STM32移植lwip之建立web服务器

本篇目标：在之前能ping通pc机的工程基础上搭建web服务器，借鉴官方web服务器的程序与网页，能够用pc机浏览器访问web服务器，并返回设置的网页

材料准备：

基础工程：修改后能ping通pc机的工程（STM32官方移植lwip修改代码）
搭建工程：最终搭建好的web服务器工程（STM32搭建web服务器工程）（git仓库地址）
调试工具：用来调试tcp连接下的数据接收（网络调试助手）
测试浏览器：这里使用的是Chrome谷歌浏览器

ps：通过修改官方搭建web服务器的代码，来了解搭建的过程，其中暂时去掉了ssi和cgi的程序，仅仅实现网页数据的返回和网页的跳转，并将官方的代码简化到相对最简，以便以后的学习之用

浏览器请求指令探索

要搭建服务器，首先肯定要先了解远程客户端是怎么访问服务器的，这里pc机的浏览器则作为客户端：

打开浏览器（谷歌浏览器测试），输入服务器ip；
浏览器发送请求命令给服务器；
服务器接收到指令后，通过程序来解析指令，找到对应应该返回的网页；
服务器发送网页代码给浏览器；
浏览器显示网页；

接下来再用搭建虚拟服务器的方法，来模拟一下上面的过程：

打开网络调试助手，切换到网络服务器，在服务器操作端口输入80，点击创建，如图；这样我们就创建了一个虚拟的服务器，这个服务器的ip就是pc机的本地ip
查看确认一下本地ip地址，可以在网络连接里面查看，也可以在cmd输命令查看，这里的ip地址为192.168.6.104，如图：
打开浏览器（谷歌浏览器测试），输入刚才确认的本地ip地址，这里输入192.168.6.104：
返回去看看刚才搭建的服务器有什么变化，会发现有接收到的数据，只要重点观察第一行的数据“GET / HTTP/1.1”，这个字符串将会被服务器解析，然后将网页代码返回回去：
找到一个官方程序有一个fs文件夹，里面有已经做好的网页，打开网页index.html，右击-查看源代码，然后全选复制下来，在网络调试助手的发送区粘贴，并点击发送，如图：
这时，会发现浏览器已经显示了一张网页，但是好像又有点不全，因为图片没有显示，为什么呢？返回网络调试助手，发现接收区又有好多请求，看字面意思，好像就是图片的请求，然而服务器没有返回图片数据，所以图片无法显示
这时候，将所有的浏览器请求列出来比较一下：
“GET / HTTP/1.1”
“GET /STM32F4x7_files/ST.gif HTTP/1.1”
“GET /inchtml-pages-stm32_connectivity_files/pixel.gif HTTP/1.1”
“GET /STM32F4x7_files/stm32.jpg HTTP/1.1”
发现请求中 / 后面一部分的内容不相同，所以服务器只需要解析这一部分的字符串内容，来返回对应的网页数据即可

搭建web服务器

现在创建一个新的c文件，取名为 http_server.c ,接下来写几个函数来建立web服务器，抽重要的函数进行总结一下：

web服务器初始化函数 Http_Server_Init()：

void Http_Server_Init(void)
{struct tcp_pcb *http_server_pcb;/* 为web服务器分配一个tcp_pcb结构体 */http_server_pcb = tcp_new();/* 绑定本地端号和IP地址 */tcp_bind(http_server_pcb, IP_ADDR_ANY, 80);/* 监听之前创建的结构体http_server_pcb */http_server_pcb = tcp_listen(http_server_pcb);/* 初始化结构体接收回调函数 */tcp_accept(http_server_pcb, http_server_accept);
}

小结：上面函数主要就是为搭建web服务器做准备，包括申请网络结构体、设置80端口号、监听数据、设置接收数据回调函数；

接收数据回调函数 tcp_server_accept() ：

static err_t http_server_accept(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err)
{struct http_state *hs;/* 分配内存空间 */hs = (struct http_state *)mem_malloc(sizeof(struct http_state));if (hs != NULL){memset(hs, 0, sizeof(struct http_state));}/* 确认监听和连接 */tcp_arg(pcb, hs);/* 配置接收回调函数 */tcp_recv(pcb, http_server_recv);/* 配置轮询回调函数 */tcp_poll(pcb, http_server_poll, 4);/* 配置发送回调函数 */tcp_sent(pcb, http_sent);return ERR_OK;
}

