怎樣解決W5200/W5500在TCP通訊過程中意外斷開？（Keepalive）

在使用W5200和W5500的TCP通訊過程中，有一個非常容易被問到的問題：

（這裡以W5200為例）

W5200作為伺服器，假如客戶端的網線斷開或瞬間停電，伺服器該怎樣判斷？

那麼當客戶端由於這些原因忽然斷開，該怎樣解決？

今天給大家介紹解決以上問題的辦法，即如何使用Keepalive。

什麼是Keepalive？

Keepalive即心跳檢測，以下簡稱KA，之所以稱之為心跳檢測是因為它像心跳一樣每隔一段時間發一次，以此來告訴對方自己是否存活。心跳檢測用於TCP通訊過程中伺服器檢測客戶端是處於長時間空閒（線上）還是已經斷開，一般採用客戶端定時傳送簡單的通訊包，一般是很小的包或者空包給伺服器（W5200的心跳包為1位元組），如果在指定時間內沒有收到該心跳包，則伺服器會判斷客戶端已經斷開，此時程式中的Socket狀態機會轉到SOCKET_CLOSED並重新開啟Socket去連線伺服器/監聽客戶端。

KeepAlive怎麼分類？

KA根據發出方不同可以分為兩種，一種是由客戶端發給伺服器的心跳包，一種是伺服器發給客戶端的心跳包，選擇哪一種方式需要看哪一方實現起來方便合理。需要注意的是，W5200根據合理的設計，其心跳包需要在Socket TCP連線建立之後，伺服器和客戶端至少進行一次資料互動，且在設定的時間內沒有資料互動時發出。

W5200 KA程式說明

下面我以W5200的TCP Server官方例程為例，用PC建立TCP客戶端來連線W5200，說明KA的實現方法。

定義和初始化部分：

程式中用到了定時器和中斷函式，在w5200_config.c中做了定義：

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++; // 等待時間自增，單位為ms

if((ms % 1000)==0) // 當等待時間增加到某一秒

{

if(ka_tick_flag==1)ka_no_data_tick++; // 若KA定時器標誌位為1，無資料傳輸時間計時器自增

if(ka_no_data_tick>=NO_DATA_PERIOD)

{

ka_send_tick++; // 當無資料傳輸時間計時器值大於NO_DATA_PERIOD，KA傳送定時器開始自增

if(ka_send_tick>=KA_SEND_PERIOD)

{

ka_sen d_flag=1; // 當KA傳送定時器的大於KA_SEND_PERIOD，KA傳送標誌位置1，傳送一個KA包

}

printf("."); // 當時間沒到整秒，發一個“.”

}

在主程式中進行初始化：

Timer_Configuration(); // 定時器初始化

NVIC_Configuration(); // 中斷函式初始化

程式中定義了ka_tick_flag（KA定時器開始計時標誌位）、ka_send_flag（KA傳送標誌位）、ka_no_data_tick（KA無資料傳輸時間計時器）以及ka_send_tick（KA傳送定時器）。在w5200_config.c中對以上定義進行了初始化：

uint32 ka_no_data_tick=0; // 定義無資料傳輸時間計時器

uint8 ka_tick_flag=0; // 定義KA定時器開始計時標誌位

uint32 ka_send_tick=0; // 定義KA傳送定時器

uint8 ka_send_flag=0; // 定義KA傳送標誌位

主迴圈部分：

當程式燒錄後，按Reset鍵重啟W5200後伺服器開啟一個Socket，此時Socket由SOCK_CLOSED變為SOCK_INIT並處於監聽狀態。PC建立客戶端成功連線W5200後，Socket處於SOCK_ESTABLISHED，下面是程式具體的操作過程：

case SOCK_ESTABLISHED: // Socket處於連線建立狀態

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定時器開始計時標誌位清零

ka_no_data_tick=0; // 無資料傳輸時間計時器

ka_send_flag=0; // KA傳送標誌位清零

ka_send_tick=0; // KA傳送定時器清零

}

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

{

len = recv(0, RX_BUF, len); // W5200收到資料並儲存到len

send(0,RX_BUF,len,(bool)0); // W5200將收到的資料發回客戶端

if(ka_tick_flag==0)

{

ka_tick_flag=1; // W5200同客戶端進行了一次通訊後，將KA定時器開始計時標誌位置1，進入定時器中斷函式，只要接下來在NO_DATA_PERIOD內沒有資料通訊，就開始發KA包

}

ka_no_data_tick=0; // 無資料傳輸時間計時器清零

ka_send_tick=0; // KA傳送定時器清零

}

// KA傳送過程

if(ka_send_flag)

{

ka_send_flag=0; // KA傳送標誌位清零

ka_send_tick=0; // KA傳送定時器清零

send_keepalive(0); // W5200發KA包給客戶端

printf("*"); // KA以”*”為標誌在串列埠列印出來

}

break;

例程下載：

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

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

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