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好的，您提供的代码是基于正点原子 STM32F407 开发板，使用 UCOSII 操作系统和 LwIP 网络协议栈（netconn API）实现的 TCP 服务器。当前遇到的核心问题是网线热插拔后无法自动重新联网。 为了实现网线热插拔后的自动重连，我们需要关注以下几个关键点： 物理层链路状态检测 (PHY Status Check)：需要能够检测到网线是连接上了还是断开了。 网络接口 (netif) 管理：当链路状态改变时，需要通知 LwIP 更新网络接口的状态，并相应地处理 IP 地址的获取（例如通过 DHCP）。 TCP 服务器的健壮性：服务器需要能够处理因链路断开导致的现有连接异常，并在网络恢复后能继续接受新的连接。
下面是如何修改和添加代码来实现这一功能的思路和步骤： 一、 实现 PHY 链路状态检测及 LwIP 通知 这通常不是在 TCP 服务器应用层代码中直接完成的，而是需要在 LwIP 的网络接口层（通常是 ethernetif.c 或类似文件）或者一个专门的监控任务中实现。 创建 PHY 状态监控任务 (如果 LwIP 驱动中没有内置此功能)： 这个任务会周期性地通过 SMI/MII 总线读取 LAN8720 PHY 芯片的状态寄存器，以判断链路是否连接。LAN8720 的 Basic Status Register (BSR) 中的 "Link Status" 位可以指示链路状态。 当检测到链路状态从“断开”变为“连接”时，调用 netif_set_link_up(struct netif *netif)。 当检测到链路状态从“连接”变为“断开”时，调用 netif_set_link_down(struct netif *netif)。
示例代码结构 (需要您根据实际的 STM32 HAL/LL 库和 PHY 驱动进行调整):
假设您有一个全局的网络接口变量，例如 extern struct netif gnetif; (通常在 lwip_comm.c 或 main.c 中定义和初始化)。 // 在一个新的 .c 文件或者一个合适的地方添加，例如 phy_monitor.c#include "lwip/opt.h"#include "lwip/netif.h"#include "lan8720.h" // 假设您有访问LAN8720寄存器的函数#include "lwip_comm.h" // 为了 gnetif (如果在这里声明)#include "os_cpu.h" // For OS_CPU_SR#include "ucos_ii.h" // For UCOSII API// 假设 gnetif 在其他地方定义extern struct netif gnetif;#define PHY_LINK_CHECK_INTERVAL_MS 1000 // 每1秒检查一次#define PHY_LINK_TASK_PRIO (TCPSERVER_PRIO + 1) // 确保优先级合适#define PHY_LINK_TASK_STK_SIZE 128OS_STK PhyLinkTaskStk[PHY_LINK_TASK_STK_SIZE];static u8_t last_link_state = 0; // 0 = down, 1 = up// 您需要实现这个函数来读取LAN8720的链路状态// 返回值: 1 表示链路UP, 0 表示链路DOWNu8_t LAN8720_ReadLinkStatus(void) { // 示例：具体实现依赖于您的ETH HAL驱动和PHY访问函数 // uint32_t phy_reg_val; // if (HAL_ETH_ReadPHYRegister(&heth, LAN8720_PHY_ADDRESS, PHY_BSR, &phy_reg_val) == HAL_OK) { // if (phy_reg_val & PHY_LINKED_STATUS) { // PHY_BSR_LS_BIT or similar macro // return 1; // Link is Up // } // } // return 0; // Link is Down // 这是一个占位符，您需要用实际的PHY读取逻辑替换它 // 例如，很多STM32的LwIP移植会在ethernetif.c中有一个类似的函数 // 或者直接通过ETH_ReadPHYRegister uint16_t bsr_val; // 伪代码： your_read_phy_register_function(LAN8720_PHY_ADDRESS, 1, &bsr_val); // 1 is BSR address // if (bsr_val & (1 << 2)) return 1; // Bit 2 is Link Status // else return 0; return ethernetif_link_status(&gnetif); // 如果您的驱动有类似函数}void phy_link_check_thread(void *arg) { LWIP_UNUSED_ARG(arg); u8_t current_link_state; // 确保 gnetif 已经初始化 while(gnetif.hwaddr_len == 0) { // 简单等待netif被添加 OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100); } last_link_state = LAN8720_ReadLinkStatus(); if(last_link_state) { netif_set_link_up(&gnetif); } else { netif_set_link_down(&gnetif); } while (1) { current_link_state = LAN8720_ReadLinkStatus(); if (current_link_state != last_link_state) { if (current_link_state) { // Link transitions to UP printf("Network cable connected.