MLAのFrameworkでTCP/IPを試して見るその６
(単純なＴＣＰクライアント実装：ＵＲＬでアクセスする)

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〔その１〕〔PING〕〔TELNET〕〔SMTP〕〔XC16編〕　〔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、URL(www.google.com) でアクセスするTCP(HTTP)クライアントの実験を行います、
使用するPICは24EP256MC202(16ビット)となります。

これが今回のTCPクライアント構成でのモデルです。

アプリケーション層	ＤＮＳ	TCPClient
トランスポート層	ＵＤＰ	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。

ＵＤＰ
　送信完了等の確認を行わない比較的単純なプロトコル(こちらも見ておこう)。
　通信中のデータ異常への対応などは上位のプロトコル(アプリケーション層)で行います。
　信頼性を重視する必要が無く、速度を重視するアプリケーションで使用されます。
　信頼性を重視する場合は"TCPプロトコル"を使用します

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。

ＤＮＳ
　今回追加するのは、"ＤＮＳクライアント"部分のみです、"ＤＮＳサーバー"側は含まれません。
　ＤＮＳは名前解決機能が有り、ホスト名からＩＰアドレスに変換する為にＤＮＳサーバーへ
　問い合わせパケット(正引き) の発行処理を行います。

　※ 今回は"TCPクライアント"の名前解決に用いる為に"DNS"が追加されます。
　(ここの実験では、Google："www.google.com"の名前解決で使用されます)
　※ ＤＮＳの実験は、"その２(PING)"の実験３を参照下さい。

ＴＣＰＣｌｉｅｎｔ
　”C:\microchip\mla\v2016_11_07\apps\tcpip\wifi_demo_app\firmware\src\generic_tcp_client.c”
　のファイルに有る"GenericTCPClient( )"関数を"tcp_client.c"メインファイルに組み込んでいます。
　この関数は、TCP上で動作する単純なHTTPクライアントを実装します。
　この例は、多くのTCPおよびHTTPクライアントアプリケーションの雛型として使用できます。

《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_GENERIC_TCP_CLIENT_EXAMPLE  // HTTP クライアントのサンプル

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"DNS(dns_client)/UDP/TCP"モジュールが追加されます。

追加されるファイル構成

dns_client.c	ＤＮＳクライアントプロトコルのモジュールファイル(RFC 1035) Domain Name System ホスト名からIPアドレスへの変換を提供します。
udp.c	UDP プロトコルのモジュールファイル(RFC 768) User Datagram Protocol アプリケーション・データグラム（パケット）指向のデータの信頼性が低く、最小遅延のトランスポートを提供します。
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/udp.c/dns_client.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=11132word Data=1084byte」です。

《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。

前回までは LCD表示器を使っていましたが、今回は文字表示の情報量が多い為UART通信にて
ＰＣのシリアル端末ソフト(Tera Term)に表示をさせます。
これには、秋月電子通商の超小型 USBシリアル変換モジュールを使います。
このモジュールは、3.3V電圧で5Vトレラントとなっています、ピンは左側から[5V][GND][TXD][RXD]の
順です、又、[5V]端子はＵＳＢからの電源出力となりますが、今回は配線をしません。
詳しくは付属する説明書を読みましょう。

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。
TCPClient_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) XC16 C Compiler Version 1.30コンパイラを使用しています。

"tcp_client.c" ：実験１と実験２で使用する、単純なHTTPクライアントサンプルプログラムです。

又、この実験ではLCDを使いませんので、"skI2CLCDlib.c/skI2CLCDlib.h/skI2Clib.c/skI2Clib.h"
のI2C通信LCDに表示を行う為のライブラリは使用しません。
その代わりにUART通信を行うので、”skUARTlib.c/skUARTlib.h"を使います、
このファイルについてはこちらを参照下さい。

《実験１》

このサンプルでは、www.google.comに接続して”microchip.com”を検索しその結果をPCの
シリアル通信ソフト[Tera Term]に表示させる事とします。

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。
　　tcp_client.c: In function 'main':
　　tcp_client.c:101:6: warning: 'TICK' is deprecated
　　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 超小型USBシリアル変換モジュールとＰＣをＵＳＢで接続して、
　　[TearTerm]を起動させます、通信速度は9600bpsです。

④ 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)

⑤ でぇ、３秒後に処理開始です、[TearTerm]に”Start HTTP Client ”が表示され、
　　ＬＥＤ(赤)が１秒毎に点滅します。

⑥ ボタンを押しましょう、www.google.comに接続されれば
　　”Connecting using Microchip TCP API...”を表示します。

⑦ HTTPサーバーに接続しているので、HTTP GETリクエストを送信します。
　　(GETリクエストは"HTTP/1.0"or"HTTP/1.1"共に結果は変わりませんでした)

HTTPサーバーからこんな感じに送信されます。

　www.google.comのHTTP サーバーから送られて来たデータ(上図)を
　ブラウザーで表示させて見たのが左図です。
　"here"をクリックするとぉ、
　下画面の様な感じで表示されます。

《実験２》

"tcp_client.c"のファイル記述を下記の様に書き換えて実行すれば、MYサイトの"test6.html"の
ファイルにアクセスできます。
HTML内容は”[Test microchip\mla\framework\tcpip\GenericTCPClient( ) function]”の文字が表示
されるだけの物ですがぁ。

// このアプリケーションにアクセスするサーバーを定義します。
static uint8_t ServerName[] = "www.geocities.jp";
//static uint8_t ServerName[] = "www.google.com";

// このHTTPクライアントによって要求されるURLを定義します。
static ROM uint8_t RemoteURL[] = "/zattouka/GarageHouse/micon/MPLABX/MLA/tcpip/test6.html";
//static ROM uint8_t RemoteURL[] = "/search?as_q=Microchip&as_sitesearch=microchip.com";

実験１では、[HTTP/1.0 302 Found]だったがぁ
実験２では、[HTTP/1.0 200 OK]で正常終了していますね。

PS. "www.geocities.jp"サーバーは終了したので
　　"zattouka.net/GarageHouse/micon/MPLABX/MLA/tcpip/test6.html"に引っ越しを行っています。

《その他》

ここでも"SSL"機能を動作させて見たのだがぁ．．．．
やっぱり上手く行かなかったぁ、このままでは”HTTPS:”が出来ない！
次回はTCPサーバーを行う予定です。

MLAのFrameworkでTCP/IPを試して見るその６ (単純なＴＣＰクライアント実装：ＵＲＬでアクセスする)