FreeRTOS-Plus-TCP 和 FreeRTOS-Plus-FAT 示例
使用 FreeRTOS Windows 移植

[可构建的 TCP/IP 和 FAT FS 示例]

简介

我们提供了两个项目，这两个项目可使用免费工具在 Windows 环境下构建并执行 FreeRTOS-Plus-TCP 和 FreeRTOS-Plus-FAT， 无需 购买任何特殊硬件：

1. FreeRTOS-Plus-TCP 入门项目

   FreeRTOS-Plus-TCP 入门项目仅 包括本页面底部列出的其中两个示例 ， 不包括 FreeRTOS-Plus-FAT、 FreeRTOS-Plus-CLI 或任何跟踪功能。

2. 综合项目

   综合项目包括此页面底部列出的所有示例 。 FreeRTOS-Plus-FAT 为 FTP 和 HTTP 示例提供文件存储， 而 FreeRTOS-Plus-CLI 则提供命令行接口。

这两个项目都是预配置的，以便使用 Visual Studio C/C++ 免费版进行构建， 并使用 FreeRTOS Win32 移植。

简介

 

前提条件

构建和运行 Win32 RTOS 移植 示例需满足以下条件：

• 以太网端口已连接的一台 Windows 主机（请参阅 下文的硬件设置 部分）。 这些项目 已在 Windows XP、Windows 7 和 Windows 10 系统中测试过。

  如果您没有有线以太网端口：

  • 您可以尝试 安装虚拟网卡，然后将虚拟网卡桥接至 Wi-Fi 接口——若此方法可行，希望您能 在支持论坛上发布帖子 ，以供其他网友参考！
  • 我们成功使用了 以太网转 Wi-Fi 桥接器 （但我们无法为此类设备的使用提供技术支持）。

• Visual Studio C/C + + 的安装版本。 该工具的 免费社区版 已足够使用。 详情请参见页面顶部说明， 它详细描述了使用各版 Visual Studio for C/C++ 进行 FreeRTOS Windows 移植 的情况。

• WinPCap 安装版本（NPCap 或许也可以）。 如果 您已安装 Wireshark，则可跳过此步骤。

• 如果你想运行入门项目，请前往 FreeRTOS 主程序下载页面下载， 如果你想运行综合项目，请前往 FreeRTOS Labs 源代码下载页面下载 。 注意，Labs 下载页面中的源代码比较旧， 不建议用于生产。

• 最后，虽然严格来说并不需要这么做，但我们强烈建议您安装 Wireshark 等工具，以便查看网络流量。

硬件设置

此 Win32 示例使用 WinPCap 读写原始以太网数据包，以便在 以太网上创建一个虚拟节点。 该虚拟节点拥有 MAC 地址 和 IP 地址。 在示例中，主机会使用 其真实的 MAC 地址和 IP 地址与虚拟的 MAC 地址 和 IP 地址进行通信，就好像它们是同一网络上的两台独立计算机那样—— 实际上，这两个节点都在同一主机上运行。

要让此设置有效，即使没有使用网络上的其他节点，主机也必须物理连接到网络， 否则， 在 Windows 系统下，以太网端口会被断开，无法进行通信 。 相关网络不必是真实的网络，只需 将 Windows 主机连接至具有以太网端口的 MCU 开发板即可， 前提是 Windows 认为以太网已连接。

打开一个项目

在完成软件设置前，必须先打开项目。

1. 仅限 FreeRTOS-Plus-TCP 入门项目

   适用于 FreeRTOS-Plus-TCP 入门项目的 Visual Studio 工作区示例名为 FreeRTOS_Plus_TCP_Minimal.sln， 位于 FreeRTOS-Plus/Demo/FreeRTOS_Plus_TCP_Minimal_Windows_Simulator 目录（在主 FreeRTOS 下载中）。

2. 综合项目

   综合项目的 Visual Studio 工作区示例名为 FreeRTOS_Plus_TCP_and_FAT.sln， 位于 FreeRTOS-Plus/Demo/FreeRTOS_Plus_TCP_and_FAT_Windows_Simulator 目录（在 FreeRTOS Labs 下载中）。

 