\r\n"); netif_set_link_up(&gnetif); // 通知LwIP链路已连接 // LwIP的netif status callback通常会处理DHCP重启等 } else { // Link transitions to DOWN printf("Network cable disconnected.\r\n"); netif_set_link_down(&gnetif); // 通知LwIP链路已断开 } last_link_state = current_link_state; } OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, PHY_LINK_CHECK_INTERVAL_MS); }}void phy_link_task_init(void) { INT8U err; err = OSTaskCreate(phy_link_check_thread, (void *)0, &PhyLinkTaskStk[PHY_LINK_TASK_STK_SIZE - 1], PHY_LINK_TASK_PRIO); if (err != OS_ERR_NONE) { printf("Failed to create PHY Link Check Task\r\n"); }}``` **初始化**：在您的系统初始化代码中（例如 `main` 函数，LwIP 初始化之后），调用 `phy_link_task_init();`。
LwIP 网络接口回调 (Netif Status Callback)：
LwIP 允许为网络接口注册一个状态改变回调函数。当 IP 地址改变、接口 UP/DOWN 时，这个回调会被调用。确保这个回调函数能够正确处理： 当链路恢复 (netif_set_link_up 被调用后) 且接口配置为使用 DHCP 时，它应该重新启动 DHCP 客户端以获取新的 IP 地址。 许多正点原子的 LwIP 移植例程中，ethernetif_init() 函数内部或者 netif_add() 时设置的 netif->status_callback (例如 netif_set_status_callback(&gnetif, lwip_netif_status_callback);) 会处理这个逻辑。当 netif_is_link_up() 时，如果 DHCP 使能，会调用 dhcp_start() 或类似的函数。
您需要检查您的 ethernetif.c (或类似的网络接口驱动文件) 和 LwIP 的初始化过程，确保： netif_set_link_up(&gnetif) 会触发 netif_set_up(&gnetif)（如果接口之前是 down 的）。 如果使用 DHCP (LWIP_DHCP 为 1)，dhcp_start(&gnetif) 会在链路和接口都 UP 之后被调用。 netif_set_link_down(&gnetif) 会导致 netif_set_down(&gnetif) 被调用，并且 DHCP 客户端（如果运行）会被停止 (dhcp_stop(&gnetif) 或 dhcp_release_and_stop(&gnetif)）。
二、 增强 TCP 服务器代码的健壮性 您的 TCP 服务器代码需要能够优雅地处理因网络断开导致的连接错误，并在网络恢复后能继续工作。 // tcp_server_demo.c (您的代码)// ... (includes 和其他定义保持不变) ...// 假设 gnetif 在其他地方定义，并且是全局可访问的extern struct netif gnetif; //tcp服务器任务static void tcp_server_thread(void *arg){ // OS_CPU_SR cpu_sr; // 在UCOSII中，OS_ENTER_CRITICAL/OS_EXIT_CRITICAL宏内部处理cpu_sr u32 data_len = 0; struct pbuf *q; err_t err,recv_err; u8 remot_addr[4]; struct netconn *conn, *newconn; static ip_addr_t ipaddr; // 保持 static 以便在函数调用间持久 static u16_t port; // 保持 static LWIP_UNUSED_ARG(arg); // 创建主监听连接 conn = netconn_new(NETCONN_TCP); if (conn == NULL) { printf("TCP Server: Failed to create new netconn (conn).\r\n"); return; // 任务无法继续 } err = netconn_bind(conn, IP_ADDR_ANY, TCP_SERVER_PORT); if (err != ERR_OK) { printf("TCP Server: Failed to bind netconn (conn), err=%d.\r\n", err); netconn_delete(conn); return; // 任务无法继续 } netconn_listen(conn); // 进入监听模式 // conn->recv_timeout = 10; // 设置监听conn的超时会导致accept非阻塞。 // 如果希望accept阻塞直到有连接，或者有较长超时，可以修改或移除这里。 // 如果移除，accept将阻塞。如果设置为0，也会阻塞。 // 短超时会导致accept频繁返回ERR_TIMEOUT，增加CPU消耗。 // 对于监听socket，通常建议阻塞或长超时。 // 假设我们暂时保持，但需注意其影响。 while (1) // 主循环，接受新连接 { // 检查网络接口和链路状态，如果网络未就绪，则延迟并重试 accept // 这是为了避免在网络故障时 netconn_accept 持续快速返回错误或超时 while (!netif_is_up(&gnetif) || !netif_is_link_up(&gnetif) || ip_addr_isany(netif_ip4_addr(&gnetif))) { // printf("TCP Server: Waiting for network to be ready...\r\n"); // 如果 conn 设置了短超时，这里可以不用 OSTimeDly，否则accept会阻塞 // 如果 conn 是阻塞 accept，这里需要一个延时来避免在网络恢复前卡死 OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0); // 等待1秒 } err = netconn_accept(conn, &newconn); // 接收连接请求 if (err == ERR_OK) { // newconn->recv_timeout = 10; // 设置已连接socket的接收超时，10ms可能太短，根据需要调整 // 例如设置为1000 (1秒) 或根据应用需求 newconn->recv_timeout = 1000; // 改为1秒超时，以便在无数据时不会卡死，也能检测到连接问题 netconn_getaddr(newconn, &ipaddr, &port, 0); //获取远端IP地址和端口号 remot_addr[3] = (u8_t)(ipaddr.addr >> 24); remot_addr[2] = (u8_t)(ipaddr.addr >> 16); remot_addr[1] = (u8_t)(ipaddr.addr >> 8); remot_addr[0] = (u8_t)(ipaddr.addr); printf("Host %d.%d.%d.%d:%d connected to server.\r\n", remot_addr[0], remot_addr[1], remot_addr[2], remot_addr[3], port); while(1) // 处理单个客户端连接的循环 { // 检查链路状态，如果链路断开，主动关闭这个 newconn if (!netif_is_link_up(&gnetif)) { printf("Link down, closing connection with %d.%d.%d.%d:%d\r\n", remot_addr[0], remot_addr[1], remot_addr[2], remot_addr[3], port); // 后续的 netconn_recv 或 netconn_write 应该会失败 // 或者直接关闭 // netconn_close(newconn); // 会在下面recv_err处理中覆盖 // netconn_delete(newconn); // break; // 跳出对此客户端的处理 } if((tcp_server_flag & LWIP_SEND_DATA) == LWIP_SEND_DATA) //有数据要发送 { // 发送前也检查一下链路 if (netif_is_link_up(&gnetif)) { err_t write_err = netconn_write(newconn ,tcp_server_sendbuf,strlen((char*)tcp_server_sendbuf),NETCONN_COPY); if(write_err != ERR_OK) { printf("Send failed, err: %d. Closing connection with %d.%d.%d.%d:%d\r\n", write_err, remot_addr[0], remot_addr[1], remot_addr[2], remot_addr[3], port); // 发送失败通常意味着连接已损坏 netconn_close(newconn); // 尝试关闭 netconn_delete(newconn); // 删除 tcp_server_flag &= ~LWIP_SEND_DATA; // 清除标志 goto next_client; // 跳到外层循环等待下一个客户端 } } else { printf("Link down, cannot send data.\r\n"); // 可以选择清除发送标志或等待链路恢复 } tcp_server_flag &= ~LWIP_SEND_DATA; } recv_err = netconn_recv(newconn, &recvbuf); //接收到数据 if(recv_err == ERR_OK) { OS_ENTER_CRITICAL(); memset(tcp_server_recvbuf,0,TCP_SERVER_RX_BUFSIZE); data_len = 0; // 每次接收前重置 data_len for(q=recvbuf->p;q!