通過前面的學習,我們知道每個netif接口都需要一個底層接口文件提供訪問硬件的支持,而LwIP作者將這種支持做成一個框架供我們參考,如ethernetif.c文件就是實現為一個框架的形式,我們在移植的時候只需要根據實際的網卡特性完善這里面的函數即可,該文件在后文會講解。框架中的函數名、參數等都已經實現,我們只需往里面填充完善即可,當然,網卡的驅動與這些函數名字我們也可以進行修改,只要LwIP內核能正確識別網卡中的功能即可,為了方便,我們還是使用LwIP作者提供的框架進行移植操作,當一個設備使用了多個網卡的時候,那就需要編寫多個不同的網卡驅動。與網卡驅動密切相關的函數有三個,分別是:
```
1 static void low_level_init(struct netif *netif);
2 static err_t low_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p);
3 static struct pbuf * low_level_input(struct netif *netif);
```
low_level_init()為網卡初始化函數,它主要完成網卡的復位及參數初始化,根據實際的網卡屬性進行配置netif中與網卡相關的字段,例如網卡的MAC地址、長度,最大發送單元等。
low_level_output()函數為網卡的發送函數,它主要將內核的數據包發送出去,數據包采用pbuf數據結構進行描述,該數據結構是一個比較復雜的數據結構,后續我們會詳細講解。
low_level_input()函數為網卡的數據接收函數,該函數會接收一個數據包,為了內核易于對數據包的管理,該函數必須將接收的數據封裝成pbuf的形式。
在這一章節中我們僅講解low_level_init()函數,后面的兩個函數涉及到pbuf數據結構,在后面會詳細講解。
除此之外,還有兩個函數也與網卡與關系,分別是:
```
1 err_t ethernetif_init(struct netif *netif);
2 void ethernetif_input(void *pParams);
```
ethernetif_init()函數是在上層管理網卡netif的到時候會被調用的函數,如使用netif_add()添加網卡的時候,就會調用ethernetif_init()函數對網卡進行初始化,其實該函數的最終調用的初始化函數就是low_level_init()函數,我們目前只有一個網卡,就暫時不用對該函數進行改寫,直接使用即可,它內部會將網卡的name、output、linkoutput等字段進行初始化,這樣子就能將內核與網卡無縫連接起來。
ethernetif_input()函數的主要作用就是調用low_level_input()函數從網卡中讀取一個數據包,然后解析該數據包的類型是屬于ARP數據包還是IP數據包,再將包遞交給上層,在無操作系統的時候ethernetif_input()就是一個可以直接使用的函數,已經無需我們自己去修改,內核會周期性處理該接收函數。而在多線程操作系統的時候,我們一般會將其改寫成一個線程的形式,可以周期性去調用low_level_input()網卡接收函數;也可以使用中斷的形式去處理,當這個線程將在尚未接收到數據包的時候,處于阻塞狀態,當收到數據包的時候,中斷利用操作系統的IPC通信機制來喚醒線程去處理接收到的數據包,并將數據包遞交上層,這樣子的效率會更加高效,事實上我們也是這樣子處理的。
- 說明
- 第1章:網絡協議簡介
- 1.1:常用網絡協議
- 1.2:網絡協議的分層模型
- 1.3:協議層報文間的封裝與拆封
- 第2章:LwIP簡介
- 2.1:LwIP的優缺點
- 2.2:LwIP的文件說明
- 2.2.1:如何獲取LwIP源碼文件
- 2.2.2:LwIP文件說明
- 2.3:查看LwIP的說明文檔
- 2.4:使用vscode查看源碼
- 2.4.1:查看文件中的符號列表(函數列表)
- 2.4.2:函數定義跳轉
- 2.5:LwIP源碼里的example
- 2.6:LwIP的三種編程接口
- 2.6.1:RAW/Callback API
- 2.6.2:NETCONN API
- 2.6.3:SOCKET API
- 第3章:開發平臺介紹
- 3.1:以太網簡介
- 3.1.1:PHY層
- 3.1.2:MAC子層
- 3.2:STM32的ETH外設
- 3.3:MII 和 RMII 接口
