基于 RT1170 的 FreeRTOS + LWIP DHCP 工程及 TCP 客户端实现

小恩GG

基于 RT1170 的 FreeRTOS + LWIP DHCP 工程及 TCP 客户端实现

一、项目背景

在工业控制、物联网网关等嵌入式网络应用中，NXPi.MX RT1170 系列处理器因其高性能和丰富的外设接口，成为很多用户的选择。本文介绍基于 MIMXRT1170 平台，构建了一个使用FreeRTOS 和 LWIP 协议栈的网络工程，实现以下功能：

·      DHCP 自动获取IP 地址，简化网络配置；

·      TCP 客户端功能，用于与远程服务器进行可靠通信。

为了验证嵌入式TCP 客户端的功能，我们使用Python 编写了一个简单的TCP Echo 服务器，运行在 PC端，并与RT1170 客户端进行交互。

下面简单介绍一下LWIP，DHCP和TCP协议，感兴趣的同学也可以通过恩智浦MIMXRT1170-EVKB开发板，以及配套的SDK库例程做开发验证。

二、LWIP 与 DHCP 简介

LWIP（LightweightIP） ，顾名思义，它是一种轻量级的IP协议栈，是专为嵌入式系统设计的开源 TCP/IP 协议栈，其特点包括如下：

• 占用资源少，适合     RAM 和 ROM     受限的系统；
  
• 支持     IPv4/IPv6、TCP、UDP、DHCP、DNS 等多种协议；
  
• 可与     FreeRTOS 集成，支持多线程。
  

DHCP（动态主机配置协议） 允许设备在启动时自动获取IP 地址、网关、DNS 等信息，避免手动配置。LWIP 中的 DHCP 模块通过状态机实现自动分配流程：

• DHCP_DISCOVER：客户端广播请求；
  
• DHCP_OFFER：服务器响应；
  
• DHCP_REQUEST：客户端确认；
  
• DHCP_ACK：服务器确认分配。
  

在 本文介绍的RT1170工程中，只需在初始化时启用DHCP，LWIP就 会自动完成 IP 的分配。

三、PythonTCP 服务器实现

为了测试RT1170 TCP 客户端，我们PC端编写了一个简单的 Python TCP 服务器（TCP Server）代码，如下：

用于监听客户端连接并进行简单的回显通信。核心逻辑如下：

• Socket     创建与配置
  
• 绑定地址和端口
  
• 进入监听状态
  
• 连接处理循环
  
• 数据收发逻辑
  

在连接会话中，服务器通过recv(1024) 接收客户端发送的数据（最大1024 字节）。

如果接收到数据，打印解码后的内容，并通过sendall() 回传带有 Echo:前缀的响应，实现回显功能。

如果客户端断开连接或发生ConnectionResetError，服务器捕获异常并关闭连接。

  四、TCP 客户端实现

TCP 是一种面向连接的可靠传输协议，适用于需要数据完整性和顺序的场景。TCP客户端通常包括以下步骤：

• 创建     socket；
  
• 连接服务器；
  
• 发送数据；
  
• 接收响应；
  
• 关闭连接。
  

在 RT1170 工程中，TCP 客户端任务通常作为 FreeRTOS 的一个独立线程运行，确保网络通信的实时性和稳定性。

硬件环境搭建：

·      MIMXRT1170-EVKB开发板

·      网络线 采用RJ45 标准接头

·      网线连接MIMXRT1170-EVKB开发板1G ENET口，即J4

软件搭建

IDE：MCUXPressoIDE  V25.6

SDK: SDK_2.x_MIMXRT1170-EVKB 25.09.00

导入SDK demo工程“evkbmimxrt1170_lwip_dhcp_freertos_cm7”

添加代码如下：

在 DHCP 协议中，BOUND 状态表示客户端已成功获取并应用 IP 地址及相关网络参数，网络配置处于稳定状态。在 print_dhcp_state() 函数中，当检测到 DHCP 状态切换至 BOUND 时，系统会打印当前网络配置（IPv4 地址、子网掩码、网关），并在首次进入该状态时创建 TCP 客户端任务，以便后续进行应用层通信。

tcp_client_task任务实现了一个典型的TCP 客户端通信逻辑：在成功连接服务器后，TCP客户端进入循环，周期性发送测试字符串并接收服务器响应，处理异常情况并在通信结束后释放资源。该设计体现了嵌入式网络应用的基本模式，结合FreeRTOS 任务管理和Socket API，保证了通信的稳定性和系统资源的合理使用。

                                    

五、基于开发板验证结果

下图为MIMXRT1170-EVKB开发板的连接图：

在PC端运行TCP服务端脚本文件后，显示Log如下：

   

运行MIMXRT1170-EVKB开发板，显示Log如下：

本文基于 NXPi.MX RT1170 平台，构建了一个集成FreeRTOS 与 LWIP 的嵌入式网络工程，实现 DHCP 自动获取 IP 和 TCP 客户端通信功能，并通过 Python TCP Echo 服务器进行验证，该方案体现了嵌入式网络应用的基本模式。

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jobszheng5

还是FreeRTOS是嵌入式RTOS的主力