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嵌入式网络LwIP学习宝典-热门书籍分享 学习如逆水行舟,不进则退。无论你是即将毕业的职场小白，还是已经成为奋战在职场一线的攻城狮、程序猿，都是需要时刻给自己充电的。有句话说的好，如果当你的知识不足以支撑你的野心时，那么你就应该停留下来好好学习了。如果你还想继续在职场混得如鱼得水，那么你就必须时刻给自己充电。骚年，世界上最遥远的距离，不是生与死；而是我在好好学习，你却在LOL。好了，废话不多说了，让我们进入正题吧。 现在物联网、智能家居等等热门技术正在进入高速发展的阶段，未来的世界将会有越来越多的电子产品接入网络，因此掌握一种嵌入式网络协议，对于每个嵌入式工程师来说至关重要，这也是将来是否能够拿到更高的薪资的重要技能。下面例举了几个在嵌入式领域经常使用的 TCP/IP协议浅, 同时对各个协议栈特点及使用情况做简要的介绍。 1、uIP ulP是专门为8位和16位控制器设计的一个非常小的 TCP/IP协议栈。它去掉了完整 TCP/IP协议栈中不常用的功能，其代码完全用C编写，可移植到各种不同的结构和操作系统上， uIP代码容量小巧，实现功能精简，已经在嵌入式领域得到了广泛的应用，且有很多基于uIP的产品出现。但另一方面，uIP不完备的TCP/IP实现限制了其在一些较高要求场合下的应用，如对可靠性要求高或大数据量传输的场合。 2、uC/IP uC/IP是一套基于uC/OS操作系统的开放源码的TCP/IP协议栈，它是一套完全免费的、可供研究的TCP/IP协议栈。uC/IP大部分源码是从公开源码的BSD-Lite移植过来的，最初被设计在串行链路上使用以实现对PPP协议的支持，作者在将其成功的应用在了某个嵌入式产品上后，便将其相应代码共享出来，希望有利于其他嵌入式产品的开发。后来该协议栈不断完善，并实现了对以太网的支持，协议栈需要的代码容量空间在30~60kB之间。 uC/IP还有许多不足的地方，首先其对网络应用的支持不足，不能像LwIP那样提供多种上层应用；其次uC/IP在文档支持与软件升级管理上有很多不足，这是限制其广泛应用和发展的主要原因，至少目前很少人在讨论uC/IP的应用。 3、uC/TCP-IP uC/TCP-IP是Micrium公司针对嵌入式产品设计的一款TCP/IP协议栈，说起Micrium公司大家可能会觉得陌生，但说起大名鼎鼎的实时操作系统uC/OS-II你肯定就熟悉了，这就是Micrium公司的代表之作。uC/TCP-IP功能较齐全，但代码量较大，所以主要用在32位或64位的处理器上，此外它的运行需要uC/OS或其他实时操作系统的支持。uC/TCP-IP还是一款收费软件，使用者需要购买才能获得其使用权。 4、Linux 有人会说，嵌入式linux系统中也有完整的TCP/IP协议的实现，嵌入式系统为何不用linux？首先要明确linux编译后的可执行代码往往有数兆之大，它对嵌入式系统各项指标要求较高，既包括高效的处理器速度，也包括大量的外存、内存开销，这就不可避免的增加了嵌入式系统的成本；而另一方面，linux的实验环境搭建及开发、调试过程都相当繁琐，这无形之中增加了嵌入式初学者入门的难度。 5、LwIP LwIP的含义是Light Weight(轻型)IP协议。LwIP最大的优势在于可以移植到操作系统上，也可以在无操作系统的情况下独立运行，且代码量小。LwIP是目前在嵌入式网络领域被讨论和使用很广泛的一个协议栈，其开源的特性和快速的版本更新效率，使其得到了业界越来越多人的关注。LwIP是一款主要应用于嵌入式领域的开源TCP/IP协议栈，它的实现同BSD的实现有很大的相似性，可以作为TCP/IP协议的典型代表，其功能完备，除了实现TCP/IP的基本通信功能外，新版本还支持DNS、SNMP、DHCP、IGMP等高级应用功能。 以上简单介绍了目前最常见的几种嵌入式网络TCP/IP协议栈，但是综合各种协议栈的优缺点，可以发现，LwIP是目前应用广，学习人数多的最好的嵌入式网络协议栈。 好了，废话不多说了，下面直接贴出本文分享的基本最值得阅读的LwIP协议栈的数据吧。 如果大家有需要其他书籍的电子书版本，可以留言告诉我，有空的时候，我会帮大家制作，仅限电子技术类的书籍哦。 1、嵌入式网络那些事 LwIP协议深度剖析与实战演练 嵌入式网络那些事 LwIP协议深度剖析与实战演练-下载链接 2、嵌入式网络那些事 STM32物联实战 嵌入式网络那些事 STM32物联实战-下载链接 3、嵌入式Internet TCP IP基础、实现及应用 嵌入式Internet TCP IP基础实现及应用-下载链接

最近在做以太网数据传输，要把AD采到的数据通过网口发送给上位机（客户端），我采用的是LWIP协议栈，实现了功能。做项目时间紧，也要先看一下LWIP协议栈，TCP ,UDP传输协议。我采用的是TCP协议数据传输，好处是传输可靠。直接贴代码，从main开始， int main(void) { SystemInit(); System_Setup(); GpioLed_Init(); Init_Usart(); GPIO_Configuration(); GPIO_Configuration_SPI(); RCC_Configuration(); NVIC_Configuration(); Time_Configuration(); SPI_Configuration(); LwIP_Init(); HelloWorld_init(); while(1) { TI_ADC128S022_ADC_vout(); printf("Frequency1= %d HZ.