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uIP无操作系统（裸机）移植

發布時間：2023/12/20 windows 30 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 uIP无操作系统（裸机）移植小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

?本文轉自music_fong博客：http://blog.csdn.net/music_fong/article/details/7191773

以前自己寫了一個TCP/IP的協議棧，但是需要的48K的RAM。后來隨著產品功能的增加，RAM資源就越來越不夠用了。在一個偶然的機會下，發現了一個開源的協議棧--uIP。于是在網上找了一些資料。

　　原來現在比較流行的開源的小型協議棧有兩個－－lwIP和uIP。

　　lwIP主頁：http://savannah.nongnu.org/projects/lwip/

? ? ? ?uIP主頁：http://www.sics.se/~adam/old-uip/

　 ? uIP文檔：http://www.sics.se/~adam/download/?f=uip-1.0-refman.pdf

　　其中lwIP實現的功能比較多，所以其會較復雜；uIP主要實現了TCP和UDP以及ARP的等簡單功能。并且兩者都可用于裸機或有操作系統。由于我只需要簡單的功能，所以選擇了簡單的uIP。

　　下面概述一下uIP及裸機的移植方法，不足之處，請大家多多指正。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　uIP概述

　　uIP的結構不是層次式的，其整個處理過程單獨為一個進程，即一個函數，下面就大概分析這個函數。

一、主循環控制
　　在主循環中，需要處理兩個事情。
　1. ? ?檢測是否有數據到來，當有數據到來時調用uip_input()函數。
? ? 2.　檢測網絡定時器是否超時，如果超時，則調用uip_periodic()函數。

二、體系結構相關功能定義
? ? 1. 檢驗計算，可以手動修改的兩個函數是uip_ipchksum()和uip_tcpchksum()。
? ? 2. uip不使用32-bit的變量，所以要手動實現uip_add32()這個函數。
　　（這里移植的時候可以不重寫這些函數，按照其默認的算法也可以）

三、內存管理
? ? 1. 整個協議棧使用一個全局的buffer（變量uip_buf）裝載收到的數據包，所以有數據到來時，必須立刻處理該數據，或者將數據從buffer中考出來；只有buffer中的數據處理了，才會接受下一包數據。
? ? 2. 當程序正在處理數據包時，這時如果有數據到來，則需要網卡的驅動程序去把數據按順序緩存
　　　　有一些網卡可以緩存好幾包的數據（即網卡或驅動程序把數據包緩存起來），否則丟掉數據或
　　　　降低性能。（但這一般只會在多個TCP連接時才會發生）
? ? 3. 發送的數據的頭部會使用全局buffer，同時uIP沒有重傳緩沖，即沒有把已發送的數據排隊，
? ? ? ?所以當需要重傳數據時，需要應用程序再生成重傳數據。
? ? 4. 總共需要的內存可以按應用程序的發在來配置。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 移植

一、下載源代碼。

　　從http://www.sics.se/~adam/old-uip/download.html下載源代碼。解壓后，uip的核心代碼都在uip文件夾中，所以我們只要把該目錄放到自己的工程里面就行了。同時去掉

? ? ? ?clock.h timer.c（因為我不使用這種定時方法，我只是在定時器里自加來做超時）

? ? ? ?psock.c psock.h（因為我是裸機，所以不需用到這個功能）

? ? ? ?uip-split.c?uip-split.h（因為我的程序中不需要分包，所以也沒有這個功能）

二、配置

　　配置文件是uipopt.h和uip-conf.h文件，其中uip-conf.h在解壓后的unix文件夾下，并且include在uipopt.h文件中，具體配置參考其文檔。

　　我修改了以下地方

　　//#define UIP_CONF_BYTE_ORDER ? ? ?UIP_LITTLE_ENDIAN　　// 注釋這行，如果該配置，則默認配置為LITTLE_ENDIAN（小端系統）

　　#define UIP_CONF_BUFFER_SIZE ? ? 1500　　　　//定義了uip_buf的大小

? ? ? ?#include "client.h" ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//include了我的客戶端程序的頭文件

? ? ? ?

