LwIP协议栈开发嵌入式网络的三种方法分析

《LwIP协议栈开发嵌入式网络的三种方法分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、LwIP协议栈开发嵌入式网络的三种方法分析LwIP协议栈开发嵌入式网络的三种方法分析摘要轻量级的TCP/IP协议栈LwIP,提供了三种应用程序设计方法，且很容易被移植到多任务的操作系统中。木文结合uC/OS-H这一实时操作系统，以建立TCP服务器端通信为例，分析三种方法以及Z间的关系，着重介绍基于rawAPT的应用程序设计。最后在ST公司STM32F107微处理器平台上验证，并给出了测试结果。关键词LwIP协议栈;uC/OS-II；嵌入式网络；STM32F1O7；随着嵌入式系统功能的多样化以及网络在各个领域的中的

2、广泛应用，具备网络功能的嵌入式设备拥有更高的使用价值和更强的通用性。然而人部分嵌入式设备使用经济型处理器，受内存和速度限制，资源有限，不需要也不可能完整实现所有的TCP/IP协议，有时只需要满足实际需求就行。LwTP是由瑞典计算机科学研究院开发的轻量型TCP/IP协议栈，其特点是保持了以太网的基木功能，通过优化减少了对存储资源的占用。臥IP是免费、开源的，任何人可以使用，能够在裸机的坏境卜.运行，当然设计的时候也考虑了将来的移植问题，可以很容易移植到多任务操作系统中。木文介绍了以ARM微处理器STM32F107和

3、PHY接UDP83848为平台，构建的嵌入式系统中，采用LwIP和嵌入式操作系统UC/OS-I1,使用协议栈提供的三种应用程序接口，实现嵌入式设备的网络通信功能。1LwIP和uC/OS-II介绍1.1LwIP协议栈LwIP协议是瑞士计算机科学院的AdamDunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。LwIP含义是lightweight（轻型）IP协议，在实现时保持了TCP协议的主要功能基础上减少对RAM的占用,一般它只需要几十K的RAM和40K左右的ROM就对以运行，这使LwIP协议栈很

4、适合在低端嵌入式系统中使用。LwIP协议栈的设计才用分层结构的思想，每一个协议都作为一个模块来实现，捉供一些与其它协议的接口函数。所有的TCP/IP协议栈都在一个进程当中，这样TCP/IP协议栈就和操作系统内核分开了。而应用程序既可以是单独的进程也可以驻留在TCP/IP进程小，它们之间利用ICP机制进行通讯。如果应用程序是单独的线程可以通过操作系统的邮箱、消息队列等，与协议栈进程通讯。如果应川程序驻留在协议栈进程屮，则应用程序可以通过内部凹调函数和协议栈进程通讯。1.2uC/OS-II实时操作系统uC/OS-II

5、是一个源码公开、对移植、对固化、可裁剪及占先式的实时多任务操作系统，是专门为嵌入式应用设计的实吋操作系统内核，已广泛的应用在各种嵌入式系统中。uC/OS-I1是多任务系统，内核负责管理各个任务，每个任务都有其优先级，UC/OS-1I扱多町以管理64个任务，其每个任务都拥有自己独立的堆栈。uC/OS-II提供了非常丰富的系统服务功能，比如信号量、消息邮箱、消息队列、事件标志、内存管理和时间管理等，这些功能可以帮助用户实现非常复杂的应用。1.3LwIP协议栈移植到uC/OS-IILwIP协议栈在设计的时候就考虑到了将

6、来的移植问题，因此把所有与硬件、操作系统、编译器有关的部分都全部独立起來，形成了一个操作系统模拟层。操作系统模拟层用进程间的信号量、邮箱机制处理通信问题，而PC/OS-TT是一个基于任务调度的嵌入式实时操作系统，因此移植LwIP协议栈到PC/OS-II,是很容易实现的。2LwIP开发嵌入式网络应用程序LwIP提供了三种应用程序接口:（1）低水平的，基于内核/回调函数的API（后面称RAWAPI）（2）高水平的，连续的API（后而称LwIPAPI）（3）BSD风格的套接字API（后而称BSDsocket）可以在协议

7、栈中通过对宏定义的不同配置，來决定使用哪种方式。其中BSDsocket方式不是很成熟，RAWAPI需要编写凹调函数，协议栈推荐使用LwIPAPI这种方式，但是三种方式到了底层都是通过回调函数实现的。本文直接从RAWAPT入手，以建立TCP服务器端通信为例，详述底层的调用，然后再讲述后而的两种是如何封装而成的。2.1基于RAWAPI的应用程序设计步骤使用RAWAPI进行TCP/IP编程，可以使应用程序的代码和协议栈的代码很好地结介起來。程序的执行机制是以回调函数为基础的事件驱动的，同时回调函数也是被TCP/IP代码

8、直接调用的，冋调函数、数据发送函数都需要自己编写。这种方式是唯一的一•种支持设备裸机运行，又可以完成网络通信完成系统功能。裸机运行实际相当于是一个线程，而协议栈代码和应用程序代码通过先后次序处理，完成数据流转。图1是使用RAWAPI方式，多任务系统实现TCP服务器端通信的步骤。图1RAWAPI方式应用程序设计LwTP协议栈中的tcp块结构有两种TCP_PCB和TCP_PC