软件设置 #1： 设置静态或动态 IP 地址

FreeRTOSIPConfig.h 和 FreeRTOSConfig.h 头文件分别用作 FreeRTOS-Plus-TCP 和 FreeRTOS 配置文件。 两者都可以 从 Visual Studio 中打开。

如果主机所连接的网络存在 DHCP 服务器， 则 在 FreeRTOSIPConfig.h 中将 ipconfigUSE_DHCP 设置为 1，并且无需进一步配置IP地址 地址。 您不必知道 DHCP 服务器分配给演示的 IP 地址 （如果 配置了主机名），因为可以直接通过其名称 定位演示。 不过您也可以查看 IP 地址， 因为它是通过 日志工具输出的。

如果所连接的网络没有 DHCP 服务器，则在 FreeRTOSIPConfig.h 中将 ipconfigUSE_DHCP 设置为 0，然后手动配置 IP 地址和网络掩码 。 IP 地址和网络掩码分别使用 FreeRTOSConfig.h 中的 configIP_ADDR0/3 和 configNET_MASK0/3 常量进行设置。 请注意，IP 地址设置位于 FreeRTOSConfig.h， 而非 FreeRTOSIPConfig.h，因为它与应用程序有关， 而非 TCP/IP 堆栈配置选项。

手动设置 IP 地址时，必须确保所选择的 IP 地址与网络掩码兼容。 大多数情况下， IP 地址只要前三个八位字节 与主机地址的前三个八位字节相同即视为兼容。 例如， 如果主机的 IP 地址为 192.168.0.100， 则任何 192.168.0.nnn 地址都是兼容的（nnn 不得为 0 或 255，或 网络上已存在的其他 IP 地址）。

此外，还需要设置网关 地址，且该地址也需 与网络掩码兼容。 这一步骤必不可少，即使网络上并没有网关 （否则，内部健全性检查时将触发 configASSERT() 失败）。 网关地址使用 FreeRTOSConfig.h 中的 configGATEWAY_ADDR0/3 常量设置。

 

软件设置 #2： 选择（虚拟）MAC 地址

如果只有一台运行示例的计算机连接到网络， 则无需修改[虚拟] MAC 地址。

如果有多台运行示例的计算机连接到 同一网络，则必须确保每台计算机都有 唯一的[虚拟] MAC 地址。

MAC 地址使用 FreeRTOSConfig.h 中的 configMAC_ADDR0/5 常量进行设置。

 

软件设置 ＃3： 设置主机名

使用 名称来识别网络节点通常比使用 IP 地址识别方便。 当 IP 地址未知时更是如此。 例如，与其向 IP 地址发送 诸如 “ping 192.168.0.200” 之类的 ping 请求， 不如 向主机名发送诸如 “ping MyHostName” 之类的 ping 请求（其中 MyHostName 是分配给网络节点的名称）。

如果只有一台运行示例的计算机连接到 网络，则无需修改默认主机名， 即 “RTOSDemo”。 如果有多台运行示例的计算机 连接到同一网络，则必须 给每台计算机分配不同的主机名。

主机名由 main.c 源文件顶部的 mainHOST_NAME 常量设置。 根据网络拓扑，也可使用由 mainDEVICE_NICK_NAME 常量设置的第二个主机名， 该常量也定义在 main.c 顶部。

软件设置 #4： 打印和记录消息

提供 FreeRTOSIPConfig.h 时，FreeRTOS_debug_printf() 会被禁用， 而且 FreeRTOS_printf() 还会调用 名为 vLoggingPrintf() 的 Windows 模拟器特定实用程序文件。

日志输出可发送到：

1. UDP 端口：

   如果 mainLOG_TO_UDP 在 main.c 中被设置为 pdTRUE，则将 使用 UDP 发送日志输出。 UDP 数据将被发送至由 定义在 FreeRTOSConfig.h 中的 configECHO_SERVER_ADDR0 和 ConfigECHO_SERVER_ADDR3 常量设置的 IP 地址 （当 使用回显服务器演示示例时，它就是回显服务器的地址） 和端口号 （由同样定义在 FreeRTOSConfig.h 中的 configPRINT_PORT 常量设置）。

2. 磁盘文件:

