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简介TCP/IP简介LWIP简介 BD设计关键部分软件代码

简介

随着 5G 的兴起，万物互联成为将来发展的一个方向，更多的设备将具备联网的功能，将数据上传到云端。得益于 TCP/IP 协议的优越性，该协议已成为当前应用的主流网络协议。在嵌入式网络设备中由于受到硬件资源的限制，实现完整的 TCP/IP 协议十分困难，这就需要一种特殊的实现方式，LWIP 作为一种轻量级的 TCP/IP 协议实现方式充分满足了这一要求。

TCP/IP简介

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）体系结构是指能够在多个不同网络间实现的协议簇。该协议簇是在美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）所资助的实验性 ARPARNET 分组交换网络、无线电分组网络和卫星分组网络上研究开发成功的。网络部分瘫痪时仍保持较强的工作能力和灵活性。这种应用环境导致了一系列协议的出现，从而使不同类型的终端和网络间能够进行有效通信。实际上，Internet 已经成为全球计算机互联的主要体系结构，而 TCP/IP 协议是 Internet 的代名词，是将异种网络、不同设备互联起来，进行正常数据通信的格式和大家遵守的约定。

TCP/IP 协议包括两部分：传输控制协议和网际协议。TCP/IP 的通信任务组织成 5 个相对独立的层次：应用层、传输层、互联网层（对应 OSI 的网络层）、网络接口层和物理层，其中网络接口层和物理层常称为物理网层。各层功能如下:

(1)应用层：应用程序通过这一层访问网络，常见 FTP、HTTP、DNS 和 TELNET协议； (2)传输层：TCP 协议和 UDP 协议； (3)网络层：IP 协议，ARP、RARP 协议，ICMP 协议等，网络层负责相邻计算机之间的通信 (4)网络接口层：是 TCP/IP 协议的基层（最低层），负责数据帧的发送和接收。

LWIP简介

lwip 是瑞典计算机科学院(SICS)的 Adam Dunkels 开发的一个小型开源的TCP/IP 协议栈。LwIP 是 Light Weight (轻型)IP 协议，有无操作系统的支持都可以运行。LwIP 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，它只需十几 KB 的 RAM 和 40K 左右的 ROM 就可以运行，这使 LwIP 协议栈适合在低端的嵌入式系统中使用。lwIP 协议栈主要关注的是怎么样减少内存的使用和代码的大小，这样就可以让 lwIP 适用于资源有限的小型平台例如嵌入式系统。 其主要特性如下： (1)支持多网络接口下的 IP 转发； (2)支持 ICMP 协议； (3)包括实验性扩展的 UDP(用户数据报协议)； (4)包括阻塞控制、RTT 估算、快速恢复和快速转发的 TCP(传输控制协议)； (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 (在多线程情况下使用) ； (7)在最新的版本中支持 ppp； (8) 新版本中增加了的 IP fragment 的支持； (9) 支持 DHCP 协议,动态分配 ip 地址。

BD设计

这里将网口选上。 串口也选上，即可。

关键部分软件代码

int start_application() { struct tcp_pcb *pcb; err_t err; unsigned port = 6; /* create new TCP PCB structure */ pcb = tcp_new(); if (!pcb) { xil_printf("Error creating PCB. Out of Memory\n\r"); return -1; } /* bind to specified @port */ err = tcp_bind(pcb, IP_ADDR_ANY, port); if (err != ERR_OK) { xil_printf("Unable to bind to port %d: err = %d\n\r", port, err); return -2; } /* we do not need any arguments to callback functions */ tcp_arg(pcb, NULL); /* listen for connections */ pcb = tcp_listen(pcb); if (!pcb) { xil_printf("Out of memory while tcp_listen\n\r"); return -3; } /* specify callback to use for incoming connections */ tcp_accept(pcb, accept_callback); xil_printf("TCP echo server started @ port %d\n\r", port); //err = tcp_write(pcb, s, strlen(s), 1); return 0; }

可以看到这个板子作为服务器开始监听远程连接。

err_t accept_callback(void *arg, struct tcp_pcb *newpcb, err_t err) { static int connection = 1; /* set the receive callback for this connection */ tcp_recv(newpcb, recv_callback); /* just use an integer number indicating the connection id as the callback argument */ tcp_arg(newpcb, (void*)(UINTPTR)connection); /* increment for subsequent accepted connections */ connection++; return ERR_OK; }

这是接收到了数据去绑定相应的回调函数。

err_t recv_callback(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p, err_t err) { /* do not read the packet if we are not in ESTABLISHED state */ if (!p) { tcp_close(tpcb); tcp_recv(tpcb, NULL); return ERR_OK; } /* indicate that the packet has been received */ tcp_recved(tpcb, p->len); /* echo back the payload */ /* in this case, we assume that the payload is < TCP_SND_BUF */ if (tcp_sndbuf(tpcb) > p->len) { err = tcp_write(tpcb, p->payload, p->len, 1); //printf("%s\n",tpcb->local_ip); printf("%s\n",p->payload); } else xil_printf("no space in tcp_sndbuf\n\r"); /* free the received pbuf */ pbuf_free(p); return ERR_OK; }

这里是回调函数，可以看到这里将接收到的数据原封不动的写回到客户端，这里我增加了一个串口打印出数据。 可以看到网口环回了，串口相应的也打印出了数据。