LwIP裸机移植与编程介绍
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1、引言为了实现嵌入式系统终端连入互联网,而有必要为其引入了网络功能。
μC/OS II 是一个源代码开放的实时操作系统,但是它只是一个实时的任务调度及通信内核,并没有集成TCP/IP 通信协议,为了实现网络功能,需要在μC/OS II 移植一个轻量级的TCP/IP 通信协议LwIP。
本文主要论述μC/OS II 下通信协议LwIP 的移植以及测试。
2、LwIP 简介LwIP ( light weight IP)是瑞士计算机科学院的Adam Dunkels 等开发的一套开放TCP/IP 协议栈源代码。
LwIP 既可以移植到操作系统上,又可以在无操作系统的情况下独立运行。
LwIP 实现的重点是在保持TCP/IP 协议主要功能的基础上减少对RAM 的占用,这使LwIP 适合在低端嵌入式系统中使用。
其主要特点如下:(1)支持多网络接口下IP 转发;(2)支持ICMP 协议;(3)包括试验性扩展的UDP;(4)包括简单的拥塞控制,RTT 估算和快速恢复和快速转发的TCP;(5)提供专门的内部回调接口(Raw API)用于提高应用程序性能;(6)可选择的Berkeley 接口API;3、LwIP 协议栈移植到μC/OS II 操作系统的具体实现3.1 嵌入式系统结构和LwIP 接口整个嵌入式系统的结构如图 1 所示,由ARM 微处理器、网卡、网络设备驱动、μC/OSII 操作系统、LwIP 协议栈和应用程序组成。
图 1 嵌入式系统结构图LwIP 在设计时为了适应不同的操作系统,并没有在代码中使用和某个特定的操作系统相关的系统调用和数据结构,而是在LwIP 和操作系统之间提供了一个接口层(sys_arch interface),该接口主要实现的功能包括数据类型的定义、存储模式的选择、任务间的同步、时间和内存的管理等。
因此,完成LwIP 在μC/OS II 移植,我们就是要通过修改这个接口层来实现。
同时,还要根据自己所要实现的具体目的,可以对LwIP 协议栈进行一定的裁减。
1 下载LwIP (2)2 建立一个最基本的工程 (2)3 把LwIP加入工程 (2)4 编写操作系统模拟层相关代码 (3)4.1 操作系统模拟层移植说明――中文翻译 (3)4.2 编写操作系统模拟层 (6)4.2.1 准备工作――建立文件、定义数据类型及其它 (6)4.2.2 信号量操作函数 (8)4.2.3 邮箱操作函数 (13)4.2.4 实现sys_thread_new()函数 (20)4.2.5 实现sys_arch_timeouts()函数 (22)4.2.6 实现临界保护函数 (25)4.2.7 扫尾――结束操作系统模拟层的编写 (26)5 LwIP接口――初始设置及网络驱动 (28)5.1 准备工作――建立LwIP入口函数文件 (28)5.2 ilvInitLwIP() (29)5.3 ilvSetLwIP() (30)5.4 ethernetif_init()――初始化底层界面 (35)5.4.1 ethernetif_init()函数分析 (35)5.4.2 low_level_output()――链路层发送函数 (36)5.4.3 low_level_init()――网卡初始化函数 (38)5.4.4 EMACInit()――网卡初始化工作的实际完成者 (40)5.4.5 ethernetif_input()――实现接收线程 (47)5.4.6 low_level_input()――得到一整帧数据 (49)5.4.7 GetInputPacketLen()――获得帧长 (50)5.4.8 EMACReadPacket()――复制,从接收缓冲区到pbuf (53)5.4.9 EMACSendPacket()――发送一帧资料 (55)5.4.10 编译――ethernetif.c及lib_emac.c (56)6 ping――结束LwIP的移植 (57)6.1 编译、链接整个工程 (57)6.2 ping测试 (59)后记 (62)本文将指导读者一步步完成LwIP在ADS1.2开发环境下的移植工作,包括底层驱动的编写。