- 3.4:PHY:LAN8720A
- 3.5:硬件設計
- 3.6:軟件設計
- 3.6.1:獲取STM32的裸機工程模板
- 3.6.2:添加bsp_eth.c與bsp_eth.h
- 3.6.3:修改stm32f4xx_hal_conf.h文件
- 第4章:LwIP的網絡接口管理
- 4.1:netif結構體
- 4.2:netif使用
- 4.3:與netif相關的底層函數
- 4.4:ethernetif.c文件內容
- 4.4.1:ethernetif數據結構
- 4.4.2:ethernetif_init()
- 4.4.3:low_level_init()
- 第5章:LwIP的內存管理
- 5.1:幾種內存分配策略
- 5.1.1:固定大小的內存塊
- 5.1.2:可變長度分配
- 5.2:動態內存池(POOL)
- 5.2.1:內存池的預處理
- 5.2.2:內存池的初始化
- 5.2.3:內存分配
- 5.2.4:內存釋放
- 5.3:動態內存堆
- 5.3.1:內存堆的組織結構
- 5.3.2:內存堆初始化
- 5.3.3:內存分配
- 5.3.4:內存釋放
- 5.4:使用C庫的malloc和free來管理內存
- 5.5:LwIP中的配置
- 第6章:網絡數據包
- 6.1:TCP/IP協議的分層思想
- 6.2:LwIP的線程模型
- 6.3:pbuf結構體說明
- 6.4:pbuf的類型
- 6.4.1:PBUF_RAM類型的pbuf
- 6.4.2:PBUF_POOL類型的pbuf
- 6.4.3:PBUF_ROM和PBUF_REF類型pbuf
- 6.5:pbuf_alloc()
- 6.6:pbuf_free()
- 6.7:其它pbuf操作函數
- 6.7.1:pbuf_realloc()
- 6.7.2:pbuf_header()
- 6.7.3:pbuf_take()
- 6.8:網卡中使用的pbuf
- 6.8.1:low_level_output()
- 6.8.2:low_level_input()
- 6.8.3:ethernetif_input()
- 第7章:無操作系統移植LwIP
- 7.1:將LwIP添加到裸機工程
- 7.2:移植頭文件
- 7.3:移植網卡驅動
- 7.4:LwIP時基
- 7.5:協議棧初始化
- 7.6:獲取數據包
- 7.6.1:查詢方式
- 7.6.2:ping命令詳解
- 7.6.3:中斷方式
- 第8章:有操作系統移植LwIP
- 8.1:LwIP中添加操作系統
- 8.1.1:拷貝FreeRTOS源碼到工程文件夾
- 8.1.2:添加FreeRTOS源碼到工程組文件夾
- 8.1.3:指定FreeRTOS頭文件的路徑
- 8.1.4:修改stm32f10x_it.c
- 8.2:lwipopts.h文件需要加入的配置
- 8.3:sys_arch.c/h文件的編寫
- 8.4:網卡底層的編寫
- 8.5:協議棧初始化
- 8.6:移植后使用ping測試基本響應
- 第9章:LwIP一探究竟
- 9.1:網卡接收數據的流程
- 9.2:內核超時處理
- 9.2.1:sys_timeo結構體與超時鏈表
- 9.2.2:注冊超時事件
- 9.2.3:超時檢查
- 9.3:tcpip_thread線程
- 9.4:LwIP中的消息
- 9.4.1:消息結構
- 9.4.2:數據包消息
- 9.4.3:API消息
- 9.5:揭開LwIP神秘的面紗
- 第10章:ARP協議
- 10.1:鏈路層概述
- 10.2:MAC地址的基本概念
- 10.3:初識ARP
- 10.4:以太網幀結構
- 10.5:IP地址映射為物理地址
- 10.6:ARP緩存表
- 10.7:ARP緩存表的超時處理
- 10.8:ARP報文
- 10.9:發送ARP請求包
- 10.10:數據包接收流程
- 10.10.1:以太網之數據包接收
- 10.10.2:ARP數據包處理
- 10.10.3:更新ARP緩存表
- 10.11:數據包發送流程
- 10.11.1:etharp_output()函數
- 10.11.2:etharp_output_to_arp_index()函數
- 10.11.3:etharp_query()函數
- 第11章:IP協議
- 11.1:IP地址.md
- 11.1.1:概述
- 11.1.2:IP地址編址
- 11.1.3:特殊IP地址