利用LwIP构建嵌入式Linux系统TCP_IP协议栈
LWIP协议栈详解
LWIP协议栈详解LWIP（Lightweight IP）是一个轻量级的开源 TCP/IP 协议栈，旨在为嵌入式系统提供网络连接功能。
它非常适合资源受限的系统，如单片机和小型处理器，因为它非常小巧且具有很好的可移植性。
首先，让我们来看看LWIP的核心协议。
LWIP提供了IP协议、ARP协议、ICMP协议和UDP协议的实现。
IP协议层负责数据包的路由和分段，ARP协议层负责解析IP地址和MAC地址的映射，ICMP协议用于网络探测和错误报告，UDP协议提供简单的不可靠数据传输。
除了核心协议，LWIP还提供了一些可选的协议功能，如TCP协议和DHCP协议的实现。
TCP协议提供了可靠的数据传输，而DHCP协议用于自动获取IP地址。
LWIP的另一个重要特性是它的可移植性。
LWIP设计了一个适配层，将操作系统相关的功能与核心协议分离开来。
适配层提供了一组标准的API，操作系统只需要实现这些API就可以使用LWIP协议栈。
LWIP支持的平台非常广泛，包括常见的操作系统如Windows、Linux和FreeRTOS，以及嵌入式系统如ARM Cortex-M和Microchip PIC等。
最后，让我们来看看LWIP的应用协议扩展能力。
应用协议可以通过注册回调函数来扩展LWIP的功能。
例如，应用程序可以注册一个回调函数来处理HTTP请求，或者注册一个回调函数来处理自定义的应用层数据。
这种扩展机制使得LWIP非常灵活，可以满足各种应用需求。
总结起来，LWIP是一个轻量级的开源TCP/IP协议栈，适用于资源受限的嵌入式系统。
它将TCP/IP协议栈分为核心协议和应用协议两层，提供了IP、ARP、ICMP、UDP等核心协议的实现，并通过可移植的适配层支持各种平台。
此外，LWIP还提供了应用协议扩展的能力，通过注册回调函数来扩展功能。
无论是大型操作系统还是小型嵌入式系统，LWIP都是一个很好的选择。
TCPIP协议栈LwIP的设计与实现（可编辑）
TCPIP协议栈LwIP的设计与实现TCP/IP 协议栈 LwIP 的设计与实现Design and Implementation of the LwIPTCP/IP Stack[瑞典]Adam Dunkels著************翻译焦海波marsstory99@hotmailSwedish Institute of Computer ScienceFebruary 20, 2001TCP/IP 协议栈 LwIP 的设计与实现 - 1 -摘要LwIP 是 TCP/IP 协议栈的一个实现。
它的目的是减少内存使用率和代码大小,使 LwIP 适用于资源受限系统比如嵌入式系统。
为了减少处理和内存需求,LwIP 使用不需要任何数据复制的经过裁剪的 API。
本文描述了 LwIP 的设计与实现。
描述了在协议栈实现中以及像内存与缓冲管理这样的子系统中使用的算法和数据结构。
本文还包括 LwIP 的参考手册以及使用LwIP 的代码例子。
1 简介昀近几年,人们对计算机互联以及计算机无线网络支撑设备的兴趣一直不断的增长。
计算机逐渐与日常使用的设备无缝集成在了一起,并且价格一直在下降。
与此同时,无线网络技术比如蓝牙(Bluetooth)[HNI+98]及 IEEE 802.11b WLAN[BIG+97]正逐渐的出现在人们的视野中。
这些新技术的出现,在许多诸如卫生保健、安全保密、运输及工业处理等领域提供了一个非常诱人的应用前景。
一些像传感器一类的轻便设备可以连入互联网,以便随时随地进行监控。
在过去的近十年的时间里,互联网技术被证明拥有足够的灵活性以适应不断变化的网络环境。
从原始的 ARPNET 一类的低速网络发展起来的互联网,发展到今天,在带宽和误码率方面拥有巨大差异的光纤连接技术已经使互联网实现了巨大的跨越。
相当多的以互联网为基础的应用技术被开发出来。
因此,未来的无线网络??使用已经存在的互联网技术成为人们的首选。
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。
嵌入式TCPIP协议栈
ENC28J60的典型连接方式
握奇数据
MCU和ENC28J60通过SPI接口连接； 在MCU之上构建RTOS和TCP/IP协议栈。
22
uC/OS的特点
握奇数据
公开源代码； 可移植； 可固化； 可裁剪； 多任务：最多64个任务，不同优先级； 抢占式：始终运行最高优先级的任务； 函数调用和服务执行时间具有可确定性； 任务栈；
14
W3100A直接总线连接方式
握奇数据
8数据线，15地址线； 占用MCU资源较多。
15
W3100A间接总线连接方式
握奇数据
8数据线，2地址线； A[14:4]接地为0，A[3:2]接上拉电阻置为1。
16
W3100A I2C总线连接方式
握奇数据
SCL和SDA接上拉电阻置为1； A[14:8]设置为I2C设备地址，A[7:0]接地设置 为0。
传输层协议
UDP：用于实时性要求较高、可靠性要求较低的设备； TCP：用于实时性要求较低、可靠性要求较高的设备。