小结：函数中主要配置一些回调函数，比如接收，轮询，发送；

接收数据处理函数 http_server_recv() ：

static err_t http_server_recv(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *http_recv_pbuf, err_t err)
{err_t parsed = ERR_ABRT;struct http_state *hs = (struct http_state *)arg;/* 告诉tcp已经接收到数据 */tcp_recved(pcb, http_recv_pbuf->tot_len);if (hs->handle == NULL){/* 解析接收到的浏览器请求数据 */parsed = http_parse_request(&http_recv_pbuf, hs, pcb);}/* 清空请求字符串 */if (parsed != ERR_INPROGRESS) {     if (hs->req != NULL) {pbuf_free(hs->req);hs->req = NULL;}}if (parsed == ERR_OK){/* 发送网页数据 */http_send_data(pcb, hs);}else if (parsed == ERR_ARG){/* 关闭连接 */close_conn(pcb, hs);}return ERR_OK;
}

小结：函数主要工作将接收到的数据放入 http_parse_request() 函数进行解析，然后把网页数据发送出去；

接收数据解析函数 http_parse_request()：

static err_t http_parse_request(struct pbuf **inp, struct http_state *hs, struct tcp_pcb *pcb)
{char *data;char *crlf;u16_t data_len;struct pbuf *p = *inp;char *sp1, *sp2;u16_t uri_len;char *uri;/* 排列字符串 */if (hs->req == NULL){hs->req = p;}else{/* 将多次的请求字符串进行连接排序 */pbuf_cat(hs->req, p);}/* 拷贝输入数据 */ if (hs->req->next != NULL){data_len = hs->req->tot_len;pbuf_copy_partial(hs->req, data, data_len, 0);}else{data = (char *)p->payload;data_len = p->len;}/* 提取接收到的浏览器字符串，浏览器请求示例："GET / HTTP/1.1" */if (data_len > 7) {crlf = strstr(data, "\r\n");if (crlf != NULL) {/* 比较前4个字符是否为 "GET " */if (strncmp(data, "GET ", 4) == 0) {/* sp1指向字符串 "/ HTTP/1.1" */sp1 = (data + 4);}/* 在sp1字符串中寻找字符" "，sp2指向字符串 " HTTP/1.1" */sp2 = strstr(sp1, " ");/* uri_len获取sp1字符串首地址到sp2字符串首地址的长度 */uri_len = sp2 - (sp1);if ((sp2 != 0) && (sp2 >= (sp1))) {/* 将解析的字符串赋给uri，并在最后加上结束符\0，uri指向字符串 "/\0" */uri = sp1;*(sp1 - 1) = 0;uri[uri_len] = 0;/* 根据字符串寻找对应网页数据 */return http_find_file(hs, uri, 0); }}}return ERR_OK;
}

小结：这个函数是重要的请求数据解析函数，函数将接收到的字符串（例：“GET /STM32F4x7_files/ST.gif HTTP/1.1”）
分离出重要的判断字符串（例：“ /STM32F4x7_files/ST.gif”），然后根据这个字符串的内容来读取对应的网页数据；

读取对应网页数据函数 http_find_file()：

static err_t http_find_file(struct http_state *hs, const char *uri, int is_09)
{struct fs_file *file = NULL;/* 如果字符串为 "/\0",则打开index网页 */if((uri[0] == '/') && (uri[1] == 0)) {file = fs_open("/index.html");uri = "/index.html";} else {/* 如果为其他请求，则打开相应网页 */file = fs_open(uri);}/* 将网页文件数据赋值给http_state结构体，之后发送出去 */return http_init_file(hs, file, is_09, uri);
}

