WRQ (write request) */   

  12.       tftp_extract_filename(FileName, pkt_buf->payload);  

  13.       //在这个加入擦FALSH  

  14.        tftp_process_write(upcb, addr, port, FileName);  

  15.       break;  

  16.   

  17.     default:  

  18.       /* sEndTransfera generic access violation message */  

  19.       tftp_send_error_message(upcb, addr, port, TFTP_ERR_ACCESS_VIOLATION);  

  20.       /* TFTP unknown request op */  

  21.       /* no need to use tftp_cleanup_wr because no "tftp_connection_args" struct has been malloc'd   */  

  22.       udp_remove(upcb);  

  23.   

  24.       break;  

  25.   }  

这里当STM32接收到写操作请求时,通过tftp_extract_filename函数把文件名读出来。接下来通过tftp_process_write函数来完成文件数据的传输:


  1. int tftp_process_write(struct udp_pcb *upcb, struct ip_addr *to, int to_port, char *FileName)  

  2. {  

  3.   ... ...  

  4.   udp_recv(upcb, wrq_recv_callback, args);  

  5.   tftp_send_ack_packet(upcb, to, to_port, args->block);  

  6.   

  7.   return 0;  

  8. }  

设定数据传输回调函数后,根据TFTP协议,回复一个ACK,之后TFTP客户端开始传输文件数据,从而触发调用wrq_recv_callback


  1. void wrq_recv_callback(void *_args, struct udp_pcb *upcb, struct pbuf *pkt_buf, struct ip_addr *addr, u16_t port)  

  2. {  

  3.   tftp_connection_args *args = (tftp_connection_args *)_args;  

  4.   int n = 0;  

  5.   

  6.   if (pkt_buf->len != pkt_buf->tot_len)  

  7.   {  

  8.     return;  

  9.   }  

  10.   

  11.   /* Does this packet have any valid data to write? */  

  12.   if ((pkt_buf->len > TFTP_DATA_PKT_HDR_LEN) &&  

  13.       (tftp_extract_block(pkt_buf->payload) == (args->block + 1)))  

  14.   {  

  15.     /* 在这里处理接收到的数据pkt_buf->payload */  

  16.   

  17.     /* update our block number to match the block number just received */  

  18.     args->block++;  

  19.     /* update total bytes  */  

  20.     (args->tot_bytes) += (pkt_buf->len - TFTP_DATA_PKT_HDR_LEN);  

  21.   

  22.     /* This is a valid pkt but it has no data.  This would occur if the file being 

  23.        written is an exact multiple of 512 bytes.  In this case, the args->block 

  24.        value must still be updated, but we can skip everything else.    */  

  25.   }  

  26.   else if (tftp_extract_block(pkt_buf->payload) == (args->block + 1))  

  27.   {  

  28.     /* update our block number to match the block number just received  */  

  29.     args->block++;  

  30.   }  

  31.   

  32.   /* SEndTransferthe appropriate ACK pkt (the block number sent in the ACK pkt echoes 

  33.    * the block number of the DATA pkt we just received - see RFC1350) 

  34.    * NOTE!: If the DATA pkt we received did not have the appropriate block 

  35.    * number, then the args->block (our block number) is never updated and 

  36.    * we simply sEndTransfera "duplicate ACK" which has the same block number as the 

  37.    * last ACK pkt we sent.  This lets the host know that we are still waiting 

  38.    * on block number args->block+1. */  

  39.   tftp_send_ack_packet(upcb, addr, port, args->block);  

  40.   

  41.   /* If the last write returned less than the maximum TFTP data pkt length, 

  42.    * then we've received the whole file and so we can quit (this is how TFTP 

  43.    * signals the EndTransferof a transfer!) 

  44.    */  

  45.   if (pkt_buf->len < TFTP_DATA_PKT_LEN_MAX)  

  46.   {  

  47.     tftp_cleanup_wr(upcb, args);  

  48.     pbuf_free(pkt_buf);  

  49.   }  

  50.   else  

  51.   {  

  52.     pbuf_free(pkt_buf);  

  53.     return;  

  54.   }  

  55.   

  56. }  

OK!至此STM32就完成了整个TFTP协议文件的接收。


3.2、保存文件数据

接收到完整的文件数据之后,我们需要把数据写到STM32的FLASH中,保存起来。

由于STM32内存较小,不可能开辟一个大的内存空间把文件数据保存起来再写到FLASH,

所以需要边接收边写FLASH。

首先在接收到写操作请求后,把存储区域的FLASH擦除:


  1. case TFTP_WRQ:    /* TFTP WRQ (write request) */   

  2.  ... ...  

  3.   FlashDestination = HtmlDataAddress;  

  4. * Erase the needed pages where the user application will be loaded */  

  5.   /* Define the number of page to be erased */  

  6.   NbrOfPage = FLASH_PagesMask(HtmlTotalSize);//擦除HTML区域  

  7.   

  8.   /* Erase the FLASH pages */  

  9.   FLASH_Unlock();  

  10.   for (EraseCounter = 0; (EraseCounter < NbrOfPage) && (FLASHStatus == FLASH_COMPLETE); EraseCounter++)  

  11.    {  

  12.      FLASHStatus = FLASH_ErasePage(HtmlSizeAddress + (PageSize * EraseCounter));  

  13.    }  

  14.   FLASH_Lock();  

在文件数据传输过程中,把<=512BYTE的数据写到FLASH:


  1. filedata = (uint32_t)pkt_buf->payload + TFTP_DATA_PKT_HDR_LEN;  

  2. FLASH_Unlock();  

  3. for (n = 0;n < (pkt_buf->len - TFTP_DATA_PKT_HDR_LEN);n += 4)  

  4. {  

  5.  /* Program the data received into STM32F10x Flash */  

  6.  FLASH_ProgramWord(FlashDestination, *(uint32_t*)filedata);  

  7.   

  8.   if (*(uint32_t*)FlashDestination != *(uint32_t*)filedata)  

  9.    {  

  10.      /* End session */  

  11. p_send_error_message(upcb, addr, port, FLASH_VERIFICATION_FAILED);  

  12.     /* close the connection */  

  13.     tftp_cleanup_wr(upcb, args); /* close the connection */  

  14.    }  

  15.    FlashDestination += 4;  

  16.    filedata += 4;  

  17. }  

  18. FLASH_Lock();  

到这里,就实现了STM32接收TFTP客户端传输的文件数据,并保存到FLASH地址为FlashDestination的区域中。


3.3、演示操作

将通信板连接到与电脑在同一局域的路由器,并正确配置好IP信息。在电脑端打开软件Tftpd32.exe:


点击“上传”按键,就会把文件html.bin文件发送到STM32通信板:



可以在STM32通信板中把文件内容读出来使用,在下一篇博客物联网WEB开发中会使用TFTP传输HTML文件。

4、TFTP的应用

    TFTP主要是实现文件传输,在固件升级、程序调试中极大提高效率,有重要的意义。


关键字:STM32  物联网  TFTP文件传输 引用地址:STM32物联网之TFTP文件传输

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