MLAのFrameworkでTCP/IPを試して見るその３
(ＴＥＬＮＥＴサーバー)

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〔その１〕〔PING〕　〔SMTP〕〔XC16編〕〔TCPclient〕〔TCPserver〕〔HTTPserver〕

前ページの"その１"では、FrameworkのTCP/IPスタックファイルの話と、tcpipプロジェクト作成方法の
話を書きましたので先ずはそちらからご覧下さい。
このページでは、ＴＣＰモジュールを使ってTELNETサーバーの動作を実験してみます。
尚、PING動作の実験と”データのカプセル化”の話は"その２(PING)"を参照下さい。

これが今回のTELNETサーバー構成でのモデルです。

アプリケーション層	TELNET
トランスポート層	TCP
インターネット層	ＩＰ (ICMP)	ARP
	Stack Task
物理層	ENC28J60

Ｓｔａｃｋ　Ｔａｓｋ
　着信パケットのチェックを行い、上層のスタックモジュールにルーティングします。
　このタスクが"ENC28J60.c"のドライバーを呼び出す事になります。
　タイムリーな応答を確保するために、この関数を定期的に呼び出さなければなりません。
　なのでぇ、アプリケーションを作成する場合は必要最小限のDelayを使い、ステートマシン的な
　小刻みな処理を施す必要が有ります。

ＡＲＰ
　インターネットの世界ではＩＰアドレスで送受信を行っていますが、インターネットは
　イーサネットプロトコルを利用しているので相手先のMACアドレスを知らないと送る事が出来ません。
　でぇ、このＩＰアドレスからMACアドレスの交換を行ってくれるのがARPです。
　交換の仕方はこちら「アドレス解決とＡＲＰ」を参照下さい。
　通知されたMACアドレスは通常キャッシュに記憶されるのですが、このARPにはキャッシュ無りません

ＩＰ
　TCP/IPのデバイス間でＩＰアドレスによるデータの送受信を行います。
　単純にパケットの交換のみが役割で、データの分割も行う。
　ＩＰプロトコルのフレームフォーマットやヘッダ内容はこちらとこちらを参照しましょう。

ＩＣＭＰ
　ＩＰは通信異常が発生しても報告する機能が無いのでこれを補う為にICMPで通信エラーや
　ネットワークの状況を通知してくれるらしい。
　ICMPには色々な要求メッセージが有る様だが、TCP/IPスタックのICMPは”エコー要求”と
　”エコー応答”のみっぽいです。
　ICMPのフレームフォーマットは「ICMPとPINGコマンド」を参照しましょう、
　ICMPヘッダについてはこちらも参照しましょう。

　※ ＩＣＭＰの実験は、"その２(PING)"の実験１を参照下さい。

ＴＣＰ
　通信異常や送信完了等の確認を行わない比較的単純な通信を行うＵＤＰに対して
　ＴＣＰは1対1 の通信を確立し、送信確認やパケット順のチェックに欠損パケットの再送といった
　事を行うので信頼性の必要な通信で使用されます。
　ＴＣＰヘッダについてはこちらも参照しましょう。

ＴＥＬＮＥＴ
　インターネット通信を行う端末間やプロセス間で遠隔操作等の汎用的な通信を行う
　プロトコル(こちらも)でＴＣＰモジュールで通信を行います。

《ファイル構成》

"tcpip_config.h"の変更

#define STACK_USE_ICMP_SERVER   　 // ICMP(PING)はサーバ(Ping query応答)機能を実装する
#define STACK_USE_TELNET_SERVER  　// Telnet サーバの実装

上記の２モジュールのみ実装しましょう。
"STACK_USE_ICMP_SERVER"のみなのでPING応答のみ可能です。
これにより"ＴＣＰ"モジュールも追加されます。

追加されるファイル構成

telnet.c	TELNET サーバープロトコルのモジュールファイル(RFC 854) Teletype network TelnetサービスのTCPポートは23番で提供します。このモジュールは、Microchipのデモボード用だったので改造しています。
tcp.c	TCPプロトコルのモジュールファイル(RFC 793) Transmission Control Protocol 信頼性の高い、フロー制御によるアプリケーションストリーム指向データのハンドシェイク転送を提供します。

※ ”その２”の最小ファイル構成にC:\microchip\mla\v2016_11_07\framework\tcpip\srcフォルダー
　　のtcp.c/telnet.cを加えたものになります。

※ この構成でコンパイルすると、使用メモリは「Program=29128byte Data=542byte」です。
　　PIC18F26K22では、44％もプログラムメモリを消費しました。

※ "STACK_USE_SSL_SERVER"のコメントを外せばSSLモジュールが追加されてTELNETで使用出来る
　　仕掛けが有るのでやってみたがぁ．．．下記の様なエラー出現じゃ～ぁ。

メモリの関係か？PIC18ではサポートしないと来たもんじゃやき。

《実験回路》

ENC28J60モジュールのピン構成

	VCC	電源3.3V　パケット転送中動作電流180mA 十分に流せる電源を準備しましょう。
	GND	グランド
	RESET	LOWでリセットなので通常はHIGH
	CS	SPIのチップセレクト入力ピン
	SCK	SPIのクロック入力ピン
	SI	SPIのデータ入力ピン
	SO	SPIのデータ出力ピン
	WOL	ウェイクアップ用割り込み出力新チップはNCになっている。
	INT	割り込み出力ピン
	CLKOUT	クロック出力ピン