\r\n",Frequency1); printf("Frequency2= %d HZ.\r\n",Frequency2); printf("V0=%fmv\r\n",V0); printf("V1=%fmv\r\n",V1); printf("V2=%fmv\r\n",V2); printf("V3=%fmv\r\n",V3); MCU_to_TCP(); /* Periodic tasks */ System_Periodic_Handle(); } } 说一下LwIP_Init();函数，主要是LWIP协议栈，IP和MAC初始化， void LwIP_Init(void) { struct ip_addr ipaddr; struct ip_addr netmask; struct ip_addr gw; uint8_t macaddress ={0,0,0,0,0,1}; /* Initializes the dynamic memory heap defined by MEM_SIZE.*/ mem_init(); /* Initializes the memory pools defined by MEMP_NUM_x.*/ memp_init(); IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 1, 198); IP4_ADDR(&netmask, 255, 255, 255, 0); IP4_ADDR(&gw, 192, 168, 1, 1); Set_MAC_Address(macaddress); netif_add(&netif, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL, ðernetif_init, ðernet_input); /* Registers the default network interface.*/ netif_set_default(&netif); netif_set_up(&netif); } HelloWorld_init();是建立TCP端口， void HelloWorld_init(void) { /* Create a new TCP control block */ pcb = tcp_new(); /* Assign to the new pcb a local IP address and a port number */ /* Using IP_ADDR_ANY allow the pcb to be used by any local interface */ tcp_bind(pcb, IP_ADDR_ANY, 3007); /* Set the connection to the LISTEN state */ pcb = tcp_listen(pcb); /* Specify the function to be called when a connection is established */ tcp_accept(pcb, HelloWorld_accept); } tcp_bind(pcb, IP_ADDR_ANY, 3007); 是绑定你的端口号和IP地址， pcb = tcp_listen(pcb);进入监听，检查连接，申请TCP_PCB内存,tcp_accept(pcb, HelloWorld_accept);客户端连接以后的回调函数，可以收发数据。 static err_t HelloWorld_accept(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err) { tcp_arg(pcb, mem_calloc(sizeof(struct name), 1));//回传建立连接 tcp_err(pcb, HelloWorld_conn_err);//错误回调函数 tcp_recv(pcb, HelloWorld_recv)；//指定收到数据的回调函数 return ERR_OK; } void MCU_to_TCP(void)函数是给单片机（服务器）传输数据函数，每次传输数据完之后要调用tcp_output(cpcb);函数，用于TCP输出。我之前调用tcp_write函数，每次只能收到一次数据，需要新创建一个新的pcb协议控制块，tcp_write之后要调用tcp_output函数，才能不断发送数据。 void MCU_to_TCP(void) { struct tcp_pcb *cpcb; next) { memset(GpcBufFileRead, 0x00, sizeof(GpcBufFileRead)); sprintf( (void *)readdata, "Frequency1 = %dHz\nFrequency2 = %dHz\nV0 = %fmv\nV1 = %fmv\nV2 = %fmv\nV3 = %fmv\n", Frequency1,Frequency2,V0,V1,V2,V3); //tcp_write(pcb, GpcBufFileRead, strlen((void *)readdata), 1); tcp_write(cpcb,GpcBufFileRead,strlen((void *)readdata),TCP_WRITE_FLAG_COPY); tcp_output(cpcb); } } 这样就可以简单实现LWIP TCP数据传输了，主要是这几个地方注意一下，很快可以实现网口数据的发送与接收。 Blog： 更多技术文章请关注： 百家号： https://author.baidu.com/home?context=%7B%22app_id%22%3A%221646108714303504%22%7D&wfr=bjh 头条号： https://www.toutiao.com/c/user/8115738721/#mid=1646025109246987 CSDN ： https://blog.csdn.net/u012246376  

