MLAのFrameworkでTCP/IPを試して見るその７
(単純なTCPサーバーアプリケーションの実装)

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〔その１〕〔PING〕〔TELNET〕〔SMTP〕〔XC16編〕〔TCPclient〕　〔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、単純なTCPサーバーを実装して実験を行います、
(TELNET編と似た様な記事ですがぁ、こちらが更に単純な実装となります)
使用するPICは24EP256MC202(16ビット)です。

これが今回のTCPサーバー構成でのモデルです。

アプリケーション層	TCPServer
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。

ＴＣＰＳｅｒｖｅｒ
　”C:\microchip\mla\v2016_11_07\apps\tcpip\wifi_demo_app\firmware\src\generic_tcp_server.c”
　のファイルに有る"GenericTCPServer( )"関数を"tcp_server.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TCPサーバーを実装します。
　この例は、多くのTCPおよびHTTPサーバー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)はサーバー(Ping query応答)機能を実装する
#define STACK_USE_GENERIC_TCP_SERVER_EXAMPLE  // HTTPサーバーのサンプル

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。

追加されるファイル構成

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=8735word Data=750byte」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。

ここの実験では表示器は使用しません、動作の確認はＬＥＤ(赤)の点滅にて行います。

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。
TCPServer_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_server.c" ：実験で使用する、単純なTCP(HTTP)サーバアプリケーションサンプルプログラムです。

《実験》

このサンプルでは、起動させると着信接続を待機します。
接続が確立されると、サーバーは全ての着信データを読取り、大文字に変換してエコーバックします。
クライアント側は、PCのシリアル通信ソフト[Tera Term]の"Telnet"で文字を送信します、
デモを終了するには、Escキーを押します。

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 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 でぇ、３秒後に処理開始です、ＬＥＤ(赤)が１秒毎に点滅します。
　　この後はクライアントからの接続待ちを行っている事でしょう。

⑤ "Tera Term" を起動させます。

"tcpip_config.h"のＩＰアドレスを"ホスト(T):"に設定します。
TCPポート番号が9760番に設定します。
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。

⑥ ”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"受信(R):"を”CR+LF”に設定して
[OK]ボタンをクリックします。

⑦ 文字を送ってみましょう。
実行結果画面

例えば、"abc"と入力して[ENTER]キーを押せば、
"ABC"と大文字に変換されエコーバックされます。
左図の様なあんばいですね。

終了は[ESC][ENTER]キーを押しましょう。

《その他》

この実験で、簡単なHTTPサーバーアプリケーションの実装は実現出来たと思います、
次回はいよいよブラウザーからHTMLを要求して、スイッチやLEDの状態やアナログ値の表示に、
LEDのON/OFF操作等を行って見たいと思いますがぁ．．．上手く行くかちょいとぉ心配。

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