LWIP+UCOS移植_ucinet使用指南中文版资源-CSDN下载

4星 · 超过85%的资源需积分: 50 155 浏览量 2010-07-25 09:04:30 上传评论收藏 1.28MB PDF 举报

### LWIP+UCOS移植详解 #### 一、概述 LwIP（Lightweight IP）是一种轻量级的TCP/IP协议栈，适用于内存有限的嵌入式系统。它旨在简化网络功能，使得开发者能够在资源受限的设备上实现互联网连接。uC/OS-II是一款流行的实时操作系统（RTOS），广泛应用于嵌入式领域。将LwIP移植到uC/OS-II上意味着可以在基于uC/OS-II的嵌入式设备上实现TCP/IP通信。 #### 二、移植步骤 **第一步：准备** 1. **下载LwIP源码** 首先访问LwIP官网（http://savannah.nongnu.org/projects/lwip/）下载最新版本的源码，假设下载的是1.1.1版本，下载并解压源码文件。 2. **创建基础工程** 在开发环境中（如ADS1.2）创建一个包含uC/OS-II的基础工程，并确保该工程能够成功编译。 3. **整合LwIP源码** 将LwIP源码整合到工程中。具体做法是在`src`目录下创建一个名为`LwIP`的子目录，并将LwIP源码中的`api`、`core`、`include`、`netif`等文件夹复制到新创建的`LwIP`子目录中。随后，在开发环境中根据文件结构建立对应的项目结构。 **第二步：编写操作系统模拟层代码** 为了使LwIP能够在uC/OS-II上运行，需要编写操作系统模拟层，即实现LwIP与uC/OS-II之间的接口。这一层主要包括信号量操作、邮箱操作等功能，以及一些关键函数的实现。 - **信号量操作** 包括信号量的创建、获取、释放等操作，这些操作用于实现任务间的同步。 - **邮箱操作** 实现消息队列的功能，用于不同任务间的数据传递。 - **sys_thread_new()函数** 创建一个新的任务，用于处理网络事件。 - **sys_arch_timeout()函数** 实现定时器功能，用于管理超时事件。 - **临界区保护函数** 提供进入和退出临界区的方法，以防止多个任务同时访问共享资源。 **第三步：LwIP接口配置** - **初始化LwIP** 实现LwIP的初始化函数，包括配置网络参数、初始化协议栈等。 - **网络驱动** 针对特定的硬件平台（如AT91SAM7X256 + RTL8201BL(PHY)），实现底层驱动接口，如初始化网络接口、发送和接收数据包等。 #### 三、详细步骤 **1. 初始化LwIP** - **__ilvInitLwIP()** 该函数负责初始化LwIP协议栈，包括设置网络参数、分配内存池等。 - **__ilvSetLwIP()** 设置LwIP的相关选项，如启用的协议等。 **2. 初始化网络驱动** - **ethernetif_init()** 初始化网络接口，为接收和发送数据包做准备。 - **low_level_output()** 实现数据包的发送。 - **low_level_init()** 网卡初始化。 - **EMACInit()** 完成网卡的具体初始化工作。 - **ethernetif_input()** 实现接收数据包的线程。 - **low_level_input()** 接收完整的数据包。 - **GetInputPacketLen()** 获取接收到的数据包长度。 - **EMACReadPacket()** 从接收缓冲区读取数据到pbuf。 - **EMACSendPacket()** 发送数据包。 - **编译网络驱动** 编译`ethernetif.c`和`lib_emac.c`两个文件，确保网络驱动正确无误。 **3. 测试LwIP移植结果** - **ping测试** 使用ping命令测试网络连接是否正常，验证LwIP移植成功。 #### 四、总结通过以上步骤，我们不仅学习了如何将LwIP移植到uC/OS-II上，还了解了具体的实现细节。这一过程不仅涉及到了操作系统的模拟层实现，还包括了网络驱动的编写和调试，对于深入理解嵌入式系统中的网络通信具有重要意义。在实际应用中，还需要针对不同的硬件平台进行适当的调整和优化，以满足特定的需求。

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uC/OS-II 平台下的 LwIP 移植笔记――作者：焦海波 2006-9-1

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()――初始化底层接口 .............................................................................................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()――发送一帧数据 .......................................................................................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

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uC/OS-II 平台下的 LwIP 移植笔记――作者：焦海波 2006-9-1

LwIP 0.6++ sys_arch 接口

作者：Adam Dunkels

操作系统模拟层（sys_arch）存在的目的主要是为了方便 LwIP 的移植，它在底层操作系统和

LwIP 之间提供了一个接口。这样，我们在移植 LwIP 到一个新的目标系统时，只需修改这个接口即

可。不过，不依赖底层操作系统的支持也可以实现这个接口。

sys_arch 需要为 LwIP 提供信号量（semaphores）和邮箱（mailboxes）两种进程间通讯方式（IPC）。

如果想获得 LwIP 的完整功能，sys_arch 还必须支持多线程。当然，对于仅需要基本功能的用户来

说，可以不去实现多线程。LwIP 以前的版本还要求 sys_arch 实现定时器调度，不过，从 LwIP0.5

开始，这一需求在更高一层实现。除了上文所述的 sys_arch 源文件需要实现的功能外，LwIP 还要

求用户提供几个头文件，这几个头文件包含 LwIP 使用的宏定义。下文将详细讲述 sys_arch 及头文

件的实现。

信号量即可以是计数信号量，也可以是二值信号量――LwIP 都可以正常工作。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 都可以正常运作。不过，前者更加有效。需要用户特别注意的是――投递到