=NULL;q=q->next) { if(q->len > (TCP_SERVER_RX_BUFSIZE-data_len)) { memcpy(tcp_server_recvbuf+data_len,q->payload,(TCP_SERVER_RX_BUFSIZE-data_len)); data_len = TCP_SERVER_RX_BUFSIZE; // 已满 } else { memcpy(tcp_server_recvbuf+data_len,q->payload,q->len); data_len += q->len; } if(data_len >= TCP_SERVER_RX_BUFSIZE) break; } OS_EXIT_CRITICAL(); // data_len=0; // 这行是错误的，data_len是本次接收到的总长度，不应在这里清零 if (data_len > 0) { // 确保真的收到了数据再打印 printf("Received from %d.%d.%d.%d:%d: %s\r\n", remot_addr[0], remot_addr[1], remot_addr[2], remot_addr[3], port, tcp_server_recvbuf); } netbuf_delete(recvbuf); // 释放接收到的pbuf } else if (recv_err == ERR_TIMEOUT) { // 接收超时是正常的，因为设置了 newconn->recv_timeout // 在这里可以检查应用层的心跳或者其他逻辑 // 如果长时间超时且无数据，客户端可能已掉线，但TCP本身未断开 // 或者，如果此时链路已断开，则应关闭连接 if (!netif_is_link_up(&gnetif)) { printf("Link down during recv timeout. Closing connection with %d.%d.%d.%d:%d\r\n", remot_addr[0], remot_addr[1], remot_addr[2], remot_addr[3], port); netconn_close(newconn); netconn_delete(newconn); goto next_client; // 或 break; } } else // 其他错误 (ERR_CLSD, ERR_RST, ERR_ABRT, ERR_CONN等) 都表示连接问题 { if (recv_err == ERR_CLSD) { printf("Host %d.%d.%d.%d:%d disconnected (closed by remote).\r\n",remot_addr[0], remot_addr[1],remot_addr[2],remot_addr[3], port); } else { printf("Receive error (err: %d) on connection with %d.%d.%d.%d:%d. Closing.\r\n", recv_err, remot_addr[0], remot_addr[1], remot_addr[2], remot_addr[3], port); } netconn_close(newconn); netconn_delete(newconn); goto next_client; // 或 break; } } // end inner while for client handling next_client:; // 标签用于跳出内层循环 } else if (err == ERR_TIMEOUT) { // netconn_accept 超时，如果 conn->recv_timeout 设置了。 // 这是正常的，表示在超时期间内没有新连接。 // 可以检查一下全局状态或简单地继续循环。 // printf("TCP Server: No new connection within timeout.\r\n"); // 在这里可以短暂延时，避免CPU空转太快，如果 accept 超时很短 if (conn->recv_timeout > 0 && conn->recv_timeout < 100) { // 如果超时非常短 OSTimeDlyHMSM(0,0,0,50); // 短暂延时 } } else // netconn_accept 返回其他错误 { printf("TCP Server: netconn_accept failed with err = %d.\r\n", err); // 如果accept失败，可能监听socket本身出了问题，或者LwIP栈状态有问题 // 此时可以尝试延时后重试，或者更极端地，重新创建监听 conn // 如果错误是 ERR_MEM 之类的，那问题更严重 if (err == ERR_ABRT || err == ERR_CONN) { // 比较严重的错误 printf("TCP Server: Recreating listening socket due to accept error.\r\n"); netconn_close(conn); netconn_delete(conn); conn = netconn_new(NETCONN_TCP); if (conn == NULL) { printf("TCP Server: CRITICAL - Failed to recreate listening netconn. Halting task.\r\n"); return; } err_t bind_err = netconn_bind(conn, IP_ADDR_ANY, TCP_SERVER_PORT); if (bind_err != ERR_OK) { printf("TCP Server: CRITICAL - Failed to re-bind. Halting task. Err: %d\r\n", bind_err); netconn_delete(conn); return; } netconn_listen(conn); // conn->recv_timeout = 10; // 重新设置（如果需要） printf("TCP Server: Listening socket recreated.\r\n"); } OSTimeDlyHMSM(0, 0, 1, 0); // 发生错误后等待一段时间再重试 } }}// ... (tcp_server_init 函数保持不变，但要确保在main中调用了 phy_link_task_init)