小结：此函数就是网页数据读取函数，里面最重要的函数就是 fs_open() 函数了，这个函数在官方建立web服务器工程里的 fs.c 文件里面，这个函数的解析放到后面；

ps：http_server.c 还有头文件的包含，函数的定义；另外再编写一个http_server.h文件，包含宏定义，结构体定义，函数定义；在下面贴出这两个文件的源码；

上面基本包括了几个重要的函数，当然还有其他的函数，包括发送函数等等，这些函数可以看源代码的注释来理解

文件源码##

http_server.c

#include "lwip/debug.h"
#include "lwip/stats.h"
#include "lwip/tcp.h"
#include "http_server.h"
#include "fs.h"#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>/*
*********************************************************************************************************
*                                            LOCAL TABLES
*********************************************************************************************************
*/
static err_t http_server_accept(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err);
static err_t http_server_recv(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *tcp_recv_pbuf, err_t err);
static err_t http_server_poll(void *arg, struct tcp_pcb *pcb);
static err_t http_init_file(struct http_state *hs, struct fs_file *file, int is_09, const char *uri);
static err_t http_find_file(struct http_state *hs, const char *uri, int is_09);
static err_t http_parse_request(struct pbuf **inp, struct http_state *hs, struct tcp_pcb *pcb);
static u8_t http_send_data(struct tcp_pcb *pcb, struct http_state *hs);
static err_t http_sent(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, u16_t len);
static void close_conn(struct tcp_pcb *pcb, struct http_state *hs);/*
*********************************************************************************************************
*                                      LOCAL FUNCTION PROTOTYPES
*********************************************************************************************************
*//**** 函数名称 : Http_Server_Init();** 函数描述 : web服务器初始化;** 传递值      : 无;** 返回值   : 无;***/
void Http_Server_Init(void)
{struct tcp_pcb *http_server_pcb;/* 为web服务器分配一个tcp_pcb结构体 */http_server_pcb = tcp_new();/* 绑定本地端号和IP地址 */tcp_bind(http_server_pcb, IP_ADDR_ANY, 80);/* 监听之前创建的结构体http_server_pcb */http_server_pcb = tcp_listen(http_server_pcb);/* 初始化结构体接收回调函数 */tcp_accept(http_server_pcb, http_server_accept);
}/**** 函数名称 : http_server_accept();** 函数描述 : lwip数据接收回调函数，包含对tcp连接的确认，接收回调函数的配置;** 传递值      : *arg, *pcb, err ;** 返回值   : ERR_OK 无错误;***/
static err_t http_server_accept(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err)
{struct http_state *hs;/* 分配内存空间 */hs = (struct http_state *)mem_malloc(sizeof(struct http_state));if (hs != NULL){memset(hs, 0, sizeof(struct http_state));}/* 确认监听和连接 */tcp_arg(pcb, hs);/* 配置接收回调函数 */tcp_recv(pcb, http_server_recv);/* 配置轮询回调函数 */tcp_poll(pcb, http_server_poll, 4);/* 配置发送回调函数 */tcp_sent(pcb, http_sent);return ERR_OK;
}/**** 函数名称 : http_server_recv();** 函数描述 : 接受到数据后，根据接收到数据的内容，返回网页;** 传递值    : *arg, *pcb, *http_recv_pbuf, err;** 返回值   : ERR_OK无错误;***/
static err_t http_server_recv(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, struct pbuf *http_recv_pbuf, err_t err)
{err_t parsed = ERR_ABRT;struct http_state *hs = (struct http_state *)arg;/* 告诉tcp已经接收到数据 */tcp_recved(pcb, http_recv_pbuf->tot_len);if (hs->handle == NULL){/* 解析接收到的浏览器请求数据 */parsed = http_parse_request(&http_recv_pbuf, hs, pcb);}/* 清空请求字符串 */if (parsed != ERR_INPROGRESS) {     if (hs->req != NULL) {pbuf_free(hs->req);hs->req = NULL;}}if (parsed == ERR_OK){/* 发送网页数据 */http_send_data(pcb, hs);}else if (parsed == ERR_ARG){/* 关闭连接 */close_conn(pcb, hs);}return ERR_OK;
}/**** 函数名称 : http_server_poll();** 函数描述 : 轮询函数;** 传递值    : *arg, *pcb;** 返回值   : ERR_OK无错误;***/
static err_t http_server_poll(void *arg, struct tcp_pcb *pcb)