10
网络层和链路层
握奇数据
网络层协议
IP：必须实现； ICMP：只需实现ping命令。
链路层协议
PPP
IP包分割成帧，接收物理层比特率封装成帧； 建立、配置和测试链路的链路控制协议LCP； 网络控制协议NCP支持不同网络层协议：IP、DECnet、 AppleTalk等；
void ethernetif_init(struct netif *netif);
void ethernetif_input(struct netif *netif);
err_t ethernetif_output(struct netif *netif, struct pbuf *p, struct ip_addr *ipaddr);
lwIP基本栈接口层(tcp部分)
• lwIP(TCP/IP)协议栈移植 • lwIP - A Lightweight TCP/IP st...
最近读者：
登录后，您就 出现在这里。
风望天子 277177648
gwf713 charles_526 345073919
炫→文
xiaoke2457 zhangfeez ju
网友评论：
发表评论： 内 容：
返回：ERR_OK表示发送成功，其它表示发送失败。
实际上这个函数仅是将数据放入发送队列中，但并不会立即发送，它会等待更多的数据一并发送，这样会更有效率。如果需要立即发送的话，这个函数用后要 调用tcp_output函数（下一个讲）。
2、err_t tcp_output(struct tcp_pcb *pcb) 说明：从发送队列中查看有多少待发送的数据包，并将它们发送出去。 参数：pcb协议控制块 返回：ERR_OK表示发送成功或没有可发送的数据，其它表示出错。
用户名:
密码:
登录 注册
使用lwIP的TCP/IP协议栈提供的服务有两种方式：一种是使用lwIP API接口，另一种是直接调用TCP和UDP模块中的函数。本文主要介绍第二种中TCP模块部 分的主要函数。
本文在xilinx的SDK工具中根据生成的源码总结出的几个主要函数，源码中其它大部分函数均是被这几个主要函数的调用来实现功能的。通过这几个函数可 以直接在裸机下运行实现协议。需要注意的是，所有函数均是基于“tcp_pcb”这样一个结构体上实现的，定义如图所示。
本文在xilinx的sdk工具中根据生成的源码总结出的几个主要函数源码中其它大部分函数均是被这几个主要函数的调用来实现功能的
lwIP基本栈接口层（tcp部分）_海纳百川 有容乃大_空间Page 1 of 4
LwIP协议详解
LwIP协议栈详解——TCP/IP协议的实现前言最近一个项目用到LwIP，恰好看到网上讨论的人比较多，所以有了写这篇学习笔记的冲动，一是为了打发点发呆的时间，二是为了吹过的那些NB。
往往决定做一件事是简单的，而坚持做完这件事却是漫长曲折的，但终究还是写完了，时间开销大概为四个月，内存开销无法估计。
这篇文章覆盖了LwIP协议大部分的内容，但是并不全面。
它主要讲解了LwIP协议最重要也是最常被用到的部分，包括内存管理，底层网络接口管理，ARP层，IP层，TCP层，API 层等，这些部分是LwIP的典型应用中经常涉及到的。
而LwIP协议的其他部分，包括UDP，DHCP,DNS,IGMP,SNMP,PPP等不具有使用共性的部分，这篇文档暂时未涉及。
原来文章是发在空间中的，每节每节依次更新，后来又改发为博客，再后来就干脆懒得发了。
现在终于搞定，于是将所有文章汇总。
绞尽脑汁的想写一段空前绝后，人见人爱的序言，但越写越觉得像是猫儿抓的一样。
就这样，PS:由于本人文笔有限，情商又低，下里巴人一枚，所以文中的很多语句可能让您很纠结，您可以通过邮箱与我联系。
共同探讨才是进步的关键。
最后，欢迎读者以任何方式使用与转载，但请保留作者相关信息，酱紫！码字。
世界上最痛苦的事情莫过于此。
——老衲五木目录1 移植综述------------------------------------------------------------------------------------------------------42 动态内存管理------------------------------------------------------------------------------------------------63 数据包pbuf--------------------------------------------------------------------------------------------------94 pbuf释放---------------------------------------------------------------------------------------------------135 网络接口结构-----------------------------------------------------------------------------------------------166 