Giao thức TCP/IP và Web server với AVR

[khanhyenxa]

toi la khanh co cai nay d ung duoc hay cho cac dong nghiep lam san pham

[khanhyenxa]

cai nay sua chan lai cho gon

[hbt_9x]

Để thay đổi không khí tí. Hôm trước mình đã nói là nếu viết xong giao thức ICMP, chưa cần TCP và UDP, thì đã có thể ping được tới board mạch của chúng ta. Từ đầu đến giờ chúng ta viết code quá trời luôn mà chưa thể nạp vào chip để chạy thử 1 cái, kể cũng hơi nản. Vậy tới đây mình dừng lại để hướng dẫn bổ sung một số hàm và viết hàm main() trong file “ntAVRnet.c” để có thể biên dịch nạp vào chip Atmega32, sau đó ta sẽ thử ping tới mạch xem mạch của ta đã hoạt động chưa nhé.

Đầu tiên, ta phải viết một số hàm mà từ đầu đến giờ ta vẫn chưa viết: đó là hàm printf sử dụng uart để xuất thông tin lên cổng COM trên máy tính và ngắt cho timer.

Phần này sẽ không giải thích chi tiết vì không phải là trọng tâm chính, các bạn tự tìm hiểu nhé:
Thêm vào project cặp file “uart.c” và “uart.h”
Nội dung file “uart.c”:

//----------------------------------------------------------------------------
// Writen by NTTam - PTITHCM
//----------------------------------------------------------------------------
#include <avr/io.h>
#include <avr/pgmspace.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdarg.h>
#include "ntAVRnet.h"
#include "uart.h"
//----------------------------------------------------------------------------
char UartRxBuffer[UART_RX_BUFFER_SIZE];
char UartTxBuffer[UART_TX_BUFFER_SIZE];
volatile unsigned char UartTxBufferStart;
volatile unsigned char UartTxBufferLen;
volatile unsigned char UartRxBufferStart;
volatile unsigned char UartRxBufferLen;
static char HexTable[] PROGMEM= "0123456789ABCDEF";
//----------------------------------------------------------------------------
void uartInit(unsigned long baudrate)
{
unsigned int bauddiv = ((F_CPU+(baudrate*8L))/(baudrate*16L)-1);//
UBRRL = bauddiv;
#ifdef UBRRH
UBRRH = ((bauddiv>>8) & 0x0F);
// URSEL 7
// UMSEL 6 0:Asynchronuos/1:Synchronous
// UPM1 5 Parity mode: 00:disabled/01:Reserved/10:Even/11:Odd
// UPM0 4
// USBS 3 Stop bit: 0:1 bit/1:2 bit
// UCSZ1 2 Char size:000:5/001:6/010:7/011:8/111:9/others:reserverd
// UCSZ0 1
// UCPOL 0
UCSRC = 0x80 | (1<<UCSZ1) | (1<<UCSZ0);
#endif
UCR =((1 << TXEN) | (1 << RXEN) | (1<< RXCIE) | (1<< TXCIE));//
UartTxBufferStart = 0;
UartTxBufferLen = 0;
UartRxBufferStart = 0;
UartRxBufferLen = 0;
sei();
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
SIGNAL(SIG_UART_TRANS)
{
if(UartTxBufferLen){
--UartTxBufferLen;
UDR = UartTxBuffer[UartTxBufferStart++];
if (UartTxBufferStart == UART_TX_BUFFER_SIZE)
UartTxBufferStart = 0;
}
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
SIGNAL(SIG_UART_RECV)
{
unsigned char i;
char status,data;
status = USR;
data = UDR;
if ((status & ((1<<FE) | (1<<PE) | (1<<DOR))) == 0){
if(++UartRxBufferLen == UART_RX_BUFFER_SIZE)
UartRxBufferLen = UART_RX_BUFFER_SIZE;
i = UartRxBufferStart+UartRxBufferLen; //Vi tri ky tu cuoi cung trong buffer
if(i > UART_RX_BUFFER_SIZE)
i -= UART_RX_BUFFER_SIZE;
UartRxBuffer[i-1] = data;
}
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
char uartGetByte(void)
{
//
char c;
if(UartRxBufferLen){
UartRxBufferLen--;
c = UartRxBuffer[UartRxBufferStart++];
if(UartRxBufferStart == UART_RX_BUFFER_SIZE)
UartRxBufferStart = 0;
return(c);
}
return(-1);
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
void uartSendByte(char c)
{
unsigned char i;
if((USR & (1<<UDRE)) && (UartTxBufferLen == 0)){ //Neu uart dang san sang va buffer trong
UDR = c; //Gui luon
}else{
//Neu uart dang ban
while(UartTxBufferLen == UART_TX_BUFFER_SIZE); //Cho neu buffer dang day
i = UartTxBufferStart + UartTxBufferLen;
UartTxBufferLen++;
if(i >= UART_TX_BUFFER_SIZE)
i -=UART_TX_BUFFER_SIZE;
UartTxBuffer[i] = c; //Ghi vao cuoi buffer
}
}
//--------------------------------------------------------------------------------------
int printfP(const prog_char *format, ...)
{
// simple printf routine
// define a global HexChars or use line below
//static char HexChars[16] = "0123456789ABCDEF";
char c;
unsigned int u_val, div_val, base;
va_list ap;
va_start(ap, format);
for (;;)
{
while ((c = pgm_read_byte(format++) ) != '%')
{ // Until '%' or '\0'
if (!c)
{
va_end(ap);
return(0);
}
uartSendByte(c);
}

