LiteOS通信模组教程05-LiteOS的SAL及socket编程实例

最新推荐文章于 2025-05-17 18:53:02 发布

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#IoT #小熊派 #物联网 #操作系统

本文介绍了LiteOS的SAL（Socket Abstract Layer）套接字抽象层，旨在提供统一的Socket编程接口，简化物联网设备的网络通信。详细讲解了SAL的优势、Socket基础、字节序转换函数，以及TCP和UDP Socket客户端编程实例，通过实例展示了如何在LiteOS中使用SAL进行TCP和UDP通信。

1. SAL套接字抽象层

SAL全称Socket Abstract Layer，即套接字抽象层，主要作用是对上层应用提供一层统一的 socket 编程接口，屏蔽底层网络硬件的差异。

LiteOS的SAL架构如下：

SAL网络架构

SAL的优势从图中一看即知：

无论底层使用以太网 LwIP协议栈组合，还是使用ESP8266/M26 AT框架组合，经过SAL套接字抽象层之后，对用户提供的接口都是统一的，极大的提高了程序的可移植性。

SAL框架的源码及其实现在SDK中的IoT_LINK_1.0.0\iot_link\network\tcpip目录：

SAL实现源码

除了sal文件夹之外，其余的文件夹分别对应着不同的sal实现，比如esp8266_socket对应的是基于AT框架和ESP8266的SAL实现。

SAL相关的头文件存放在IoT_LINK_1.0.0\iot_link\inc文件夹中，如图：

SAL头文件

sal.h：SAL头文件，使用时需包含；
sal_imp.h：抽象接口定义头文件；
sal_types.h：socket编程中涉及到的类型定义；
sal_define.h：socket编程中涉及到的宏定义；
link_endian.h：socket编程中的大小端字节序转换函数定义；

2. Socket编程基础

2.1. Socket概述

Socket称为套接字，本质上是一种文件描述符，所以socket通信的过程和操作文件的方法基本类似。

TCP/IP协议族的传输层中，分为有连接的，可靠的TCP传输方式，和无连接的，不可靠的UDP传输方式，所以Socket分为两种：

流式Socket（SOCK_STREAM）：提供可靠的、面向连接的通信流，使用TCP协议；
数据报Socket（SOCK_DGRAM）：提供一种无连接的服务，使用UDP协议；

2.2. Socket结构体

一个标准的Socket应该包括以下五部分：

协议类型
目的IP
目的端口
源ip
源端口

SAL提供了两种socket的结构体用于存放数据，sockaddr结构体和sockaddr_in结构体，定义均在sal_types.h文件中。

sockaddr结构体的定义如下：

struct sockaddr
{
   
   
    sa_family_t     sa_family;      /* address family, AF_xxx   */
    char            sa_data[14];    /* 14 bytes of protocol address */
};

参数说明如下：

sa_family：地址族，一般为AF_INET，表示IPv4协议；
sa_data：包含了源ip、源端口、目的ip、目的端口；

sockaddr_in结构体的定义如下：

struct sockaddr_in
{
   
   
    sa_family_t sin_family;             /* AF_INET */
    in_port_t sin_port;                 /* Port number.  */
    struct in_addr sin_addr;            /* Internet address.  */
    unsigned char sin_zero[8];          /* Pad to size of `struct sockaddr'.  */
};

sockaddr结构体将所有的ip和端口信息都放在了sa_data中，不利用编程，而sockaddr_in结构体本质上和sockaddr结构体一样，但是将目的ip和目的端口分离出来，容易编程,所以一般在使用的时候有如下技巧：

使用sockaddr_in结构体赋值，作为参数传递时强制转换为sockaddr类型传递。

2.3. 字节序转换函数

在sockaddr_in结构体中填写sin_port和sin_addr这两个值时，需要注意：

in_port_t是uint16_t类型；
sin_addr是uint32_t类型；

这样就涉及到了两个转换问题：

ip地址的转换

ip地址通常是一个字符串，比如"192.168.1.100"，但是此处需要转换为一个uint32_t类型的数据，SAL提供了一个转换函数，在之前提到的link_endian.h文件中，函数如下：

字节序的转换

字节序分为大端存储和小端存储，为了保证统一性，屏蔽硬件差异，需要将ip地址和端口的值转换为网络字节序，SAL提供了本地字节序和网络字节序的互相转换函数，在link_endian.h文件中，其中h表示host主机，n表示network网络字节序：

htonl(unsigned long int hostlong);
htons(unisgned short int hostshort);
ntohl(unsigned long int netlong);
ntohs(unsigned short int netshort);

3. AT框架和SAL配置及开启

本实验中我们使用ESP8266 AT框架 SAL进行实验，所以需要开启使能AT框架和SAL。

3.1. AT框架开启

关于AT框架具体的剖析，可以阅读上一篇教程。

在工程目录下的.sdkconfig中手动配置开启驱动框架（串口使用）和AT框架：

AT框架开启

实验中使用的是ESP8266，所以还需要配置路由器的SSID和PASSWD，在SDK目录中的IoT_LINK_1.0.0\iot_link\network\tcpip\esp8266_socket目录下，打开esp8266_socket_imp.h文件：

在其中设置ESP8266连接的热点名称和密码，这里我的设置如下：

热点设置

最后，需要修改同文件夹下的esp8266_socket_imp.mk文件，将图中标出的两处TOP_DIR改为SDK_DIR:

makefile文件

makefile设置

3.2. SAL开启

SAL默认是未开启的，需要在工程目录下的.sdkconfig中手动配置开启：

使能esp8266实现的sal

其中CONFIG_TCPIP_ENABLE = y需要自己添加，CONFIG_TCPIP_TYPE宏定义的值目前支持，可以根据自己的需求选择：

“lwip_socket”
“linux_socket”
“macos_socket”
“esp8266_socket”
“none”

注意：两个宏定义必须同时存在且使能，SAL才会生效。

3.3. SAL自动初始化

使能了SAL之后，系统会自动进行初始化，在SDK目录中的IoT_LINK_1.0.0\iot_link下的link_main.c文件中即可看到：

SAL自动初始化

4. TCP Socket客户端编程实例

4.1. TCP服务端的建立

在本实验中，TCP Server使用网络调试助手模拟，在本机8000端口开启一个TCP服务器，如图：

TCP服务端

4.2. SAL提供的Socket客户端编程API

建立socket

API原型如下：

int sal_socket(int domain, int type, int protocol);