原创 怎样解决W5200/W5500在TCP通信过程中意外断开？（Keepalive）

在使用W5200和W5500的TCP通信过程中，有一个非常容易被问到的问题：

（这里以W5200为例）

W5200作为服务器，假如客户端的网线断开 或 瞬间停电，服务器该怎样判断？

那么当客户端由于这些原因忽然断开，该怎样解决？

今天给大家介绍解决以上问题的办法，即如何使用Keepalive。

什么是Keepalive？

Keepalive即心跳检测，以下简称KA，之所以称之为心跳检测是因为它像心跳一样每隔一段时间发一次，以此来告诉对方自己是否存活。心跳检测用于TCP通讯过程中服务器检测客户端是处于长时间空闲（在线）还是已经断开，一般采用客户端定时发送简单的通讯包，一般是很小的包或者空包给服务器（W5200的心跳包为1字节），如果在指定时间内没有收到该心跳包，则服务器会判断客户端已经断开，此时程序中的Socket状态机会转到SOCKET_CLOSED并重新打开Socket去连接服务器/监听客户端。

KeepAlive怎么分类？

       KA根据发出方不同可以分为两种，一种是由客户端发给服务器的心跳包，一种是服务器发给客户端的心跳包，选择哪一种方式需要看哪一方实现起来方便合理。需要注意的是，W5200根据合理的设计，其心跳包需要在Socket TCP连接建立之后，服务器和客户端至少进行一次数据交互，且在设定的时间内没有数据交互时发出。

W5200 KA程序说明

       下面我以W5200的TCP Server官方例程为例，用PC建立TCP客户端来连接W5200，说明KA的实现方法。

定义和初始化部分：

程序中用到了定时器和中断函数，在w5200_config.c中做了定义： 
 

 void Timer_Configuration(void)

{

  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000;         

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;     

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;   

  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); 

  TIM_PrescalerConfig(TIM2, 71, TIM_PSCReloadMode_Immediate); 

  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);

void Timer2_ISR(void)

{

  ms++;                                                                 // 等待时间自增，单位为ms

  if((ms % 1000)==0)                                             // 当等待时间增加到某一秒

  {

    if(ka_tick_flag==1)ka_no_data_tick++;                 // 若KA定时器标志位为1，无数据传输时间计时器自增

    if(ka_no_data_tick>=NO_DATA_PERIOD)            

    {

   ka_send_tick++;                              // 当无数据传输时间计时器值大于NO_DATA_PERIOD，KA发送定时器开始自增

    if(ka_send_tick>=KA_SEND_PERIOD)

      {

        ka_sen       d_flag=1;                           // 当KA发送定时器的大于KA_SEND_PERIOD，KA发送标志位置1，发送一个KA包

      }

    }   

    printf(".");                           // 当时间没到整秒，发一个“.”

  }

}

在主程序中进行初始化：

Timer_Configuration();                      // 定时器初始化

NVIC_Configuration();                        // 中断函数初始化 

程序中定义了ka_tick_flag（KA定时器开始计时标志位）、ka_send_flag（KA发送标志位）、ka_no_data_tick（KA无数据传输时间计时器）以及ka_send_tick（KA发送定时器）。在w5200_config.c中对以上定义进行了初始化：

uint32 ka_no_data_tick=0;                                  // 定义无数据传输时间计时器

uint8 ka_tick_flag=0;                                          // 定义KA定时器开始计时标志位

uint32 ka_send_tick=0;                                       // 定义KA发送定时器

uint8 ka_send_flag=0;                                         // 定义KA发送标志位

主循环部分：

当程序烧录后，按Reset键重启W5200后服务器打开一个Socket，此时Socket由SOCK_CLOSED变为SOCK_INIT并处于监听状态。PC建立客户端成功连接W5200后，Socket处于SOCK_ESTABLISHED，下面是程序具体的操作过程：

case SOCK_ESTABLISHED:                                                      // Socket处于连接建立状态

if(getSn_IR(0)& Sn_IR_CON)

         {

           setSn_IR(0, Sn_IR_CON);                                            // Sn_IR的第0位置1

           ka_tick_flag=0;                                                          // KA定时器开始计时标志位清零

           ka_no_data_tick=0;                                                    // 无数据传输时间计时器

           ka_send_flag=0;                                                        // KA发送标志位清零

           ka_send_tick=0;                                                        // KA发送定时器清零

         }

         if ((len = getSn_RX_RSR(0)) > 0)                

         {                                   

           len = recv(0, RX_BUF, len);                                          // W5200收到数据并保存到len

           send(0,RX_BUF,len,(bool)0);                             // W5200将收到的数据发回客户端

           if(ka_tick_flag==0)                            

           {

                  ka_tick_flag=1;                                             // W5200同客户端进行了一次通信后，将KA定时器开始计时标志位置1，进入定时器中断函数，只要接下来在NO_DATA_PERIOD内没有数据通信，就开始发KA包

            }

             ka_no_data_tick=0;                                                    // 无数据传输时间计时器清零

             ka_send_tick=0;                                                           // KA发送定时器清零

           }

         // KA发送过程

if(ka_send_flag)

         {

           ka_send_flag=0;                                                            // KA发送标志位清零

           ka_send_tick=0;                                                            // KA发送定时器清零

           send_keepalive(0);                                                         // W5200发KA包给客户端

           printf("*");                                                                    // KA以”*”为标志在串口打印出来

         }

break;

例程下载：

W5200: http://pan.baidu.com/s/1eQ3vkZo

W5500: http://pan.baidu.com/s/1sj7ILBn

感谢阅读！ 
 

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