经过上面的移植,我们的底层与操作系统接口都基本移植完毕,想要让LwIP在操作系统中能跑起来,还需要最后一步,将协议栈进行初始化,前面我们也说了,内核在操作系统中是作为一个线程独立存在的,在初始化的时候,我们不仅要挂载网卡,也要创建tcpip\_thread()线程,当然,这个线程LwIP会在初始的时候自动创建,而挂载网卡的内容与无操作系统是一样的,就无需过多修改,协议栈初始化的源码具体见代码清单 8‑7。
```
1 /*Static IP ADDRESS: IP_ADDR0.IP_ADDR1.IP_ADDR2.IP_ADDR3 */
2 #define IP_ADDR0 192
3 #define IP_ADDR1 168
4 #define IP_ADDR2 1
5 #define IP_ADDR3 122
6
7 /*NETMASK*/
8 #define NETMASK_ADDR0 255
9 #define NETMASK_ADDR1 255
10 #define NETMASK_ADDR2 255
11 #define NETMASK_ADDR3 0
12
13 /*Gateway Address*/
14 #define GW_ADDR0 192
15 #define GW_ADDR1 168
16 #define GW_ADDR2 1
17 #define GW_ADDR3 1
18 /* USER CODE END 0 */
19
20 struct netif gnetif;
21 ip4_addr_t ipaddr;
22 ip4_addr_t netmask;
23 ip4_addr_t gw;
24 uint8_t IP_ADDRESS[4];
25 uint8_t NETMASK_ADDRESS[4];
26 uint8_t GATEWAY_ADDRESS[4];
27
28 void LwIP_Init(void)
29 {
30
31 tcpip_init(NULL, NULL);
32
33 /* IP addresses initialization */
34 /* USER CODE BEGIN 0 */
35 #ifdef USE_DHCP
36 ip_addr_set_zero_ip4(&ipaddr);
37 ip_addr_set_zero_ip4(&netmask);
38 ip_addr_set_zero_ip4(&gw);
39 #else
40 IP4_ADDR(&ipaddr,IP_ADDR0,IP_ADDR1,IP_ADDR2,IP_ADDR3);
41 IP4_ADDR(&netmask,NETMASK_ADDR0,NETMASK_ADDR1,NETMASK_ADDR2,NETMASK_ADDR3);
42 IP4_ADDR(&gw,GW_ADDR0,GW_ADDR1,GW_ADDR2,GW_ADDR3);
43 #endif /* USE_DHCP */
44 /* USER CODE END 0 */
45 /* Initilialize the LwIP stack without RTOS */
46 /* add the network interface (IPv4/IPv6) without RTOS */
47 netif_add(&gnetif, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL,
48 ðernetif_init, &tcpip_input);
49
50 /* Registers the default network interface */
51 netif_set_default(&gnetif);
52
53 if (netif_is_link_up(&gnetif))
54 {
55 /* When the netif is fully configured this function must be called */
56 netif_set_up(&gnetif);
57 }
58 else
59 {
60 /* When the netif link is down this function must be called */
61 netif_set_down(&gnetif);
62 }
63
64 }
```
在tcpip\_init()函数中,LwIP会调用lwip\_init()将内核进行初始化,并且创建一个tcpip\_mbox邮箱,邮箱的大小是TCPIP\_MBOX\_SIZE,用于接收从底层或者上层传递过来的消息,并且最重要的是创建一个tcpip\_thread线程,这就是LwIP在操作系统中作为一个独立的线程运行,所有处理的数据都要这个线程去处理,这个线程我们会在后续讲解。lwip\_init()函数的源码具体见代码清单 8‑8:
```
1 void
2 tcpip_init(tcpip_init_done_fn initfunc, void *arg)
3 {
4 lwip_init();
5
6 tcpip_init_done = initfunc;
7 tcpip_init_done_arg = arg;
8 if (sys_mbox_new(&tcpip_mbox, TCPIP_MBOX_SIZE) != ERR_OK)
9 {
10 LWIP_ASSERT("failed to create tcpip_thread mbox", 0);
11 }
12 #if LWIP_TCPIP_CORE_LOCKING
13 if (sys_mutex_new(&lock_tcpip_core) != ERR_OK)
14 {
15 LWIP_ASSERT("failed to create lock_tcpip_core", 0);
16 }
17 #endif /* LWIP_TCPIP_CORE_LOCKING */
18
19 sys_thread_new(TCPIP_THREAD_NAME, tcpip_thread, NULL,
