LwIP裸机移植与编程介绍
μCOS-II-下-LwIP-协议栈的移植和测试
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。
uCOS平台下的LwIP移植非常详细
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。
lwip1.4.0移植笔记
setting) */ 改为
#define MII_MODE
/* MII mode for STM3210C‐EVAL Board (MB784) (check jumpers
setting) */
//#define RMII_MODE
/* RMII mode for STM3210C‐EVAL Board (MB784) (check
在 lwip1.3.1 版本中 tcp.h 中第 53 行有包含 TCP_TMR_INTERVAL 的宏定义，但是在 lwip1.4.0 中就没有了，所以咱们就在 tcp.h 中自己添一个宏定义吧。 添完宏定义后再编译还能看到两个 Warning
第二个 Warning 可以不管，但是第一个你可以管下， 我们打开 tcp.c 搜索 tcp_tmr，可以看到有这个函数的定义，但是在 tcp.h 里面没有 tcp_tmr 这个函数的声明，所以我们自己在 tcp.h 中加个 tcp_tmr 函数声明就好了。 你要是不想看到 Warning 的话就把下面的话注释掉就好了。 //static uint32_t IPaddress = 0; 最后再编译，能通过了吧，^_^。 编译 stm32f10x_it.c 发现有 30 个 Errors 和 14 个 Warnings，没关系，不要气馁。 让我们来看看大概都是那些错误，哈哈，基本上都是和 LED，LCD 等相关的错误，统统注释 掉。 //void EXTI15_10_IRQHandler(void) 这个函数整一个注释掉。 //extern void tcp_led_control(Led_TypeDef Led); 这个也注释掉 OK 再来编译，通过，恭喜！！ 编译 stm32f107.c 发现很巧也是 30 个 Errors 和 14 个 Warnings 把 LED、LCD、ADC 相关的统统注释掉 // STM_EVAL_PBInit(Button_KEY, Mode_GPIO); 这句话注释掉 再编译，通过。 等 User 里面的全部编译通过了就可以整个编译连接了。 编译连接的结果是还有两个 error 是因为有两个用到了但没有定义。 把 main.c 里面的 // Display_Periodic_Handle(LocalTime);注释掉 Sys_time 是在 Timers.c 里面，直接把 Timers.c 从 lwip 目录里面删除掉 再编译还有两个错误
lwip移植说明及心得
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编程指南
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电话：(020)22644249 22644399 22644372 22644261 28872524 28872342 28872349 28872569 28872573 38601786
维修：
电话：(020)22644245
工程技术笔记
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2.6
应用程序轮询工作原理及相关函数 .......................................................................6
2.7
关闭与中止连接的函数 ...........................................................................................7
电话：(020)28872347 28872377 22644383 22644384 邮箱：arm.support@
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2. RAW API参考手册 ...................................................................................................2
基于ARM的LwIP协议栈研究与移植
LwIP（Lightweight IP）是一种专为嵌入式系统设计的轻量级TCP/IP协议。 它实现了TCP/IP协议栈的主要功能，包括IP、ICMP、IGMP、UDP、TCP等协议， 适用于内存受限的环境。LwIP具有可移植性、可扩展性、易用性等特点，因此 在嵌入式系统中得到了广泛应用。
三、基于FreeRTOS的LwIP移植