　　在uipopt.h中

　　#define UIP_APPCALL?HandleClientApp　　　//“HandleClientApp”是我的客戶端處理函數。因為其收到數據或定時器到期，都會回調該函數。

三、結構和變量的定義

　　在我的"client.h"文件中定義了

　　struct client_state {
　　uint8 state;
　　};
　　typedef struct client_state uip_tcp_appstate_t;　　　// 這里定義了uip_tcp_appstate_t　結構，這個結構在uip_conn結構里引用，其作用是記錄應用程序的狀態。

四、初始化

　　uip_ipaddr_t ipaddr;
struct uip_eth_addr temp_eth_addr;　　

　　uip_init();
uip_arp_init();
// 設置主機的ip地址
uip_ipaddr(ipaddr, 192, 168, 1,228);
? ?　 uip_sethostaddr(ipaddr);

// 設置子網掩碼
? ? 　uip_ipaddr(ipaddr, 255, 255, 255,0);
? ? 　uip_setnetmask(ipaddr);
? ??
? ? 　// 設置網關
? ? 　uip_ipaddr(ipaddr, 192, 168, 1,1);
? ? 　uip_setdraddr(ipaddr);
? ??
? ?　 // 設置mac
? ? 　temp_eth_addr.addr[0] = SourceMAC[0];
? ?　 temp_eth_addr.addr[1] = SourceMAC[1];
? ?　 temp_eth_addr.addr[2] = SourceMAC[2];
? ? 　temp_eth_addr.addr[3] = SourceMAC[3];
? ?　 temp_eth_addr.addr[4] = SourceMAC[4];
? ? 　temp_eth_addr.addr[5] = SourceMAC[5];
? ? 　uip_setethaddr(temp_eth_addr);

五、與硬件相關部分（即把數據從網卡讀出來或把數據發到網卡）

uint8 temp;
? ? 　uint8 *inbuf;
//#define BUF ((struct uip_eth_hdr *)&uip_buf[0])
struct uip_eth_hdr *pfram;

? ?　 //檢測是否有數據到達
? ? 　QueryRTL8019();　　　　// 如果有數據到來，就置位EVENT_WORD
? ??
? ?　 // 以太網接收數據 ??
? ? if(EVENT_WORD == VALID_FLAG) {
? ??pfram = (struct uip_eth_hdr *)&uip_buf[0];
? ? ? ? EVENT_WORD = 0;?
? ? ? ? uip_len = RTLReceivePacket(); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 這個函數的作用是吧網卡收到的數據拷貝到uip_buf中，并返回數據長度
if(uip_len > 0) {
if(pfram->type == HTONS(UIP_ETHTYPE_IP)) {
uip_arp_ipin();
uip_input();
if(uip_len > 0) {
uip_arp_out();
Eth_Send();　　　　　　//這個函數發送網絡數據
}
} else if(pfram->type == HTONS(UIP_ETHTYPE_ARP)) {
uip_arp_arpin();
if(uip_len > 0) {
Eth_Send();
}
}
}
}

if(ethernet_timer > 5) { ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//ethernet_timer在100ms定時器中自加ethernet_timer++
ethernet_timer = 0;
for(temp = 0; temp < UIP_CONNS; temp++) {
uip_periodic(temp);

? ? ? ? ? ? ? ? //
? ? ? ? ? ? ? ? // If the above function invocation resulted in data that
? ? ? ? ? ? ? ? // should be sent out on the network, the global variable
? ? ? ? ? ? ? ? // uip_len is set to a value > 0.
? ? ? ? ? ? ? ? //
if(uip_len > 0) {
uip_arp_out();
Eth_Send();

}
}

#if UIP_UDP
for(temp = 0; temp < UIP_UDP_CONNS; temp++) {
uip_udp_periodic(temp);