switch (c = pgm_read_byte(format++) )
{
case 'c': c = va_arg(ap,int);
default: uartSendByte(c); continue;
case 'd': base = 10; div_val = 10000; goto CONVERSION_LOOP;
// case 'x': base = 16; div_val = 0x10;
case 'x': base = 16; div_val = 0x1000;

CONVERSION_LOOP:
u_val = va_arg(ap,int);
if (c == 'd')
{
if (((int)u_val) < 0)
{
u_val = - u_val;
uartSendByte('-');
}
while (div_val > 1 && div_val > u_val) div_val /= 10;
}
do
{
//c =pgm_read_byte(HexTable+(u_val/div_val));
uartSendByte(pgm_read_byte(HexTable+(u_val/div_val)));
u_val %= div_val;
div_val /= base;
} while (div_val);
}
}
va_end(ap);
}
//--------------------------------------------------------------------------------------

Nội dung file “uart.h”:

//----------------------------------------------------------------------------
// Writen by NTTam - PTITHCM
//----------------------------------------------------------------------------
#ifndef UART_H
#define UART_H

#include <avr/pgmspace.h>
//----------------------------------------------------------------------------
#define UART_TX_BUFFER_SIZE 8
#define UART_RX_BUFFER_SIZE 8
//--------------------------------------------------------------------------------------
#ifndef UART_INTERRUPT_HANDLER
#define UART_INTERRUPT_HANDLER SIGNAL
#endif
//define for ATmega32 register
#define USR UCSRA
#define UCR UCSRB
#define UBRR UBRRL
#define EICR EICRB
#define USART_RX USART_RXC_vect
#define USART_TX USART_TXC_vect
//--------------------------------------------------------------------------------------
void uartInit(unsigned long baudrate);
char uartGetByte();
void uartSendByte(char c);
int printfP(const prog_char *format, ...);
#define printf(format, args...) printfP(PSTR(format), ## args)
//--------------------------------------------------------------------------------------
#endif //UART_H

Tiếp tục hêm vào project cặp file “timer.c” và “ timer.h”
Nội dung file “ timer.c”:

//----------------------------------------------------------------------------
// Writen by NTTam - PTITHCM
//----------------------------------------------------------------------------
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include "ntAVRnet.h"
#include "timer.h"
#include "ethernet.h"
#include "arp.h"
//#include "tcp.h"
//----------------------------------------------------------------------------
extern volatile unsigned int time_watchdog;
static volatile unsigned long UptimeMs;
static volatile unsigned char Counter10ms;
static volatile unsigned int Counter1s;
//----------------------------------------------------------------------------
void timer1Init(void)
{
// initialize timer 1
// set prescaler on timer 1
TCCR1B = (TCCR1B & ~TIMER_PRESCALE_MASK) | TIMER1PRESCALE; // set prescaler
TCNT1H = 0; // reset TCNT1
TCNT1L = 0;
TIMSK |= (1<<TOIE1); // enable TCNT1 overflow
TCNT1 = 0xFFFF - TIMER1_INTERVAL;
}
void timerInit(void)
{
timer1Init();
sei();
}
//! Interrupt handler for tcnt1 overflow interrupt
TIMER_INTERRUPT_HANDLER(SIG_OVERFLOW1)
{
//Tai nap gia tri timer 1
TCNT1 = 0xFFFF - TIMER1_INTERVAL;
//Cap nhat watchdog timer
if((time_watchdog++) > 120){
time_watchdog = 0;
ethInit();
}
Counter1s++;
arpTimer();
//TCPCheckTimeOut();
}