本人之前在STM32F107上做过UCOS+LWIP，参照网络上一些资源修改了sys_arch.c/sys_arch.h，对tcpip_thread 的优先级、以及与之对应的lwip_timeouts、static struct sys_timeouts lwip_timeouts 的LWIP_TIMEOUT_AMOUNT理解不到位，另外网上流传的sys_mbox_t sys_mbox_new(int size)实现方法好像也是不是很好，我修改如下： //*------------------------------------------------------------------------------------------------ //* 函数名称 : sys_mbox_new //* 功能描述 : 建立一个空的邮箱 //* 入口参数 : 无 //* 出口参数 : - != SYS_MBOX_NULL : 邮箱申请成功，返回一个指向被申请邮箱的指针 //*          : - = SYS_MBOX_NULL  : 邮箱没有申请成功 //*------------------------------------------------------------------------------------------------ sys_mbox_t sys_mbox_new(int size) {     u8_t       ucErr;     sys_mbox_t pQDesc;         pQDesc = OSMemGet( pQueueMem, ucErr );     if( ucErr == OS_NO_ERR ) {                 //移植说明中有“邮箱用于消息传递，用户即可以将其实现为一个队列，允许多条消息投递到这个邮箱，                 //也可以每次只允许投递一个消息，这两种方式lwip都可以正常运行。不过，前者更有效。”                 //TCPIP_MBOX_SIZE，                 //DEFAULT_RAW_RECVMBOX_SIZE,                 //DEFAULT_UDP_RECVMBOX_SIZE,                 //DEFAULT_TCP_RECVMBOX_SIZE                 //DEFAULT_ACCEPTMBOX_SIZE 在opt.h 定义为0                 //可以 lwipopts.h 可以对上述宏重新定义，而在opt.h中有                 //* The queue size value itself is platform-dependent, but is passed to         //* sys_mbox_new() when xxxxxxx is called.                 //因此把 size 固定 MAX_MSG_QUEUES         //pQDesc-pQ_Mbox = OSQCreate( (pQDesc-pvQ_msgQueue ), size );   //                 pQDesc-pQ_Mbox = OSQCreate( (pQDesc-pvQ_msgQueue ), MAX_MSG_QUEUES );        //            if( pQDesc-pQ_Mbox != ((OS_EVENT *)0 ) ) {             return pQDesc;         }     }     return SYS_MBOX_NULL; } 对struct sys_timeouts *sys_arch_timeouts(void)的实现，网上流传很多版本 我也请教过bernard，他这样回复： / //lwip的移植是这样的： //通常lwip那边的线程需要使用sys_thread_new来创建，然后和网络相关的定时器都统一的放在一个列表上（基本上原来netconn、socket的API都仅能够应用于sys_thread_new创建的线程上） // //为了解除这个限制，所以和定时器相关的都仅应用于lwip自己的线程，而其他则不采用这种方式。当使用sys_thread_new创建线程时，会把定时器链表放到thread-user_data域上面。所以这也就是这个返回NULL的来由： //仅有使用sys_thread_new创建的线程才能够获得这个定时器，在其他线程中调用sys_arch_timeouts()函数只能够返回NULL。 // 下列是我的修改的： struct sys_timeouts *sys_arch_timeouts(void) {         OS_TCB curr_task_pcb;         u8_t curr_prio;         s16_t offset;         //        null_timeouts.next = NULL;                 OSTaskQuery(OS_PRIO_SELF,curr_task_pcb);                 /* 获取当前线程的优先级 */         curr_prio = curr_task_pcb.OSTCBPrio;                 offset = curr_prio - LWIP_START_PRIO;                 if(offset 0 || offset = LWIP_TIMEOUT_AMOUNT)      /*如果不是LwIP的线程，那么返回timeouts-NULL*/         {                 //return null_timeouts;                 return NULL;         }                 return lwip_timeouts ; } 修改下来，测试效果还好，不过本人能力有限，对这些修改、理解，心里也是没有底。 刚好st官网上有STM32F2X7+FreeRTOS+Lwip的例程，所以就有参照STM32F2x7_ETH_LwIP_V1.1.0做修改的冲动，以适用STM32F107芯片。 附件是STM32F107+FreeRTOS+Lwip的源码以及一个socket client的例程源码。 对于socket编程，大多例程都是： 1、建立socket 2、连续socket 3、发送数据 4、关闭socket 这样做进行简单的测试是没有问题的。在一些数据采集设备，一般设备做为“客户”端，也是一直连接到主站服务器端，一是为定时上传数据，而是供主站服务器端随时召唤数据。这样的例程就不能满足了。 例程里“客户端”就是长连接，一直等到接收数据，本例程只是简单把接收的数据回送到服务器端。在实际使用中，可根据需要处理数据。 当然在建立另一个任务中，专门来处理发送数据。特别注意的是需要加互斥量做保护。 例程使用了lwip_select函数，网上找关于select说明感觉不错，摘录如下： Select在Socket编程中还是比较重要的，可是对于初学Socket的人来说都不太爱用Select写程序，他们只是习惯写诸如 connect、accept、recv或recvfrom这样的阻塞程序（所谓阻塞方式block，顾名思义，就是进程或是线程执行到这些函数时必须等待某个事件的发生，如果事件没有发生，进程或线程就被阻塞，函数不能立即返回）。可是使用Select就可以完成非阻塞（所谓非阻塞方式non- block，就是进程或线程执行此函数时不必非要等待事件的发生，一旦执行肯定返回，以返回值的不同来反映函数的执行情况，如果事件发生则与阻塞方式相同，若事件没有发生则返回一个代码来告知事件未发生，而进程或线程继续执行，所以效率较高）方式工作的程序，它能够监视我们需要监视的文件描述符的变化情况——读写或是异常。下面详细介绍一下！ Select的函数格式(我所说的是Unix系统下的伯克利socket编程，和windows下的有区别，一会儿说明)： int select(int maxfdp,fd_set *readfds,fd_set *writefds,fd_set *errorfds,struct tim *timeout); 先说明两个结构体： 第一，struct fd_set可以理解为一个集合，这个集合中存放的是文件描述符(file descriptor)，即文件句柄，这可以是我们所说的普通意义的文件，当然Unix下任何设备、管道、FIFO等都是文件形式，全部包括在内，所以毫无疑问一个socket就是一个文件，socket句柄就是一个文件描述符。fd_set集合可以通过一些宏由人为来操作，比如清空集合FD_ZERO (fd_set *)，将一个给定的文件描述符加入集合之中FD_SET(int ,fd_set *)，将一个给定的文件描述符从集合中删除FD_CLR(int ,fd_set*)，检查集合中指定的文件描述符是否可以读写FD_ISSET(int ,fd_set* )。一会儿举例说明。 第二，struct tim是一个大家常用的结构，用来代表时间值，有两个成员，一个是秒数，另一个是毫秒数。 具体解释select的参数： int maxfdp是一个整数值，是指集合中所有文件描述符的范围，即所有文件描述符的最大值加1，不能错！在Windows中这个参数的值无所谓，可以设置不正确。 fd_set *readfds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的读变化的，即我们关心是否可以从这些文件中读取数据了，如果这个集合中有一个文件可读，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可读，如果没有可读的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的读变化。 