   如果 mainLOG_TO_DISK_FILE 在 main.c 中被设置为 pdTRUE ，则日志输出将被 写入名为 RTOSDemo.log 的文件中。 当此文件达到 40M 字节时，它将被重命名为 RTOSDemo.ful，并启动一个新的日志文件 。

3. 标准输出：

   如果 mainLOG_TO_STDOUT 在 main.c 中被设置为 pdTRUE ，则日志输出将被 发送到 stdout。

注意： 不应从 RTOS 任务中进行与输出相关的 Windows 系统调用。 因此，标准输出和磁盘 文件日志数据会被传递至标准的 Windows 线程以进行输出。 UDP 日志直接从 RTOS 任务发送，因为它使用 FreeRTOS-Plus-TCP，而不是 Windows TCP/IP 堆栈。

 

软件设置 #5： 选择网络接口

大多数计算机都有多个网络接口，因此须 告诉应用程序该使用哪个接口。

先编译（在 Visual Studio 中按 F7），然后运行（在 Visual Studio 中按 F5） 应用程序。 控制台屏幕会显示可用的网络 接口。 将 FreeRTOSConfig.h 中的 configNETWORK_INTERFACE_TO_USE 常量设置为 正在使用的接口旁边的数字。 然后须重新编译程序。

故障排除：

• 如果未显示网络接口，那 可能是 windows 没有运行 NPF 服务。 为解决此问题， 请在命令控制台输入 "sc start npf" （需要管理员权限）， 然后重新启动应用程序。

• 如果您无法建立通信，或者您 在 Wireshark 中看不到任何网络流量，那请使用有线网络， 而不要使用无线网络。如果此法不通，则请 从同一网络的其他计算机连接到 （或 ping）项目 。

• 请务必确保您的防火墙或 Windows 设置没有阻止 网络流量。

运行示例

现在，硬件和软件均已配置好，可以开始执行示例。

 

基本连接性测试

在尝试以下示例之前，建议 通过启动、运行应用程序，然后对目标执行 ping 操作以测试基本连接性。 如果收到 ping 回复， 且正确连接到网络。

若要 ping 设备，请打开命令提示符并键入 “ping aaa.bbb.ccc.ddd”，其中 aaa.bbb.ccc.ddd 是 网络连接时显示在控制台上的 IP 地址。 另外，如果要在配置文件中启用 ping 操作， 则请键入 “ping RTOSDemo” ，这里假设 主机名尚未发生改变，仍是默认的 “RTOSDemo” 。

如果未收到 ping 回复，则关闭 DHCP，为目标分配一个 IP 地址，然后使用分配的 IP 地址代替主机名重试。

本页的设置说明描述了如何设置静态 IP 地址以及如何设置 主机名。

选择要运行的示例

综合项目包含多个示例， 可以使用 #define 常量 （位于 main.c 顶部）有选择地在构建中包含这些示例。 关于每个示例的描述以及 将示例包含在构建中的详情说明，请参阅下方链接。

所有示例均可在综合项目中使用。 只有 “与基本 UDP 服务器进行通信的基本 UDP 客户端”和 “TCP 回显客户端 （在同一 RTOS 任务中执行 Rx 和 Tx ）”示例 可在更简单的 FreeRTOS-Plus-TCP 入门项目中使用。

可用示例

• FreeRTOS-Plus-TCP UDP 套接字示例
  1. 使用 UDP 套接字进行输入、输出的命令行接口
  2. 与基本 UDP 服务器进行通信的基本 UDP 客户端（标准和零拷贝）
  3. 使用 FreeRTOS_select()
  4. UDP 回显客户端

• FreeRTOS-Plus-TCP TCP 套接字示例
  1. 使用 TCP 套接字进行输入、输出的命令行接口
  2. TCP 回显客户端（在同一 RTOS 任务中执行的 Rx 和 Tx）
  3. TCP 回显客户端（在不同的 RTOS 任务中执行 Rx 和 Tx）
  4. TCP 回显服务器

• FreeRTOS-Plus-TCP、FreeRTOS-Plus-FAT Web (HTTP) 和 FTP 示例
  1. FTP 服务器
  2. HTTP Web 服务器