Nội dung file “ timer.h”:

//----------------------------------------------------------------------------
// Writen by NTTam - PTITHCM
//----------------------------------------------------------------------------
#ifndef TIMER_H
#define TIMER_H
//----------------------------------------------------------------------------
#define TIMER_CLK_STOP 0x00 ///< Timer Stopped
#define TIMER_CLK_DIV1 0x01 ///< Timer clocked at F_CPU
#define TIMER_CLK_DIV8 0x02 ///< Timer clocked at F_CPU/8
#define TIMER_CLK_DIV64 0x03 ///< Timer clocked at F_CPU/64
#define TIMER_CLK_DIV256 0x04 ///< Timer clocked at F_CPU/256
#define TIMER_CLK_DIV1024 0x05 ///< Timer clocked at F_CPU/1024
#define TIMER_CLK_T_FALL 0x06 ///< Timer clocked at T falling edge
#define TIMER_CLK_T_RISE 0x07 ///< Timer clocked at T rising edge
#define TIMER_PRESCALE_MASK 0x07 ///< Timer Prescaler Bit-Mask

#define TIMER1PRESCALE TIMER_CLK_DIV64 ///< timer 1 prescaler default

#ifndef TIMER_INTERRUPT_HANDLER
#define TIMER_INTERRUPT_HANDLER SIGNAL
#endif
void timer1Init(void);
void timerInit(void);


#endif //TIMER_H

Mục đích chính của timer ở đây là ta tạo ra ngắt (ở đây dùng timer 1, các bạn dùng timer nào cũng được), để gọi hàm kiểm tra timeout và cập nhật watchdog timer.

Thêm define vào ntAVRnet.h

#define TIMER_PRESCALE 1024
#define TIMER1_INTERVAL (F_CPU/TIMER_PRESCALE)

#define IPDOT(a,b,c,d) ((unsigned long)((unsigned char)a)<<24)+((unsigned long)((unsigned char)b)<<16)+((unsigned long)((unsigned char)c)<<8)+(unsigned char)d//((a<<24)|(b<<16)|(c<<8)|(d))
#define IPADDRESS IPDOT(192,168,1,10)
#define NETMASK IPDOT(255,255,255,0)
#define GATEWAY IPDOT(192,168,1,1)

#define ETHADDR0 '0'
#define ETHADDR1 'F'
#define ETHADDR2 'F'
#define ETHADDR3 'I'
#define ETHADDR4 'C'
#define ETHADDR5 'E'

Thêm include vào “ethernet.c” để từ đó có thể gọi các hàm của giao thức ip và arp:

#include "arp.h"
#include "ip.h"

Thêm include vào file “ip.c”:

#include "icmp.h"
#include "uart.h"

Và thêm thêm // vào trước lệnh gọi hàm UDPProcess, TCPProcess trong hàm IPProcess (vì ta vẫn chưa viết 2 hàm này của giao thức UDP và TCP).

Mở “ntAVRnet.c”:
Thêm hàm khởi động các dịch vụ mạng:

void netInit(unsigned long ipaddress, unsigned long netmask, unsigned long gatewayip)
{
// init network device driver
#ifdef NET_DEBUG
printf("Initializing Network Device\r\n");
#endif
ethInit();
// init ARP
#ifdef NET_DEBUG
printf("Initializing ARP cache\r\n");
#endif
arpInit();
// init addressing
#ifdef NET _DEBUG
printf("Initializing Addressing\r\n");
#endif
ipSetConfig(ipaddress, netmask, gatewayip);
//dhcpInit();
//TCPInit();
//httpInit();

}

Hàm xuất ra cổng serial các thông tin cấu hình IP:

//--------------------------------------------------------------------------------------
void PrintIPConfig()
{
printf("MAC Address: "); ethPrintAddr(&IpMyConfig.ethaddr); printf("\n\r");
printf("IP Address: "); ipPrintAddr(IpMyConfig.ip); printf("\n\r");
printf("Subnet Mask: "); ipPrintAddr(IpMyConfig.netmask); printf("\n\r");
printf("Default Gateway: "); ipPrintAddr(IpMyConfig.gateway); printf("\n\r");
}

Để hàm này có thể truy xuất biến IpMyConfig nằm trong module “ip.c”, ta thêm dòng khai báo sau vào đầu file “ntAVRnet.c”.

extern struct ipConfig IpMyConfig;

Và viết hàm khởi động hệ thống:

//--------------------------------------------------------------------------------------
void SystemInit()
{
timerInit();
uartInit(UART_BAUDRATE);
}

Và cuối cùng là viết hàm main():

int main(void)
{
SystemInit();
printf("\r\nNTTam AVR network testing with enc28j60.\r\n");
printf("Initializing Network Interface and Stack\r\n");
printf("Ethernet chip init\r\n");
IpMyConfig.ethaddr.addr[0] = ETHADDR0;
IpMyConfig.ethaddr.addr[1] = ETHADDR1;
IpMyConfig.ethaddr.addr[2] = ETHADDR2;
IpMyConfig.ethaddr.addr[3] = ETHADDR3;
IpMyConfig.ethaddr.addr[4] = ETHADDR4;
IpMyConfig.ethaddr.addr[5] = ETHADDR5;
IpMyConfig.ip = IPADDRESS;
IpMyConfig.netmask = NETMASK;
IpMyConfig.gateway = GATEWAY;
netInit(IpMyConfig.ip, IpMyConfig.netmask, IpMyConfig.gateway);
PrintIPConfig();
while(1)
{
ethService();
}
return 0;}

Biên dịch, nạp chip và thử gõ lệnh « ping 192.168.1.10 » xem sao.
Địa chỉ IP, Subnet và gateway các bạn có thể thay đổi ở các define trong file « ntAVRnet.h » cho phù hợp với mạng ở nhà mình nhé.

anh cho em hỏi là khi minh ping tới địa chỉ 192.168.1.10 thì sẽ có 1 bản tin gửi tới mạch, nhưng lần đầu thì máy tính không có địa chỉ ip mạch trong bảng arp, vậy thì nó phải gửi 1 bản tin broadcast để xem là địa chỉ ip kia là thằng nào, theo như code thì bảng phần arp không có hàm trả để lời ban địa chỉ broadcast như thế, vậy thì máy tính không thể biết ip đó là ai. Như thế để máy tính biết được ip của mạch thì mạch phải gửi 1 bản tin ip tới máy tính để máy tính cập nhật vào bảng arp ạ !!! em thắc mắc chỗ này mong anh giải thích giúp. Thank!!!

[hbt_9x]

Có lẽ mình cần dừng lại để giải thích rõ hơn về hoạt động của 2 giao thức IP và ARP một chút, cũng như các sử dụng 2 loại địa chỉ IP và MAC trên mạng, trước khi viết code tiếp, tuy hơi dài dòng 1 chút nhưng sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn cách thức làm việc của TCP/IP, như vậy thì sẽ dễ hiểu code hơn và có thể tự viết hay sửa đổi code được dễ dàng.

Ta hãy xem xét 1 mạng ví dụ như sau:
- Mạng LAN tại nhà gồm 3 máy tính và 1 board mạch của chúng ta kết nối vào ADSL router, từ đó nối vào mạng của nhà cung cấp dịch vụ.
- Các bạn cũng cần biết là thực ra modem ADSL hay ADSL router mà ta dùng ở nhà, thật ra bên trong nó gồm 3 thiết bị: một HUB để mở rộng số lượng port, cho phép nhiều máy tính có thể cùng kết nối vào mạng; một Router IP đóng vai trò Gateway, thực hiện chức năng định tuyến giữa mạng bên trong (LAN) và mạng bên ngoài (WAN); và cuối cùng là 1 modem (Modulation - Demodulation) để có thể truyền dữ liệu trên đường dây ADSL.

