ESP32作为TCP客户端的通信实现

在本教程中，我们将探讨如何利用ESP32开发板在STA模式下建立TCP客户端连接。此项目的代码位于'4_5_wifi_TcpClient'目录下。

### 项目概述
在这个实验中，计算机扮演TCP服务器的角色，而ESP32则作为TCP客户端进行通信。实验的目标是通过ESP32与计算机之间的数据交换来验证TCP客户端的功能。

### TCP通信基础
TCP是一种面向连接的协议，提供可靠的数据传输服务。在本次实验中，我们将重点放在TCP客户端的实现上，具体来说，就是如何从客户端发起连接请求，以及如何处理来自服务器的数据。

### ESP32编程接口
为了实现TCP客户端功能，我们将使用标准的socket API，这些API在ESP32上的使用方式与Windows系统中基本相同，主要包括以下几个函数：
- `socket()`：创建一个新的socket。
- `connect()`：向服务器发起连接请求。
- `close()`：关闭一个已存在的socket。
- `recv()`：从socket接收数据。
- `send()`：通过socket发送数据。

### 代码详解
本实验的工程结构可以通过VS Code查看。在`components`文件夹中，`LCD`文件夹包含显示屏驱动代码，`wifi`文件夹则包含了WiFi连接的相关逻辑，而TCP客户端的具体实现则位于`main`目录下的`app_main.c`文件中。

#### 程序初始化
在`app_main.c`中，首先初始化WiFi为STA模式，并创建一个TCP客户端连接任务。这部分代码示例如下：
```c
void app_main() {
wifi_init_sta(); // 初始化WiFi为STA模式
xTaskCreate(&tcp_client_connect, "tcp_client_connect", 4096, NULL, 5, NULL); // 创建TCP客户端连接任务
}
```

#### TCP客户端任务
在`tcp_client_connect`函数中，程序会先等待WiFi连接成功，然后尝试建立TCP连接。如果连接成功，则创建一个接收数据的任务。以下是相关代码片段：
```c
void tcp_client_connect(void *pvParameters) {
while (1) {
xEventGroupWaitBits(tcp_event_group, WIFI_CONNECTED_BIT, false, true, portMAX_DELAY); // 等待WiFi连接成功
int socket_ret = create_tcp_client(); // 尝试建立TCP连接
if (socket_ret == ESP_OK) {
xTaskCreate(&client_recv_data, "client_recv_data", 4096, NULL, 4, &tx_rx_task); // 创建接收数据任务
}
}
}
```

#### 创建TCP连接
`create_tcp_client`函数负责创建socket并连接到指定的服务器。如果连接成功，将返回一个有效的socket句柄，用于后续的数据收发操作。
```c
esp_err_t create_tcp_client() {
connect_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 创建socket
if (connect(connect_socket, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) <0) {
return ESP_FAIL;
}
return ESP_OK;
}
```

#### 数据接收任务
`client_recv_data`函数实现了接收服务器数据并回传的功能。接收到的数据将通过串口打印出来，并且原样返回给服务器。
```c
void client_recv_data(void *pvParameters) {
while (1) {
int len = recv(connect_socket, databuff, sizeof(databuff), 0); // 接收数据
if (len > 0) {
send(connect_socket, databuff, len, 0); // 回传数据
}
}
}
```

### 实验步骤
1. 修改`user_wifi.h`文件中的WiFi SSID和密码，以匹配你的网络环境。
2. 配置TCP服务器的IP地址和端口号。
3. 将ESP32开发板通过USB线连接到计算机，并在设备管理器中确认串口号。
4. 在`menuconfig`菜单中设置正确的串口号和波特率。
5. 使用`make all`命令编译项目，然后通过`make flash`将程序烧录到ESP32上。
6. 使用串口工具（如SSCOM32）打开ESP32的串口，波特率设置为115200。
7. 重启ESP32，确保其能够成功连接到指定的WiFi网络。
8. 在计算机上运行网络调试助手，设置好服务器的IP地址和端口号，开始测试TCP通信。
9. 观察串口输出，检查ESP32与服务器之间的通信是否正常。

### 注意事项
- 确保ESP32和计算机连接在同一网络下，以便能够互相通信。
- 如果ESP32未能获取预期的IP地址，可能需要重新配置并重新编译程序。

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