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关键修改点解释： phy_link_check_thread 和 phy_link_task_init：新增的物理链路监控任务。 LAN8720_ReadLinkStatus：这是一个需要您根据硬件和驱动具体实现的函数，用于读取PHY的链路状态。很多时候，LwIP 的 ethernetif 驱动中已经有类似机制或函数，可以直接调用或参考。例如，正点原子的例程中 ethernetif_link_check_thread 实现了类似功能，并调用 ethernetif_set_link()。您需要确保这个机制是有效的。 TCP 服务器线程 (tcp_server_thread) 内的健壮性增强： 在 netconn_accept 之前，增加了对网络状态 (netif_is_up, netif_is_link_up, IP地址是否有效) 的检查。 调整了 newconn->recv_timeout，10ms 对于检测断连可能太短，可以适当加长。 在处理已连接客户端的循环中，增加了对 netif_is_link_up(&gnetif) 的检查。如果链路断开，可以更早地判断连接已失效。 netconn_write 失败时，认为连接已损坏，关闭并删除 newconn，然后使用 goto next_client; 跳出当前客户端处理循环，准备接受下一个连接。 netconn_recv 返回 ERR_TIMEOUT 时，也检查链路状态。如果链路断开，则关闭连接。 对 netconn_recv 的其他错误类型（如 ERR_RST, ERR_CONN 等）也统一作为连接断开处理。 对 netconn_accept 的错误处理：如果 accept 返回 ERR_TIMEOUT，这是正常的（如果设置了 conn->recv_timeout）。对于其他严重错误，增加了重新创建监听 conn 的逻辑，这是一种更强的恢复机制。 data_len=0; 在 for 循环之前是正确的，在 OS_EXIT_CRITICAL() 之后清零是错误的，因为它会丢失刚接收数据的长度信息。应在下一次 memset 前或作为循环初始化的一部分。 OS_ENTER_CRITICAL() 和 OS_EXIT_CRITICAL() 仅保护了 tcp_server_recvbuf 的访问和 data_len 的累加，这是合理的。
监听 conn 的 recv_timeout：
原代码中 conn->recv_timeout = 10; 会让 netconn_accept 每10ms超时一次。这对于监听socket来说，通常不是最佳实践，因为它会导致CPU频繁唤醒。如果主要目的是等待连接，建议： 移除 conn->recv_timeout = 10;，让 netconn_accept 阻塞。 或者设置一个更长的超时，例如 conn->recv_timeout = 1000; (1秒)。
如果选择阻塞式 accept，则 tcp_server_thread 中 while (!netif_is_up(&gnetif) || ...) 循环里的 OSTimeDlyHMSM 是有意义的，以避免在网络未就绪时 accept 卡死。
集成和测试步骤： 实现 LAN8720_ReadLinkStatus()：这是最关键的一步，确保能准确获取链路状态。参考您的 STM32 以太网驱动和 LAN8720 数据手册。 初始化 PHY 监控任务：在 main() 函数中，LwIP 初始化 (lwip_init() 或 MX_LWIP_Init()) 和网络接口添加 (netif_add()) 之后，创建并启动 phy_link_check_thread 任务。 编译并烧录：将修改后的代码编译并下载到 STM32F407。 测试热插拔： 启动设备，等待网络连接成功，TCP 服务器应该可以正常工作。 拔掉网线。通过串口打印确认PHY监控任务检测到链路断开，LwIP 的 netif_set_link_down 被调用。如果之前有客户端连接，该连接应该会超时或出错并关闭。 重新插上网线。通过串口打印确认PHY监控任务检测到链路恢复，LwIP 的 netif_set_link_up 被调用。如果使用 DHCP，观察 DHCP 客户端是否重新获取 IP 地址。 一旦网络恢复，TCP 服务器应该能够再次接受新的客户端连接。
请仔细检查您的 LwIP 移植版本和相关的驱动代码（特别是 ethernetif.c），因为链路状态的处理与驱动实现紧密相关。正点原子的LwIP例程通常会有一个 ethernetif_set_link() 函数以及一个链路检查线程，您可以基于那个框架进行修改或确认其行为。
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发表于 2025-5-21 15:23:50
楼主
发表于 2025-5-24 22:33:46