{struct http_state *hs = arg;if (hs == NULL){close_conn(pcb, hs);return ERR_OK;}else{hs->retries++;if (hs->retries == 4){close_conn(pcb, hs);return ERR_OK;}/* 如果连接存在打开的文件，则将会发送剩下的数据；* 如果一直没有收到GET请求，那么连接将会立刻关闭 */if (hs && (hs->handle)){if (http_send_data(pcb, hs)){tcp_output(pcb);}}}return ERR_OK;
}/**** 函数名称 : http_parse_request();** 函数描述 : 对接收到的数据进行解析，根据不同的浏览器请求，返回对应的网页数据;** 传递值    : **inp, *hs, *pcb;** 返回值   : ERR_OK无错误;***/
static err_t http_parse_request(struct pbuf **inp, struct http_state *hs, struct tcp_pcb *pcb)
{char *data;char *crlf;u16_t data_len;struct pbuf *p = *inp;char *sp1, *sp2;u16_t uri_len;char *uri;/* 排列字符串 */if (hs->req == NULL){hs->req = p;}else{/* 将多次的请求字符串进行连接排序 */pbuf_cat(hs->req, p);}/* 拷贝输入数据 */ if (hs->req->next != NULL){data_len = hs->req->tot_len;pbuf_copy_partial(hs->req, data, data_len, 0);}else{data = (char *)p->payload;data_len = p->len;}/* 提取接收到的浏览器字符串，浏览器请求示例："GET / HTTP/1.1" */if (data_len > 7) {crlf = strstr(data, "\r\n");if (crlf != NULL) {/* 比较前4个字符是否为 "GET " */if (strncmp(data, "GET ", 4) == 0) {/* sp1指向字符串 "/ HTTP/1.1" */sp1 = (data + 4);}/* 在sp1字符串中寻找字符" "，sp2指向字符串 " HTTP/1.1" */sp2 = strstr(sp1, " ");/* uri_len获取sp1字符串首地址到sp2字符串首地址的长度 */uri_len = sp2 - (sp1);if ((sp2 != 0) && (sp2 >= (sp1))) {/* 将解析的字符串赋给uri，并在最后加上结束符\0，uri指向字符串 "/\0" */uri = sp1;*(sp1 - 1) = 0;uri[uri_len] = 0;/* 根据字符串寻找对应网页数据 */return http_find_file(hs, uri, 0); }}}return ERR_OK;
}/**** 函数名称 : http_find_file();** 函数描述 : 对提取的数据进行判断，读取对应的网页数据;** 传递值   : *hs, *uri, is_09;** 返回值   : ERR_OK无错误;***/
static err_t http_find_file(struct http_state *hs, const char *uri, int is_09)
{struct fs_file *file = NULL;/* 如果字符串为 "/\0",则打开index网页 */if((uri[0] == '/') && (uri[1] == 0)) {file = fs_open("/index.html");uri = "/index.html";} else {/* 如果为其他请求，则打开相应网页 */file = fs_open(uri);}/* 将网页文件数据赋值给http_state结构体，之后发送出去 */return http_init_file(hs, file, is_09, uri);
}/**** 函数名称 : http_init_file();** 函数描述 : 将要发送的数据保存到http_state结构体当中;** 传递值     : *hs, *file, is_09, *uri;** 返回值   : ERR_OK无错误;***/
static err_t http_init_file(struct http_state *hs, struct fs_file *file, int is_09, const char *uri)
{if (file != NULL) {hs->handle = file;/* 将网页数据赋值给http_state */hs->file = (char*)file->data;/* 将网页长度赋值给http_state */hs->left = file->len;hs->retries = 0;} else {hs->handle = NULL;hs->file = NULL;hs->left = 0;hs->retries = 0;}return ERR_OK;
}/**** 函数名称 : http_send_data();** 函数描述 : 数据发送函数;** 传递值    : *pcb, *hs;** 返回值   : ERR_OK无错误;***/
static u8_t http_send_data(struct tcp_pcb *pcb, struct http_state *hs)
{err_t err = ERR_OK;u16_t len;u8_t data_to_send = 0;/* 配置发送数据长度，如果发送数据过长则分批发送 */if (tcp_sndbuf(pcb) < hs->left){len = tcp_sndbuf(pcb);}else{len = (u16_t)hs->left;}     /* 发送网页数据 */err = tcp_write(pcb, hs->file, len, 1);if (err == ERR_OK){data_to_send = 1;hs->file += len;hs->left -= len;}if ((hs->left == 0) && (fs_bytes_left(hs->handle) <= 0)){/* 关闭连接 */close_conn(pcb, hs);return 0;}return data_to_send;
}/**** 函数名称 : http_sent();** 函数描述 : 数据已经被发送，并且被远程主机确定;** 传递值   : *arg, *pcb, len;** 返回值   : ERR_OK无错误;***/
static err_t http_sent(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, u16_t len)
{struct http_state *hs = (struct http_state *)arg;if (hs == NULL){return ERR_OK;}hs->retries = 0;http_send_data(pcb, hs);return ERR_OK;
}/**** 函数名称 : close_conn();*  * 函数描述 : 关闭tcp连接;*  * 传递值   : *pcb, *hs;*  * 返回值   : 无;*  **/
static void close_conn(struct tcp_pcb *pcb, struct http_state *hs)
{tcp_arg(pcb, NULL);tcp_recv(pcb, NULL);tcp_err(pcb, NULL);tcp_poll(pcb, NULL, 0);tcp_sent(pcb, NULL);if (hs != NULL) {if(hs->handle) {fs_close(hs->handle);hs->handle = NULL;}mem_free(hs);}tcp_close(pcb);
}