以太网数据接收--------------------------------------------------------------------------------------------207 ARP表-----------------------------------------------------------------------------------------------------238 ARP表查询-----------------------------------------------------------------------------------------------269 ARP层流程-----------------------------------------------------------------------------------------------2810 IP层输入-------------------------------------------------------------------------------------------------3111 IP分片重装1--------------------------------------------------------------------------------------------3412 IP分片重装2--------------------------------------------------------------------------------------------3713 ICMP处理-----------------------------------------------------------------------------------------------4014 TCP建立与断开----------------------------------------------------------------------------------------4315 TCP状态转换-------------------------------------------------------------------------------------------4616 TCP控制块----------------------------------------------------------------------------------------------4917 TCP建立流程-------------------------------------------------------------------------------------------5318 TCP状态机----------------------------------------------------------------------------------------------5619 TCP输入输出函数1-----------------------------------------------------------------------------------6020 TCP输入输出函数2-----------------------------------------------------------------------------------6321 TCP滑动窗口-------------------------------------------------------------------------------------------6622 TCP超时与重传----------------------------------------------------------------------------------------6923 TCP慢启动与拥塞避免-------------------------------------------------------------------------------7324 TCP快速恢复重传和Nagle算法-------------------------------------------------------------------7625 TCP坚持与保活定时器-------------------------------------------------------------------------------8026 TCP定时器----------------------------------------------------------------------------------------------8427 