20 TCPIP_THREAD_STACKSIZE, TCPIP_THREAD_PRIO);
21 }
```
对于代码清单 8‑7中netif\_add()函数,与裸机移植的时候有一点细微的差别,它最后一个参数就是tcpip\_input,是一个函数,而不是原来的ethernet\_input(),因为tcpip\_input()函数会将网卡收到的数据包打包成为一个消息,发送到tcpip\_mbox邮箱中,传递给tcpip\_thread线程去处理,不过本质上也是调用ethernet\_input()函数去递交这个数据包,只不过是绕了一大圈,因此,想要LwIP能正常运行,消息机制是不可或缺的,关于这个运作机制我们在后文详细讲解。
- 说明
- 第1章:网络协议简介
- 1.1:常用网络协议
- 1.2:网络协议的分层模型
- 1.3:协议层报文间的封装与拆封
- 第2章:LwIP简介
- 2.1:LwIP的优缺点
- 2.2:LwIP的文件说明
- 2.2.1:如何获取LwIP源码文件
- 2.2.2:LwIP文件说明
- 2.3:查看LwIP的说明文档
- 2.4:使用vscode查看源码
- 2.4.1:查看文件中的符号列表(函数列表)
- 2.4.2:函数定义跳转
- 2.5:LwIP源码里的example
- 2.6:LwIP的三种编程接口
- 2.6.1:RAW/Callback API
- 2.6.2:NETCONN API
- 2.6.3:SOCKET API
- 第3章:开发平台介绍
- 3.1:以太网简介
- 3.1.1:PHY层
- 3.1.2:MAC子层
- 3.2:STM32的ETH外设
- 3.3:MII 和 RMII 接口
- 3.4:PHY:LAN8720A
- 3.5:硬件设计
- 3.6:软件设计
- 3.6.1:获取STM32的裸机工程模板
- 3.6.2:添加bsp_eth.c与bsp_eth.h
- 3.6.3:修改stm32f4xx_hal_conf.h文件
- 第4章:LwIP的网络接口管理
- 4.1:netif结构体
- 4.2:netif使用
- 4.3:与netif相关的底层函数
- 4.4:ethernetif.c文件内容
- 4.4.1:ethernetif数据结构
- 4.4.2:ethernetif_init()
- 4.4.3:low_level_init()
- 第5章:LwIP的内存管理
- 5.1:几种内存分配策略
- 5.1.1:固定大小的内存块
- 5.1.2:可变长度分配
- 5.2:动态内存池(POOL)
- 5.2.1:内存池的预处理
- 5.2.2:内存池的初始化
- 5.2.3:内存分配
- 5.2.4:内存释放
- 5.3:动态内存堆
- 5.3.1:内存堆的组织结构
- 5.3.2:内存堆初始化
- 5.3.3:内存分配
- 5.3.4:内存释放
- 5.4:使用C库的malloc和free来管理内存
- 5.5:LwIP中的配置
- 第6章:网络数据包
- 6.1:TCP/IP协议的分层思想
- 6.2:LwIP的线程模型
- 6.3:pbuf结构体说明
- 6.4:pbuf的类型
- 6.4.1:PBUF_RAM类型的pbuf
- 6.4.2:PBUF_POOL类型的pbuf
- 6.4.3:PBUF_ROM和PBUF_REF类型pbuf
- 6.5:pbuf_alloc()
- 6.6:pbuf_free()
- 6.7:其它pbuf操作函数
- 6.7.1:pbuf_realloc()
- 6.7.2:pbuf_header()
- 6.7.3:pbuf_take()
- 6.8:网卡中使用的pbuf
- 6.8.1:low_level_output()
- 6.8.2:low_level_input()
- 6.8.3:ethernetif_input()
- 第7章:无操作系统移植LwIP
- 7.1:将LwIP添加到裸机工程
- 7.2:移植头文件
- 7.3:移植网卡驱动
- 7.4:LwIP时基
- 7.5:协议栈初始化
- 7.6:获取数据包
- 7.6.1:查询方式
- 7.6.2:ping命令详解
- 7.6.3:中断方式
- 第8章:有操作系统移植LwIP
- 8.1:LwIP中添加操作系统
- 8.1.1:拷贝FreeRTOS源码到工程文件夹
- 8.1.2:添加FreeRTOS源码到工程组文件夹
- 8.1.3:指定FreeRTOS头文件的路径
- 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文件的编写
- 8.4:网卡底层的编写
- 8.5:协议栈初始化
- 8.6:移植后使用ping测试基本响应
- 第9章:LwIP一探究竟
- 9.1:网卡接收数据的流程
- 9.2:内核超时处理
- 9.2.1:sys_timeo结构体与超时链表
- 9.2.2:注册超时事件
- 9.2.3:超时检查
- 9.3:tcpip_thread线程
- 9.4:LwIP中的消息
- 9.4.1:消息结构
- 9.4.2:数据包消息
- 9.4.3:API消息
- 9.5:揭开LwIP神秘的面纱
- 第10章:ARP协议
- 10.1:链路层概述
- 10.2:MAC地址的基本概念
- 10.3:初识ARP
- 10.4:以太网帧结构
- 10.5:IP地址映射为物理地址
- 10.6:ARP缓存表
- 10.7:ARP缓存表的超时处理
- 10.8:ARP报文
- 10.9:发送ARP请求包
- 10.10:数据包接收流程
- 10.10.1:以太网之数据包接收
- 10.10.2:ARP数据包处理
- 10.10.3:更新ARP缓存表
- 10.11:数据包发送流程
- 10.11.1:etharp_output()函数
- 10.11.2:etharp_output_to_arp_index()函数
- 10.11.3:etharp_query()函数
- 第11章:IP协议
- 11.1:IP地址.md
- 11.1.1:概述
- 11.1.2:IP地址编址
- 11.1.3:特殊IP地址