Ta xẽ xem xét 2 ví dụ:
Ví dụ A: board mạch của chúng ta gửi dữ liệu đến 1 máy tính trong cùng mạng LAN, ví dụ là máy có địa chỉ 192.168.1.6.
Ví dụ B: board mạch gửi dữ liệu đến 1 máy tính nằm bên ngoài, ví dụ là máy có địa chỉ 203.162.44.164
A-Trường hợp gửi trong mạng LAN
Bước 1: Giao thức IP trong board mạch nhận được yêu cầu gửi dữ liệu đến địa chỉ IP 192.168.1.6
Bước 2: Nó đi hỏi giao thức ARP (thông qua hàm ArpIpOut) về địa chỉ này. ARP sau khi tìm trong bảng ARP cache không thấy, nó sẽ gửi 1 bản tin ARP request dưới hình thức broadcast đến mọi máy tính trong mạng. Máy tính có địa chỉ tương ứng sẽ trả lời.


Bước 3: ARP sẽ cập nhật bảng ARP cache và trả lời lại cho giao thức IP.
Bước 4: giao thức IP dùng thông tin này để điền vào frame ethernet và chuyển sang giao thứ ethernet để gửi đi.


B-Trường hợp gửi ra ngoài mạng LAN
Nếu vẫn làm theo cách cũ thì sẽ xảy ra trường hợp như sau:




Như vậy, nếu vẫn làm theo cách cũ, việc gửi dữ liệu sẽ thất bại.
Mọi việc phải được tiến hành như sau:




Có ai biết cách post flash lên forum không? Xin chỉ giúp. Vài minh họa bằng ảnh động có lẽ dễ hiểu hơn.

em thấy thắc mắc chỗ là khi mình gửi ra ngoài mạng LAN, thì bản tin của mình phải gửi cho thằng Getway, nhưng trong nội dung bản tin thì không chứ địa chỉ ip của thằng mà mình cần gửi thực sự, vậy thì getway lấy đâu ra thông tin ip này để gửi tới các getway khác

[huuchinh02]

Chào thầy và các bạn không biết theard này còn hoạt động không. Cho e hỏi là e đang làm tới phần ICMP, thì e đã ping được từ PC -> module bằng cáp trực tiếp hoặc cắm module vào router và PC vào router thì ping cũng được nhưng cắm module vào router và PC bắt wifi từ router thì ping từ PC -> module không được. Không biết có ai thử trường hợp này chưa ạ? Debug thì lí do ping thất bại là thế này. Mong thầy và các bạn giúp e với. Cám ơn ạ!

[leautomation]

thay cac ban chua co code va san pham hoan chinh toi up len cho moi nguoi dung luon chay rat on dinh netavr khanh-cuong

Bạn có thể sửa lỗi treo ở project netAVR của anh Tam được không

[leautomation]

Mình share mọi người tham khảo rồi cho ý kiến nhé! Có một vấn đề chưa giải quyết được là khi đăng nhập rồi thì các máy tính khác cũng vào được mà không cần đăng nhập nữa. Chắc phải có thêm phần logout nữa.
AVR Web Server - Download - 4shared - Hoang Tek

Bạn ơi link bạn die rồi bạn up lại được không

[leautomation]

tự động cập nhật giá trị ADC- không refresh lại trang web

[leautomation]

up lại link cho mọi người

[hieulv105]

Help !
Em dùng Stm32cubeMX để xây dựng project giao tiếp ethernet trên kit stm32f429 discovery.
Khi build nó có add thêm cái Lwip Library.
Ai đã từng làm với cái này rồi có thế giúp em định hướng code được không. Với cái đống thư viện đó, đầu tiên mình xây dựng giao tiếp bằng cách nào được ạ.

[kenyball]

Mọi người ơi TUT này lâu lắm rồi nhưng đọc vẫn nhiều cái hay. Có bạn nào từng lưu lại TUT này dưới dạng file không, mình thấy hình ảnh minh họa trên này mất hết rồi , nế có có thể share lại được ko, chân thành cảm ơn.

[nttam79]

Do có nhiều bạn hỏi, nên mình upload luôn file thiết kế (sơ đồ nguyên lý và PCB) cùng với source code lên đây luôn, có ai cần thì cứ tự do sử dụng nhé.
https://drive.google.com/file/d/1w1w...ew?usp=sharing
https://drive.google.com/file/d/1UE1...ew?usp=sharing
https://drive.google.com/file/d/1b5m...ew?usp=sharing