? ? ? ? ? ? ? ? //
? ? ? ? ? ? ? ? // If the above function invocation resulted in data that
? ? ? ? ? ? ? ? // should be sent out on the network, the global variable
? ? ? ? ? ? ? ? // uip_len is set to a value > 0.
? ? ? ? ? ? ? ? //
if(uip_len > 0) {
uip_arp_out();
Eth_Send();

}
}
#endif
}

//
// Process ARP Timer here.
//
if(arp_timer > 100) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //arp_timer也在100ms定時器中自加
{
arp_timer = 0;
uip_arp_timer();
}

? ? ? ?// 發送函數

? ? ?void Eth_Send(void)
{
memcpy(EthernetTxData, uip_buf, UIP_LLH_LEN); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 把uip_buf中的幀的頭部靠到EthernetTxData中
? ??

? ? ? ? // 拷貝uip_buf中的剩下部分
if(uip_len <= UIP_LLH_LEN + UIP_TCPIP_HLEN) {
memcpy(&EthernetTxData[UIP_LLH_LEN], &uip_buf[UIP_LLH_LEN], uip_len - UIP_LLH_LEN);
} else {
memcpy(&EthernetTxData[UIP_LLH_LEN], &uip_buf[UIP_LLH_LEN], UIP_TCPIP_HLEN);
memcpy(&EthernetTxData[UIP_LLH_LEN+UIP_TCPIP_HLEN], uip_appdata, uip_len - UIP_TCPIP_HLEN - UIP_LLH_LEN);
}

? ? ? ? // 把數據發到網卡
RTLSendPacket(EthernetTxData, uip_len);
uip_len = 0;
}

六、于應用程序相關部分

　　void HandleClientApp(void)　　　　　　　　// 配置中的函數
{

if (uip_connected()) {
//uip_send("Start\n",6);
ClientLinkStatus = CLIENT_WORK;
return;
}

if (ClientLinkStatus == CLIENT_CLOSING) {
uip_close();
ClientLinkStatus = CLIENT_UNLINK;
return;
}

if (uip_aborted() || uip_closed()) {
ClientLinkStatus = CLIENT_UNLINK;
uip_abort();
return;
}

if (uip_timedout()) {
uip_abort();
ClientLinkStatus = CLIENT_UNLINK;
return;
}

if(uip_acked()) {
ClientAcked();
}

if(uip_newdata()) {
ClientNewData();　　　　　　　　// 這個是收到數據的處理函數
}

if(uip_rexmit() ||
uip_newdata() ||
uip_acked() ? ||
uip_poll()) {
ClientSendData();　　　　　　　　// 這個函數的作用是把緩存中的數據靠到uip_buf中
}?
}

//我在應用程序中會調用uint8 ClientSend(uint8 *pdata, uint16 len)函數，把要發的數據緩沖在ClientTxBuf　這個循環緩存中，然后在這里實際拷貝到uip_buf中發送

void ClientSendData(void)
{
uint16 len;
uint16 left;

uint8 ?*psend;

? ? ? ?// 緩存中有數據

if (ClientTxSize>0) {
len = ClientTxSize > uip_mss() ? uip_mss():ClientTxSize;
if ((pTxBuf+len) > (ClientTxBuf+2048)) {
memcpy(ClientTxTempBuf, pTxBuf, 2048 - (pTxBuf-ClientTxBuf));
left = 2048-(pTxBuf-ClientTxBuf);
memcpy(ClientTxTempBuf+left, ClientTxBuf, len-left);
uip_send(ClientTxTempBuf, len);
} else {
uip_send(pTxBuf, len);
}
}
}

七、總結

　　整個移植主要處理三方面的事情，一是跟應用程序的接口，即應用程序怎么知道收到數據（在HandleClientApp里面檢測uip_newdata()是否收到信數據），以及怎么發數據；二是跟硬件的接口，即怎么知道網口收到了數據和怎么發數據（我是通過循環檢測處理的）；三是定時問題，因為整個協議棧的定時都是通過uip_periodic(uint8 conn_id)處理的。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的uIP无操作系统（裸机）移植的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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