Socket的中文翻譯為“插座”,在計算機世界里稱為套接字。Socket最初是作為網絡上不同主機之間進程的通信接口,后來應用越來越廣,在同一主機上的不同進程之間通信也可以用Socket。簡單來說,當網絡上不同主機之間的兩個進程(A、B)采用Socket進行通信時,那么它們之間需要建立一個通信端點,即創建Socket,創建Socket時就分配端口號和網絡地址。當進程A向進程B發送數據時,那么進程A必須要知道進程B的網絡地址及端口號。
Socket采用C/S模型進行設計的,即Client/Server,面向客戶端—服務器模型。
每一個Socket都用一個半相關描述:
{協議,本地地址,本地端口}
一個完整的Socket則用一個相關描述:
{協議,本地地址,本地端口,遠程地址,遠程端口}
一、Socket的類型
Socket有三種類型:
1、字節流套接字(SOCK_STREAM)
字節流的套接字可以提供可靠的數據傳輸、面向連接的通訊流。數據按何種順序發送,就按何種順序接收。例如,當我們按順序發送A-B-C,那么在數據到達接收端時,它的順序也是A-B-C。字節流套接字采用的是TCP(Transmission Control Protocol)協議。保證了數據傳輸的可靠性。
2、數據報套接字(SOCK_DGRAM)
數據報套接字定義了一種無連接的服務。所謂無連接服務,簡單來說,即在發送數據時,無需在收發兩端建立類似TCP那樣的握手連接,在發送時,將數據打包,然后加上遠程IP地址,即可把該數據包發送出去。
數據通過相互獨立的報文進行傳輸。并且是無序的、不可靠的傳輸。
3、原始套接字(SOCK_ROW)
原始套接字是我們需要關心的,因為我們的Socket CAN采用的即是原始套接字。該接口允許對較底層協議進行操作,如IP、ICMP等。原始套接字常用于檢驗新的協議實現或訪問現有服務中配置的新設備。
套接字的工作流程如下:
先啟動服務器,通過調用socket()函數建立一個套接字,然后調用bind()函數將該套接字和本地網絡地址聯系在一起,再調用listen()函數使套接字做好偵聽的準備,并規定它的請求隊列的長度,之后就調用accept()函數來接收連接。客戶端在建立套接字之后就可調用 connect()和服務器建立連接。連接一旦建立,客戶端和服務器之間就可以通過調用recv()/recvfrom()函數和send()/sendto函數來進行發收數據。最后,待數據傳送結束后,雙方調用close()函數關閉套接字。
下面我們來寫兩個簡單的基于Socket的CAN應用程序,但是我們采用的是SOCK_ROW,因此在套接字工作流程上有區別于SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM。由于Socket采用C/S模型進行設計的,所以我們的這兩個程序也分別為Server和Client。
首先是server端的程序,我們需要寫一個服務器的程序,該程序接收來自客戶端發來的數據,代碼如下:
int can_recv()
{
int sock_fd;
unsigned long nbytes, len;
struct sockaddr_can addr;
struct ifreq ifr;
/*為了能夠接收CAN報文,我們需要定義一個CAN數據格式的結構體變量*/
struct can_frame frame;
struct can_frame *ptr_frame;
/*建立套接字,設置為原始套接字,原始CAN協議*/
sock_fd = socket(PF_CAN,SOCK_RAW,CAN_RAW);
/*以下是對CAN接口進行初始化,如設置CAN接口名,即當我們用ifconfig命令時顯示的名字*/
strcpy(ifr.ifr_name,"can0");
ioctl(sock_fd, SIOCGIFINDEX, &ifr);
printf("can0 can_ifindex = %x\n",ifr.ifr_ifindex);
/*設置CAN協議*/
addr.can_family = AF_CAN;
addr.can_ifindex = 0;
/*將剛生成的套接字與網絡地址進行綁定*/
bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
/*開始接收數據*/
nbytes = recvfrom(sock_fd, &frame, sizeof(struct can_frame), 0, (struct sockaddr *)&addr, &len);
/*get interface name of the received CAN frame*/
ifr.ifr_ifindex = addr.can_ifindex;
ioctl(sock_fd, SIOCGIFNAME, &ifr);
printf("Received a CAN frame from interface %s\n",ifr.ifr_name);
/*將接收到的CAN數據打印出來,其中ID為標識符,DLC為CAN的字節數,DATA為1幀報文的字節數*/
printf("CAN frame:\n ID = %x\n DLC = %x\n" \
"DATA = %s\n",frame.can_id,frame.can_dlc,frame.data);
ptr_frame = &frame;
return 0;
}
接下來是CAN的發送程序,即客戶端,代碼如下:
int can_send()
{
int sock_fd;
unsigned long nbytes;
struct sockaddr_can addr;
struct ifreq ifr;
struct can_frame frame;
/*建立套接字,設置為原始套接字,原始CAN協議*/
sock_fd = socket(PF_CAN,SOCK_RAW,CAN_RAW);
/*以下是對CAN接口進行初始化,如設置CAN接口名,即當我們用ifconfig命令時顯示的名字*/
strcpy((char *)(ifr.ifr_name), "can0");
ioctl(sock_fd, SIOCGIFINDEX, &ifr);
printf("can0 can_ifindex = %x\n", ifr.ifr_ifindex);
addr.can_family = AF_CAN;
addr.can_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
/*將剛生成的套接字與CAN套接字地址進行綁定*/
bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
/*設置CAN幀的ID號,可區分為標準幀和擴展幀的ID號*/
frame.can_id = 0x1122;
strcpy((char *)frame.data,"hello");
frame.can_dlc = strlen(frame.data);
printf("Send a CAN frame from interface %s\n", ifr.ifr_name);
/*開始發送數據*/
nbytes = sendto(sock_fd, &frame, sizeof(struct can_frame), 0, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
return 0;
}
上面兩個程序看完后,大家可能會有疑問,為什么這兩個程序沒有listen()和accept()函數呢?其實這兩個程序是獨立的運行的,并不像字節流套接字(SOCK_STREAM)和數據報套接字(SOCK_DGRAM),需要先運行服務器進行偵聽。SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM的兩個server和client程序是通過網絡相互收發數據。而CAN的socket的server和client程序收發數據的對象是CAN總線。server從CAN總線上接收數據,client將數據發到CAN總線上,當CAN總線上有數據時,server才能接收數據,當CAN總線空閑時,client才能將數據發送出去。
以上是對套接字的簡單理解,并附上socket CAN的簡單上層應用代碼。
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原文標題:為了能夠對Socket CAN的深入理解,我們需要了解Socket的機制
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