lwip移植说明及心得lwIP(lightweight IP)是一个轻量级的TCP/IP协议栈,适用于嵌入式系统。
它提供了TCP/IP协议的核心功能,包括IP、TCP、UDP和ICMP等。
在移植lwIP协议栈时,需要完成以下几个步骤:1. 硬件适配:lwIP协议栈需要根据具体硬件平台进行适配。
首先需要根据硬件平台的网络接口驱动,实现lwIP的网络接口层接口函数,包括接收和发送数据包的函数。
其次,还需要完成其他硬件相关的初始化工作,例如中断初始化、时钟初始化等。
2. 内存管理:lwIP协议栈需要进行内存管理,包括分配、释放和管理数据包的内存。
移植lwIP时,可以根据实际需求选择适合的内存管理方式,例如使用静态内存池或者动态内存分配算法。
3. 系统接口:lwIP需要与操作系统进行交互,包括线程管理、时间管理和互斥锁等。
在移植lwIP时,需要实现与目标操作系统相关的系统接口函数,并将其注册给lwIP。
4. 配置参数:lwIP协议栈有许多配置选项,可以根据实际的应用需求进行设置。
移植lwIP时,需要根据实际需求修改lwipopts.h文件中的配置选项,例如内存池的大小、TCP和UDP的最大连接数等。
在移植lwIP协议栈的过程中,我总结了以下几点心得:1. 在移植过程中,应该尽量保持lwIP协议栈的轻量级特性,避免不必要的代码和功能。
这样可以降低存储和计算资源的消耗,提高系统的性能和效率。
2. 在进行硬件适配时,需要仔细阅读lwIP的文档和源代码,了解其网络接口层的要求和接口函数的使用方式。
同时,还要根据硬件平台的特点做相应的调整和优化,以确保网络数据的稳定和高效传输。
3. 内存管理是lwIP移植的一个关键问题。
根据实际需求选用适合的内存管理方式,并进行合理的内存优化。
例如,可以通过调整内存池的大小、采用更高效的内存分配算法等方式,减小内存的占用和碎片化。
4. 系统接口的实现需要与目标操作系统紧密结合。
在实现系统接口函数时,要充分考虑操作系统的特点和限制,例如线程管理方式、时间管理方式和互斥锁的实现等。
lwip 编程方式
LWIP(Light Weight IP)是一个轻量级的 TCP/IP 协议栈,它提供了一种简单而高效的方式来实现网络通信功能。
下面是一些常见的 LWIP 编程方式:
1. 初始化协议栈:在使用 LWIP 之前,需要先初始化协议栈。
这可以通过调用`lwip_init()` 函数来完成。
该函数会初始化各种网络模块,并设置网络参数。
2. 创建套接字:通过调用 `socket()` 函数,可以创建不同类型的套接字,如 TCP、UDP 套接字等。
套接字用于表示网络通信的端点。
3. 绑定套接字:使用 `bind()` 函数将套接字绑定到指定的本地地址和端口。
4. 连接或监听:对于 TCP 连接,可以使用 `connect()` 函数建立与远程主机的连接;对于服务器端,可以使用 `listen()` 函数监听指定端口上的连接请求。
5. 发送和接收数据:通过 `send()` 和 `recv()` 函数,分别用于发送和接收数据。
6. 关闭套接字:在完成通信后,使用 `close()` 函数关闭套接字,释放相关资源。
7. 处理网络事件:LWIP 提供了回调机制来处理网络事件,如连接建立、数据接收等。
可以注册相应的回调函数来执行特定的操作。
这只是 LWIP 编程的一些基本方式,实际应用中可能会涉及更多的细节和功能。
此外,LWIP 还提供了其他高级特性,如 IP 地址配置、DHCP、DNS 等。
具体的编程方式和使用方法可以参考 LWIP 的官方文档和示例代码。