邮箱中的消息只能是一个指针。

在 sys_arch.h 文件中，我们指定数据类型“sys_sem_t”表示信号量，“sys_mbox_t”表示邮箱。

至于 sys_sem_t 和 sys_mbox_t 如何表示这两种不同类型，LwIP 没有任何限制。

以下函数必须在 sys_arch 中实现：

- void sys_init(void)

初始化 sys_arch 层。

- sys_sem_t sys_sem_new(u8_t count)

建立并返回一个新的信号量。参数 count 指定信号量的初始状态。

- void sys_sem_free(sys_sem_t sem)

释放信号量。

- void sys_sem_signal(sys_sem_t sem)

发送一个信号。

- u32_t sys_arch_sem_wait(sys_sem_t sem, u32_t timeout)

等待指定的信号并阻塞线程。timeout 参数为 0，线程会一直被阻塞至收到指定的信号；非 0，

则线程仅被阻塞至指定的 timeout 时间（单位为毫秒）。在 timeout 参数值非 0 的情况下，返回值为

等待指定的信号所消耗的毫秒数。如果在指定的时间内并没有收到信号，返回值为

SYS_ARCH_TIMEOUT。如果线程不必再等待这个信号（也就是说，已经收到信号），返回值也可以为 0。

注意，LwIP 实现了一个名称与之相似的函数来调用这个函数，sys_sem_wait()，注意区别。

- sys_mbox_t sys_mbox_new(void)

建立一个空的邮箱。

- void sys_mbox_free(sys_mbox_t mbox)

释放一个邮箱。如果释放时邮箱中还有消息，它表明 LwIP 中存在一个编程错误，应该通知开发

者（原文如此，这句话很费解。个人理解的意思是：当执行 sys_mbox_free()这个函数时，按道理邮箱中不应该再

存在任何消息，如果用户使用 LwIP 时发现邮箱中还存在消息，说明 LwIP 的开发者存在一个编程错误，不能把邮箱

中的消息全部取出并处理掉。遇到这种情况，用户应该告诉 LwIP 的作者，纠正这个 bug，译注）。

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uC/OS-II 平台下的 LwIP 移植笔记――作者：焦海波 2006-9-1

- void sys_mbox_post(sys_mbox_t mbox, void *msg)

投递消息“msg”到指定的邮箱“mbox”。

- u32_t sys_arch_mbox_fetch(sys_mbox_t mbox, void **msg, u32_t timeout)

阻塞线程直至邮箱收到至少一条消息。最长阻塞时间由 timeout 参数指定（与

sys_arch_sem_wait()函数类似）。msg 是一个结果参数，用来保存邮箱中的消息指针（即*msg = ptr），

它的值由这个函数设置。“msg”参数有可能为空，这表明当前这条消息应该被丢弃。

返回值与 sys_arch_sem_wait()函数相同：等待的毫秒数或者 SYS_ARCH_TIMEOUT――如果时间溢出

的话。LwIP 实现的函数中，有一个名称与之相似的――sys_mbox_fetch()，注意区分。

- struct sys_timeouts *sys_arch_timeouts(void)

返回一个指向当前线程使用的 sys_timeouts 结构的指针。LwIP 中，每一个线程都有一个

timeouts 链表，这个链表由 sys_timeout 结构组成，sys_timeouts 结构则保存了指向这个链表的指

针。这个函数由 LwIP 的超时调度程序调用，并且不能返回一个空（NULL）值。

单线程 sys_arch 实现中，这个函数只需简单返回一个指针即可。这个指针指向保存在 sys_arch 模

块中的 sys_timeouts 全局变量。

如果底层操作系统支持多线程并且 LwIP 中需要这样的功能，那么，下面的函数必须实现：

- sys_thread_t sys_thread_new(void(*thread)(void *arg), void *arg, int prio)

启动一个由函数指针 thread 指定的新线程，arg 将作为参数传递给 thread()函数，prio 指定

这个新线程的优先级。返回值为这个新线程的 ID，ID 和优先级由底层操作系统决定。

- sys_prot_t sys_arch_protect(void)

这是一个可选函数，它负责完成临界区域保护并返回先前的保护状态。该函数只有在小的临界

区域需要保护时才会被调用。基于 ISR 驱动的嵌入式系统可以通过禁止中断来实现这个函数。基于

任务的系统可以通过互斥量或禁止任务来实现这个函数。该函数应该支持来自于同一个任务或中断

的递归调用。换句话说，当该区域已经被保护，sys_arch_protect()函数依然能被调用。这时，函

数的返回值会通知调用者该区域已经被保护。

如果你的移植正在支持一个操作系统，sys_arch_protect()函数仅仅是一个需要。

- void sys_arch_unprotect(sys_prot_t pval)

该函数同样是一个可选函数。它的功能就是恢复受保护区域的先前保护状态，先前是受到保护

还是没有受到保护由参数 pval 指定。它与 sys_arch_protect()函数配套使用，详细信息参看

sys_arch_protect()函数。

该函数的说明是按照译者个人理解的意思翻译，原文讲述不是很清楚，如有错误，欢迎批评指正，译注。

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OS 支持的模拟层需要添加的头文件说明

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- cc.h 与硬件平台及编译器相关的环境变量及数据类型声明文件（一些或许应该移到 sys_arch.h

文件）。

LwIP 使用的数据类型定义――u8_t, s8_t, u16_t，s16_t，u32_t，s32_t，mem_ptr_t。

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评论收藏

内容反馈

zx2591

2014-03-17

比较详细，就是LWIP版本低了点
shuaichaohan

2012-09-09

恩，非常详细
iauenkl

2012-03-14

焦海波的移植笔记非常详细，只是LWIP版本较低，现在大部分版本都是用的lwip-1.3.2，还是很有参考价值，可以借鉴学习