http_server.h

#ifndef HTTP_SERVER_H
#define HTTP_SERVER_H/*
*********************************************************************************************************
*                                              INCLUDE FILES
*********************************************************************************************************
*//*
*********************************************************************************************************
*                                               CONSTANTS
*********************************************************************************************************
*//*
*********************************************************************************************************
*                                             PERIPH DEFINES
*********************************************************************************************************
*//*
*********************************************************************************************************
*                                               DATA TYPES
*********************************************************************************************************
*//*
*********************************************************************************************************
*                                            GLOBAL VARIABLES
*********************************************************************************************************
*/struct http_state {struct fs_file *handle;char *file;       /* Pointer to first unsent byte in buf. */#if 1struct pbuf *req;
#endif /* LWIP_HTTPD_SUPPORT_REQUESTLIST */#if 1char *buf;        /* File read buffer. */int buf_len;      /* Size of file read buffer, buf. */
#endif /* LWIP_HTTPD_SSI || LWIP_HTTPD_DYNAMIC_HEADERS */u32_t left;       /* Number of unsent bytes in buf. */u8_t retries;
#if 0const char *parsed;     /* Pointer to the first unparsed byte in buf. */
#if 1const char *tag_started;/* Poitner to the first opening '<' of the tag. */
#endif /* !LWIP_HTTPD_SSI_INCLUDE_TAG */const char *tag_end;    /* Pointer to char after the closing '>' of the tag. */u32_t parse_left; /* Number of unparsed bytes in buf. */u16_t tag_index;   /* Counter used by tag parsing state machine */u16_t tag_insert_len; /* Length of insert in string tag_insert */
#if 0u16_t tag_part; /* Counter passed to and changed by tag insertion function to insert multiple times */
#endif /* LWIP_HTTPD_SSI_MULTIPART */u8_t tag_check;   /* true if we are processing a .shtml file else false */u8_t tag_name_len; /* Length of the tag name in string tag_name */char tag_name[LWIP_HTTPD_MAX_TAG_NAME_LEN + 1]; /* Last tag name extracted */char tag_insert[LWIP_HTTPD_MAX_TAG_INSERT_LEN + 1]; /* Insert string for tag_name */enum tag_check_state tag_state; /* State of the tag processor */
#endif /* LWIP_HTTPD_SSI */
#if 0char *params[LWIP_HTTPD_MAX_CGI_PARAMETERS]; /* Params extracted from the request URI */char *param_vals[LWIP_HTTPD_MAX_CGI_PARAMETERS]; /* Values for each extracted param */
#endif /* LWIP_HTTPD_CGI */
#if 0const char *hdrs[NUM_FILE_HDR_STRINGS]; /* HTTP headers to be sent. */u16_t hdr_pos;     /* The position of the first unsent header byte in thecurrent string */u16_t hdr_index;   /* The index of the hdr string currently being sent. */
#endif /* LWIP_HTTPD_DYNAMIC_HEADERS */
#if 0u32_t time_started;
#endif /* LWIP_HTTPD_TIMING */
#if 0u32_t post_content_len_left;
#if 0u32_t unrecved_bytes;struct tcp_pcb *pcb;u8_t no_auto_wnd;
#endif /* LWIP_HTTPD_POST_MANUAL_WND */
#endif /* LWIP_HTTPD_SUPPORT_POST*/
};/*
*********************************************************************************************************
*                                                 MACRO'S
*********************************************************************************************************
*//*
*********************************************************************************************************
*                                           FUNCTION PROTOTYPES
*********************************************************************************************************
*/void Http_Server_Init(void);/*
********************************************************************************************************
*                                             MODULE END
*********************************************************************************************************
*/#endif /* HTTP_SERVER_H */