※ 灰色背景色のピンは今回利用しません。

LCD表示器についての配線等の詳細はこちらのページを参照下さい。
尚、ＬＣＤは無くてもＯＫです。
又、半固定抵抗は10kΩか20kΩ辺りで良いでしょう。

ENC28J60 のRESETピンについて
RESETピンはPICのRC1ピンに接続されていますが、これは"ENC28J60,c"の初期化関数(MACInit)でHIGHを出力しているだけなので、直接VDDに配線すればPICピンが1本利用可となります。
その際は、"system_config.h"の"#define ENC_RST_IO"をコメントにします。

回路電源について
ENC28J60モジュールが3.3Vなので回路電源は3.3Vで統一していますが、
ENC28J60自体の消費電流がパケット転送中で最大 180mA、転送していない時で120mAと
結構電気食いで変動も激しいです。十分に流せる安定化された電源を準備しましょう。

《ダウンロードファイルについて》

↓ここからプログラムソースをダウンロードして下さい。
TELNET_ENC28J60.zip
ファイルの説明とプロジェクトの作成方法は”その１”を参照下さい。
MPLAB X IDE v3.60 とMPLAB(R) XC8 C Compiler Version 1.40コンパイラを使用しています。

《実験》

PIC側が"TELNETサーバー"です、PC側は"Tera Term"をTELNETのクライアントで接続します。
"Tera Term"からPICのスイッチ状態と半固定抵抗のアナログ値を要求する"STATE"コマンドと
LEDの点灯・消灯を要求する"LED ON/OFF"コマンドを発行する事が出来ます。

尚、この実験ではNBNSモジュールを実装していないのでホスト名 (NetBIOS名)での指定は出来ません
固定のＩＰアドレスを使います、ホスト名で行いたい人は"STACK_USE_NBNS"を有効にして下さい、
但し、プログラム容量は49％になりますよ。

① "tcpip_config.h"のMACアドレス・ＩＰアドレス・サブネットマスクは”その１”を見て自分ちの
　　ネット環境に合わせて設定は完了していますね。

② プログラムをコンパイルしＰＩＣに書き込みましょう。
　　”framework/tcpip/src/tcp.c:1943: warning: (343) implicit return at end of non-void function”
　　”framework/tcpip/src/tcp.c:2107: warning: (343) implicit return at end of non-void function”
　　”framework/tcpip/src/common/helpers.c:1370: warning: (1496) arithmetic on pointer to
　　void yields Undefined Behavior”
　　とワーニングが出るかもですがぁ、気にしなくても良いでしょう、たぶん。

③ ENC28J60をネットワークに接続し、回路電源を入れましょう。
　　(私はYAHOO!プロバイダーのトリオモデムのAPに繋いでの実験です)

④ LCDの1行目に[ Test to TELNET ]が表示されます。

⑤ でぇ、３秒後に処理開始です、ＬＥＤ(赤)が１秒毎に点滅します。
　　LCDの２行目に"tcpip_config.h"で設定したＩＰアドレスが表示されます。
　　[ My IP Address ]
　　[192.168.3.105 ] ←は自分が設定したＩＰアドレスが表示されますがぁ以下はこれで説明

⑥ ＰＣのコマンドプロンプト画面を起動させ”ping 192.168.3.105”と実行させて下さい。

　とぉ、こんな感じにPICが応答を返し表示されるでしょう。
これでネットに接続できている事が確認取れましたね。

⑦ "Tera Term" を起動させます。

LCDに表示されているＩＰアドレスを"ホスト(T):"に設定します。
TCPポート番号が23番である事を確認します。
サービスを"Telnet"にチェックを入れて
[OK]ボタンをクリックします。

LOGIN画面１

とぉ、こんな感じで表示されるでしょう。

⑧ ”端末の設定” を行います。
　　メニューバーの[設定(S)]→[端末(T)...]を順番にクリックします。

"ローカルエコー(L)"にチェックを入れます。
"改行コード"の"送信(M):"を”CR+LF”に設定して
[OK]ボタンをクリックします。

⑨ ログインします。

こんな感じぃみたいなぁ。
パスワード表示で"\xff\xfd\x2d"のコードを送信しているのですがぁ、
これはロケールコードの様でエコーを抑制して文字を見えなくする様な感じぃ
みたいなぁ、でも上手く機能していなさそう？？

⑩ ＬＥＤを点灯させます。
　　"LED ON"と"LED OFF"とコマンドを入力すればＬＥＤ(橙)の点灯と消灯が出来ます。

こんな感じぃ

⑪ ＰＩＣの状態を表示させましょう。
　　"STATE"コマンドを使えば、スイッチの状態と半固定抵抗のアナログ値を得る事が出来ます。

"STATE"を実行する際にスイッチを押して行うとぉ
"Button: ON"と表示されちゃいます。

⑫ 'q'かぁ'Q'を入力すると"Goodbye!"を表示し１秒後に終了します。

《その他》

PICにコマンドを与えて何か動作させる様な使い方なら今回の方法が良さげぇな気がしなくもない。
プログラム容量もそこそこだしぃみたいなぁ。

次回以降は、HTTP/SMTP/POP3辺りを行いたいがぁ．．．
HTTPサーバーは”MPFS”モジュールが面倒そうだしぃ、
POP3はモジュールがないので１から作らないとだしぃ、
SMTPにしようかなぁ、あ、HTTPクライアントなら．．．．どうしようかな？

MLAのFrameworkでTCP/IPを試して見るその３ (ＴＥＬＮＥＴサーバー)