c语言 tcp通信 数据帧

在C语言中，TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种基于连接的、可靠的、面向字节流的通信协议，常用于网络应用程序间的数据传输。数据帧的概念并不直接对应于C语言本身，因为它是操作系统和网络层的概念，在C语言中通过socket API来操作。

当你使用C语言进行TCP通信时，通常会涉及到以下几个步骤：

1. **创建套接字**：使用`socket()`函数创建一个套接字，这是与TCP/IP进行通信的基本实体。
2. **连接服务器**：如果需要客户端发起连接，会通过`connect()`函数建立到服务器的连接。
3. **发送和接收数据**：使用`send()`和`recv()`函数分别向对方发送数据和接收响应，数据会被分割成数据包（每个数据包被称为一个"段"），而不是固定大小的数据帧。
4. **数据封装**：实际在网络上传输的是IP数据报，其中包括TCP头部，数据部分以及一些网络控制信息，这并不是由C语言直接处理的，而是操作系统自动完成的。
5. **数据帧解析**：到达目的地后，操作系统会将收到的数据从IP数据报中解包出来，TCP层再将其组装成完整的数据流。

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首先，你需要定义一些常量和结构体来表示报文头部：

#include <stdint.h>
#define MODBUS_TCP_START 0x7E
#define MODBUS_TCP_END 0x7D

typedef struct {
    uint8_t function_code; // 功能码
    uint16_t slave_address; // 设备地址
    uint16_t register_count; // 要读写的寄存器数
    uint16_t data[1]; // 可变长度的数据区
} modbus_message;

接下来，你可以编写函数来构建数据帧：

void build_modbus_frame(modbus_message *msg, char *frame) {
    uint8_t header[] = {MODBUS_TCP_START, msg->function_code, msg->slave_address >> 8, msg->slave_address & 0xFF};
    int len = sizeof(header) + (msg->register_count * 2); // 固定部分加上可变数据长度
    memcpy(frame, header, sizeof(header));
    
    if (msg->function_code == MODBUS_FC_READ_HOLDING_REGISTERS || msg->function_code == MODBUS_FC_WRITE_SINGLE_REGISTER) {
        frame[sizeof(header)] = (msg->data[0] >> 8) & 0xFF;
        frame[sizeof(header) + 1] = msg->data[0] & 0xFF;
    } else {
        // 其他功能码处理...
    }
    frame[len - 2] = MODBUS_TCP_END; // 结束符
}

对于解析，假设收到的是固定的长度数据帧，可以这样尝试：

int parse_modbus_frame(const char *frame, modbus_message *msg) {
    if (frame[0] != MODBUS_TCP_START || frame[strlen(frame) - 1] != MODBUS_TCP_END) return -1;

    uint16_t slave_addr = (frame[2] << 8) | frame[3];
    msg->function_code = frame[1];
    msg->slave_address = slave_addr;
    int offset = 4; // 后续固定部分偏移

    switch (msg->function_code) {
        case MODBUS_FC_READ_HOLDING_REGISTERS:
            msg->register_count = 1; // 示例仅处理单个寄存器操作
            msg->data[0] = (frame[offset++] << 8) | frame[offset++]; // 读取两个字节
            break;
        // 其他功能码解析...
    }

    return 0;
}

这只是一个基础的示例，实际应用中还需要考虑错误检测、校验等更复杂的情况，并可能需要利用专门的库，如libmodbus等，来简化实现。

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1. 首先，确保已经安装了必要的库，如ESP8266WiFi库、U8glib库（如果需要显示GPS数据）和FastSerial用于快速串口通信。

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <U8glib.h> // 如果有GPS显示器的话
#include "FastSerial.h"

2. 设置WiFi网络配置并连接到路由器：

const char* ssid = "your_SSID";
const char* password = "your_PASSWORD";

WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
  delay(500);
  Serial.println("Connecting to WiFi...");
}
Serial.println("Connected to WiFi");

3. 创建TCP服务器，等待客户端连接：

Server server(80); // TCP监听端口80
server.on(SOCKET_TCP, Connection, handleClient);

4. 定义处理客户端连接的方法 `handleClient`：

void handleClient(Serial& client) {
  // 当有新客户端连接时...
  client.println("Welcome from ESP8266!");

  // 发送GPS数据前，假设已经从GPS模块获取了一帧数据
  float lat = GPS_latitude;
  float lon = GPS_longitude;

  String frameData = "Latitude: " + String(lat) + ", Longitude: " + String(lon);

  // 将GPS数据编码成字符串并发送
  client.print(frameData);
  
  // 关闭连接
  client.stop();
}

5. 如果有GPS显示器，可以在此处添加显示数据的部分：

U8GLIB u8g2(U8G2|R0, SCL, SDA);
void sendGPSToU8G(String data) {
  u8g2.firstPage();
  while (u8g2.nextPage()) {
    u8g2.drawStr(0, 0, data.c_str());
  }
}

6. 最后，在主循环中运行服务器：

while (true) {
  server.run();
}