官方部分函数解析

读取网页数据文件 fs.c （路径：Project->Standalone->web_server->http）：

struct fs_file *fs_open(const char *name)
{struct fs_file *file;const struct fsdata_file *f;/* 分配空间 */file = fs_malloc();if(file == NULL) {return NULL;}for(f = FS_ROOT; f != NULL; f = f->next) {/* 循环比较，如果输入的请求与网页的头数据一致，则返回该网页数据 */if (!strcmp(name, (char *)f->name)) {file->data = (const char *)f->data;file->len = f->len;file->index = f->len;file->pextension = NULL;file->http_header_included = f->http_header_included;return file;}}fs_free(file);return NULL;
}

这里关注 f 变量的结构体 fsdata_file，定义在 fsdata.h：

struct fsdata_file
{const struct fsdata_file *next;const unsigned char *name;const unsigned char *data;int len;u8_t http_header_included;
};

**结构体中有三个重要的变量*next、name、data
而在文件fsdata.c中，拉到最后，发现有几个 fsdata_file 的结构体变量，取其中一个来解析一下：

const struct fsdata_file file__index_html[] =
{ {/* 变量*next，指向下一个要循环比较的数据 */file__404_html,/* 变量*name，指向数据数组 data__index_html[] */data__index_html,/* 变量*data，指向数据数组 data__index_html[]12个之后的数据 */data__index_html + 12,/* 网页数据长度 */sizeof(data__index_html) - 12,1,}
};

变量*name指向的数组前12个数据是字符串 “/index.html” 的ascii码，用于与输入的浏览器请求 “GET /index.html HTTP/1.1” 进行对比；
而*data指向数组的12个后的数据，便是网页源代码的16进制数据，这些数据将会由发送函数发送给浏览器，使浏览器显示网页；

web服务器测试

将工程编译后，烧进stm32，将网线与pc机连接：

打开浏览器（谷歌浏览器测试）
输入服务器ip（这里搭建的服务器ip：192.168.0.10），Enter；
浏览器会显示网页，点击网页上的按钮即可以切换不同的网页

如图：

总结：从上面的一系列过程可以get到搭建web服务器的核心思想，然而，现在并没有加入ssi和cgi，所以还无法用网页控制stm32，后面会加上ssi、cgi、post与get请求来完善整个web服务器；

ps：有部分细节的地方解析的不是很清楚，而且自己也没有想明白，需要再加把劲看一些其他的资料来填补空白，共勉~