以太网是有自己独立的寻址方式(MAC地址),而对于TCP/IP的上层协议(如TCP协议、IP协议),它们是以IP地址作为网络的标识,如果没有IP地址则无法进行收发数据。当数据通过网卡中接收回来的时候,LwIP内核就需要将数据进行分解,如果是IP数据报则递交给IP协议去处理,如果是ARP数据包则交由ARP协议去处理。 LwIP中数据包从网卡接收的函数是ethernetif\_input(),从第9章我们可以知道,真正让LwIP内核去处理接收到的数据包是ethernet\_input()函数,这两个函数是不一样的,名字稍微有点区别,LwIP就是在这个函数中处理不同的数据包类型,其源码具体见代码清单 10‑8。
```
1 err_t
2 ethernet_input(struct pbuf *p, struct netif *netif)
3 {
4 struct eth_hdr *ethhdr;
5 u16_t type;
6
7 #if LWIP_ARP || ETHARP_SUPPORT_VLAN || LWIP_IPV6
8
9 u16_t next_hdr_offset = SIZEOF_ETH_HDR;
10
11 #endif
12
13 LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
14
15 //校验数据长度
16 if (p->len <= SIZEOF_ETH_HDR)
17 {
18 ETHARP_STATS_INC(etharp.proterr);
19 ETHARP_STATS_INC(etharp.drop);
20 MIB2_STATS_NETIF_INC(netif, ifinerrors);
21 goto free_and_return;
22 }
23
24 if (p->if_idx == NETIF_NO_INDEX)
25 {
26 p->if_idx = netif_get_index(netif);
27 }
28
29 /* ethhdr指针指向以太网帧头部,并且强制转换成eth_hdr结构 */
30 ethhdr = (struct eth_hdr *)p->payload; (1)
31
32 type = ethhdr->type;
33
34 if (ethhdr->dest.addr[0] & 1)
35 {
36 /* 这可能是多播或广播数据包 */
37 if (ethhdr->dest.addr[0] == LL_IP4_MULTICAST_ADDR_0)
38 {
39 if ((ethhdr->dest.addr[1] == LL_IP4_MULTICAST_ADDR_1) &&
40 (ethhdr->dest.addr[2] == LL_IP4_MULTICAST_ADDR_2))
41 {
42 /* 将pbuf标记为链路层多播 */
43 p->flags |= PBUF_FLAG_LLMCAST; (2)
44 }
45 }
46
47 else if (eth_addr_cmp(ðhdr->dest, ðbroadcast))
48 {
49 /* 将pbuf标记为链路层广播 */
50 p->flags |= PBUF_FLAG_LLBCAST; (3)
51 }
52 }
53
54 switch (type)
55 {
56 /* 如果是IP数据报 */
57 case PP_HTONS(ETHTYPE_IP):
58 if (!(netif->flags & NETIF_FLAG_ETHARP))
59 {
60 goto free_and_return;
61 }
62 /* 跳过以太网首部 */
63 if (pbuf_remove_header(p, next_hdr_offset)) (4)
64 {
65 goto free_and_return;
66 }
67 else
68 {
69 /* 传递到IP协议去处理 */
70 ip4_input(p, netif); (5)
71 }
72 break;
73
74 //对于是ARP包
75 case PP_HTONS(ETHTYPE_ARP):
76 if (!(netif->flags & NETIF_FLAG_ETHARP))
77 {
78 goto free_and_return;
79 }
80 /* 跳过以太网首部 */
81 if (pbuf_remove_header(p, next_hdr_offset)) (6)
82 {
83 ETHARP_STATS_INC(etharp.lenerr);
84 ETHARP_STATS_INC(etharp.drop);
85 goto free_and_return;
86 }
87 else
88 {
89 /*传递到ARP协议处理 */
90 etharp_input(p, netif); (7)
91 }
92 break;
93
94 //如果支持PPPOE
95 #if PPPOE_SUPPORT
96 case PP_HTONS(ETHTYPE_PPPOEDISC):
97 pppoe_disc_input(netif, p);
98 break;
99
100 case PP_HTONS(ETHTYPE_PPPOE):
101 pppoe_data_input(netif, p);
102 break;
103 #endif /* PPPOE_SUPPORT */
104
105 //如果支持ipv6
106 #if LWIP_IPV6
107 case PP_HTONS(ETHTYPE_IPV6): /* IPv6 */
108 /* skip Ethernet header */
109 if ((p->len < next_hdr_offset) ||
110 pbuf_remove_header(p, next_hdr_offset))
111 {
112 goto free_and_return;
113 }
114 else
115 {
116 /* pass to IPv6 layer */
117 ip6_input(p, netif);
118 }
119 break;
120 #endif /* LWIP_IPV6 */
121
122 default:
123 #ifdef LWIP_HOOK_UNKNOWN_ETH_PROTOCOL
124 if (LWIP_HOOK_UNKNOWN_ETH_PROTOCOL(p, netif) == ERR_OK)
125 {
126 break;
127 }
128 #endif
129 ETHARP_STATS_INC(etharp.proterr);
130 ETHARP_STATS_INC(etharp.drop);
131 MIB2_STATS_NETIF_INC(netif, ifinunknownprotos);
132 goto free_and_return;
133 }
134
135 return ERR_OK;
136
137 free_and_return:
138 pbuf_free(p);
139 return ERR_OK;
140 }
```
(1):ethhdr指针指向以太网帧首部,并且强制转换成eth_hdr结构,这是为了方便对以太网帧首部进行操作。
(2):如果目标IP地址的第一个字节的bit0是1,那么有可能是多播或者是广播数据包,所以,还需要进行判断,如果是多播的,就将pbuf标记为链路层多播。
(3):如果是广播的,就将pbuf标记为链路层广播。
(4):如果数据包是ETHTYPE_IP类型,则调用pbuf_remove_header()函数跳过以太网帧首部,方便对数据进行操作。
(5):除去以太网帧首部成功,调用ip4_input()函数将数据包递交到IP协议去处理,对于IP层的处理,我们在后面的章节中讲解。
(6):跳过以太网帧首部。
(7):除去以太网帧首部成功,调用etharp_input ()函数将数据包递交到ARP协议去处理。
- 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