fd_set *writefds是指向fd_set结构的指针，这个集合中应该包括文件描述符，我们是要监视这些文件描述符的写变化的，即我们关心是否可以向这些文件中写入数据了，如果这个集合中有一个文件可写，select就会返回一个大于0的值，表示有文件可写，如果没有可写的文件，则根据timeout参数再判断是否超时，若超出timeout的时间，select返回0，若发生错误返回负值。可以传入NULL值，表示不关心任何文件的写变化。 fd_set *errorfds同上面两个参数的意图，用来监视文件错误异常。 struct tim* timeout是select的超时时间，这个参数至关重要，它可以使select处于三种状态，第一，若将NULL以形参传入，即不传入时间结构，就是将select置于阻塞状态，一定等到监视文件描述符集合中某个文件描述符发生变化为止；第二，若将时间值设为0秒0毫秒，就变成一个纯粹的非阻塞函数，不管文件描述符是否有变化，都立刻返回继续执行，文件无变化返回0，有变化返回一个正值；第三，timeout的值大于0，这就是等待的超时时间，即 select在timeout时间内阻塞，超时时间之内有事件到来就返回了，否则在超时后不管怎样一定返回，返回值同上述。 返回值： 负值：select错误 正值：某些文件可读写或出错 0：等待超时，没有可读写或错误的文件 在有了select后可以写出像样的网络程序来！举个简单的例子，就是从网络上接受数据写入一个文件中。 例子： main() {     int sock;     FILE *fp;     struct fd_set fds;     struct tim timeout={3,0}; //select等待3秒，3秒轮询，要非阻塞就置0     char buffer ={0}; //256字节的接收缓冲区       while(1)    {         FD_ZERO(fds); //每次循环都要清空集合，否则不能检测描述符变化         FD_SET(sock,fds); //添加描述符         FD_SET(fp,fds); //同上         maxfdp=sockfp?sock+1:fp+1;    //描述符最大值加1            switch(select(maxfdp,fds,fds,NULL,timeout))   //select使用         {             case -1: exit(-1);break; //select错误，退出程序         case 0:break;  //再次轮询         default:                   if(FD_ISSET(sock,fds)) //测试sock是否可读，即是否网络上有数据             {                         recvfrom(sock,buffer,256,.....);//接受网络数据                         if(FD_ISSET(fp,fds)) //测试文件是否可写                             fwrite(fp,buffer...);//写入文件buffer清空;                    }// end if break;           }// end switch      }//end while }//end main  

有个项目要用以太网传大量数据，spartan6+ddr3+千兆以太网，内核采用microblaze软核，逻辑搭mac，phy芯片用的88E1111。 最开始采用xilinx官方的例子XAPP1026，ISE13.1，1500数据帧下跑TCP协议大概收120Mbit/s，发110Mbit/s。但是重新编译之后，就出问题了，发送时总提示dma错误。于是自己在13.4下建立新工程，按照SP605开发板的设置向导，搭建系统，最后将时钟改成单端时钟，并且Valid一下。然后按照自己的板子更改时钟等管脚约束，就可以生成bit流了。在编译方面，Xilinx的确很费劲，一般首次要花40分钟的时间才能完成，之后的小修改大概要花10-20分钟，和Altera的Nios相比费了很多时间（5k LE的系统Nios一般3分钟就差不多了）。 硬件生成后，export到软件EDK中，生成新的硬件支持包（bsp），然后import原来的XAPP1026下面的AXI系统（raw 模式）。系统就可以跑了。测试一下网速，发送60Mbit/s,接受120Mbit/s,发送通道的设置上肯定存在某方面的问题，现在还不太明白。后来尝试一下巨帧模式（9k数据包），发送速度120Mbit/s，接收速度可以达到330Mbit/s.

问题背景 ： 最近项目使用到lwip，需要作为客户端的设备同时连接两个服务器，连接成功后与其交互数据。 问题提出 ： 程序开始运行时，首先连接服务器1，连接成功后等待500ms后连接服务器2，到这里均连接成功，进入数据收发阶段； 此时两服务器均收发成功一次数据，第二轮开始发往服务器1正常，再发往服务器2时发送时，接收响应超时； 程序此时关闭与服务器2关联的socket，重现创建并连接，此时发现重连任务挂起，直到看门狗复位； 第二次重启后，一切数据收发均正常； 直到下次异常或者手动重启后，又重复了上述现象直到两次复位后才运行正常   问题分析 ： 未知待总结   问题解决 ： 拉长两个服务器重连时间。