5、调试与测试：完成移植后，需要对系统进行调试和测试，确保网络连接的 稳定性和可靠性。这包括对网络接口的物理连接、软件配置、数据传输等进行 测试。
四、优化策略
为了提高基于ARM的LwIP协议栈的性能和效率，以下优化策略可以参考：
1、内存管理：由于嵌入式系统的内存资源有限，因此需要合理地管理内存。 可以采用内存池技术，预先分配一定数量的内存块，以减少内存碎片和内存分 配的时间开销。
一、实时操作系统FreeRTOS
FreeRTOS是一个开源的、可扩展的、适用于各种不同平台（包括ARM CortexM系列、AVR、PIC32等）的实时操作系统。FreeRTOS内核提供多任务调度、任 务优先级管理、中断处理等功能，使得嵌入式系统可以更加高效、可靠地进行 任务管理和资源分配。
二、LwIP协议
4、减少系统资源占用
在嵌入式系统中，资源通常是有限的。因此，为了优化系统的性能和可靠性， 可以减少系统资源占用的比例。例如，在使用任务堆栈时，可以使用较小的堆 栈大小来避免过多的内存占用；在使用中断处理函数时，可以尽量减少中断处 理函数的执行时间，避免长时间占用CPU资源。
五、结论
本次演示介绍了基于实时操作系统FreeRTOS的LwIP协议的移植和优化方法。 通过使用内存池技术、异步通信技术、优化协议栈处理函数以及减少系统资源 占用等优化方法，可以提高系统的性能和可靠性。在嵌入式系统中，基于 FreeRTOS的LwIP协议的移植和优化具有重要的意义和应用价值。
lwip 编程方式
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。
9 LwIP及其网络编程应用实例
LwIP介绍
LwIP的版本较多，较新的版本通常完善或增加了LwIP的功能。 的版本较多，较新的版本通常完善或增加了 的功能。 的版本较多 的功能 LwIP有如下特点： 有如下特点： 有如下特点
IP：支持多网络接口下的IP转发 ARP：支持ARP协议 ICMP：支持ICMP协议 UDP：支持UDP协议 TCP：支持TCP协议，包括拥塞控制、RTT估算和快速恢复/快速重传 Raw API：提供专门的内部回调函数，以提高应用性能 Socket API：可选的Berkeley-like socket API LwIP的较新版本还提供对以下功能或协议的支持： IP fragment：IP分片 DNS：域名解析 SNMP：简单网络管理协议 DHCP：动态主机配置协议 PPP：点对点协议 IPv6
LwIP的函数调用关系 的函数调用关系
为了尽量避免不必要的内存复制， 为了尽量避免不必要的内存复制，LwIP更多的是采用 更多的是采用 一种基于回调函数的设计方法。 一种基于回调函数的设计方法。
当数据需要处理或跨层传递时，通常是通过调用事先已定义好 的回调函数来完成有关操作。 优点是大大提高了LwIP的整体性能；缺点是使得LwIP的整个软 件体系显得略微复杂，尤其是函数之间的调用关系更为繁琐。
许多相关支持模块。 许多相关支持模块。
这些支持模块包括操作系统模拟层、缓 冲与内存管理子系统、网络接口函数等 。
LwIP的进程模型 的进程模型
TCP/IP协议族的进程模型指的是采用何种方法把系统分成不同的进程 指的是采用何种方法把系统分成不同的进程。 指的是采用何种方法把系统分成不同的进程 常见的进程模型有两种： 常见的进程模型有两种：
第二种模型将协议栈驻留在操作系统内核中，应用程序通过系统调用与协 第二种模型 议栈进行通讯。
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5）其硬件处理层、协议栈层和应用层共用一个全局缓存区，
不存在数据的拷贝，且发送和接收都是依靠这个缓存区，极大的节省空
间和时间。
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常见的嵌入式TCP/IP协议栈
LwIP
LwIP是瑞士计算机科学院（Swedish Institute of Computer Science）的 Adam Dunkels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的含义是Light Weight(轻型)IP协议。LwIP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。LwIP TCP/IP实现的重点是在保持TCP协 议主要功能的基础上减少对RAM的占用，一般它只需要几十K的RAM和40K 左右的ROM就可以运行，这使LwIP协议栈适合在低端嵌入式系统中使用。
LwIP介绍
lwIP is a small independent implementation of the TCP/IP protocol suite that has been developed by Adam Dunkels at the Computer and Networks Architectures (CNA) lab at the Swedish Institute of Computer Science (SICS).