TCP终结与小结----------------------------------------------------------------------------------------8828 API实现及相关数据结构-----------------------------------------------------------------------------9129 API消息机制--------------------------------------------------------------------------------------------9430 API函数及编程实例-----------------------------------------------------------------------------------971 移植综述如果你认为所谓的毅力是每分每秒的“艰苦忍耐”式的奋斗，那这是一种很不足的心理状态。
lwip原理
lwip原理lwip原理是指轻量级IP协议栈（Lightweight IP），是一种适用于嵌入式系统的TCP/IP协议栈。
本文将介绍lwip原理的基本概念、工作流程和应用场景。
一、基本概念lwip原理基于TCP/IP协议栈，是一种开源的网络协议栈。
它具有轻量级、高效性和可移植性的特点，适用于嵌入式系统的资源有限环境。
lwip原理提供了TCP/IP协议栈中的网络层和传输层功能，支持IP、ICMP、UDP和TCP等协议。
二、工作流程lwip原理的工作流程包括网络接口驱动、协议栈处理和应用程序接口。
1. 网络接口驱动网络接口驱动负责与硬件设备进行通信，包括数据的发送和接收。
它提供了与硬件设备的接口函数，通过这些函数将数据传输到网络中或接收网络中的数据。
2. 协议栈处理协议栈处理是lwip原理的核心部分，它包括网络层和传输层的处理。
网络层处理主要负责IP数据包的路由和转发，通过路由表确定数据包的下一跳地址。
传输层处理主要负责数据的可靠传输，包括UDP和TCP协议的处理。
在网络层和传输层之间，lwip原理使用了一个缓冲区来存储数据包。
当数据包到达网络层时，lwip原理会根据目的地址查询路由表，确定数据包的下一跳地址，并将数据包传递给传输层进行处理。
在传输层，lwip原理根据协议类型选择相应的协议处理函数进行处理，如UDP协议或TCP协议。
3. 应用程序接口应用程序接口是lwip原理与应用程序之间的接口，应用程序可以通过这个接口进行网络通信。
lwip原理提供了一系列的API函数，应用程序可以调用这些函数来发送和接收数据。
通过应用程序接口，应用程序可以实现各种网络应用，如Web服务器、FTP服务器等。
三、应用场景lwip原理适用于嵌入式系统中的网络通信应用。
它具有资源占用少、效率高的特点，适用于资源有限的嵌入式系统。
以下是lwip原理的一些应用场景：1. 物联网设备随着物联网的发展，越来越多的设备需要进行网络通信。
LWIP协议栈的分析和设计
LWIP协议栈的分析和设计LWIP（轻量级IP）协议栈是一个基于嵌入式系统设计的开源TCP/IP协议栈，它具有高度的可移植性和灵活性。
在分析和设计LWIP协议栈时，我们需要考虑以下几个方面：架构设计、模块功能、代码实现等。
首先，LWIP协议栈的架构设计非常重要。
它采用了分层的设计结构，将整个协议栈分为多个模块，每个模块负责处理不同的功能。
整个架构可以分为三层：网络层、传输层和应用层。
网络层包括IP协议、ARP协议和ICMP协议等，主要负责网络地址分配、路由选择和数据包转发等功能。
传输层包括TCP协议和UDP协议等，主要负责可靠的数据传输和提供对应用层的接口。
应用层包括HTTP协议、FTP协议和DHCP协议等，主要负责各种应用程序的数据传输。
其次，每个模块的功能需要进行详细的分析。
例如，在网络层中，IP协议负责将数据包从源主机发送到目的主机。
它需要实现IP地址分配、路由选择和数据包转发等功能。
在传输层中，TCP协议负责提供可靠的数据传输。
它需要实现三次握手、拥塞控制和重传等机制。
在应用层中，HTTP协议负责进行超文本传输。
它需要实现URL解析、数据传输和页面呈现等功能。
然后，我们需要进行代码实现的设计。
在LWIP协议栈中，每个模块的代码都可以独立实现。
这样可以提高代码的可读性和可维护性。
同时，可以根据实际需求选择需要的模块进行组合。
例如，如果只需要实现一个简单的网络通信功能，可以只选择TCP/IP协议和网络驱动层进行实现，其他模块可以根据实际需求进行添加。
最后，我们需要考虑LWIP协议栈的可移植性和灵活性。
作为一个嵌入式系统的TCP/IP协议栈，它需要能够适应不同的硬件平台和操作系统。
因此，在设计代码时应该考虑到这一点，保持代码的可移植性。
同时，LWIP协议栈也应该具备灵活性，能够根据不同的应用场景进行配置和定制。
总结起来，对于LWIP协议栈的分析和设计，我们需要考虑架构设计、模块功能和代码实现等方面。