从应用和开发的角度看，选择LWIP更有优势，网上可供参 考的文档资料较多；而uC/IP在文档支持与软件升级管理上有很 多不足，但是它最初是针对UC/OS而设计，如果选用UC/OS作为 软件基础的话，在系统函数构造方面有优势。
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LwIP介绍与源码获取
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三种TCP/IP协议栈的比较
uIP代码容量小巧，实现功能精简，但也限制了在一些稍高 要求场合下的应用，如大容量数据传输。
LwIP和uC/IP是同量级别的两个开源协议栈，两者代码容量 和实现功能相似，LwIP没有操作系统针对性。而uC/IP协议最初 是针对uC/OS设计，依赖于操作系统。
The focus of the lwIP TCP/IP implementation is to reduce the RAM usage while still having a full scale TCP. This making lwIP suitable for use in embedded systems with tens of kilobytes of free RAM and room for around 40 kilobytes of code ROM.
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uIP
uIP 由瑞典计算机科学学院(网络嵌入式系统小组)的Adam Dunkels
开发。其源代码由C 语言编写，并完全公开。uIP 协议栈去掉了完整的
TCP/IP 中不常用的功能，简化了通讯流程，但保留了网络通信必须使用
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LwIP介绍与源码获取
LwIP主要特性
➢ LwIP的版本较多，新的版本通常是对LwIP的功能进行完善。 ➢ LwIP主要特性如下：
• ARP 协议，以太网地址解析协议； • UDP 协议，用户数据报协议； • TCP 协议，支持 TCP 拥塞控制，RTT 估计，快速恢复与重传等； • IP 协议，包括 IPv4 和 IPv6，支持 IP 分片与重装，支持多网络接口下
的协议，设计重点放在了 IP/TCP/ICMP/UDP/ARP 这些网络层和传输层协
议上，保证了其代码的通用性和结构的稳定性。
1）代码非常少，其协议栈代码不到 6K，很方便阅读和移植。
2）占用的内存数非常少，RAM 占用仅几百字节。
3）对数据的处理采用轮循机制，不需要操作系统的支持。
4）支持多个主动连接和被动连接并发。
数据转发； • ICMP 协议，用于网络调试与维护； • IGMP 协议，用于网络组管理，可以实现多播数据的接收； • 提供三种用户编程接口方式：raw/callback API、sequential API、BSD-
1 背景介绍 2 常见的嵌入式TCP/IP协议栈 3 LwIP介绍与源码获取 4 LwIP源码组织架构与移植 5 简单RAW接口编程实例
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背景介绍
背景介绍
随着社会的快速发展，在数据采集领域，针对一些小型监 测设备通过网络功能来实现远程数据传输显得异常重要。而现 存的 IP 网诸如全球 Internet 网的趋势愈演愈烈，只要那些设备 上实现了 TCP/IP 协议栈并增加一个网络接口，就可以方便的接 入到现有的网络中，所以小型化嵌入式设备的网络接入技术是 未来物联网实现的关键。
TCP/IP 协议栈
网络 接口
网络接入
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背景介绍
背景介绍
TCP/IP 协议栈是一种四层的结构模型，如图所示：
对于一些低端的嵌入式产品，受到本身硬件资源的限制，几乎没办 法支持完整的TCP/IP协议栈，而且一些情况也不需要支持！
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常见的嵌入式TCP/IP协议栈
uC/IP
uC/IP是由Guy Lancaster编写的一套基于uC/OS且开放源码的TCP/IP协 议栈，亦可移植到操作系统，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BSD发布站点和KA9Q（一个基于DOS 单任务环境运行的TCP/IP协议栈）移植过来。uC/IP具有如下一些特点： 带身份验证和报头压缩支持的PPP协议，优化的单一请求/回复交互过程， 支持IP/TCP/UDP协议，可实现的网络功能较为强大，并可裁减。uC/IP协 议栈被为一个带最小化用户接口及可应用串行链路网络模块。根据采用 CPU、编译器和系统所需实现协议的多少，协议栈需要的代码容量空间 在30-60KB之间。