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基于DWC_ether_qos的以太網驅動開發-無OS環境移植LWIP (qq.com)

https://mp.weixin.qq.com/s/u1Bv6s_oh7jZ3sjS3nxbEA

一.前言

前面我們實現了數據的收發,現在我們就可以移植協議棧了。LWIP是一個適合嵌入式平臺的著名的輕量級協議棧,我們這一篇就來無OS環境移植LWIP,下一篇再基于RTOS移植LWIP。

二.源碼

LWIP官網如下

https://savannah.nongnu.org/projects/lwip/

下載源碼git clone https://git.savannah.nongnu.org/git/lwip.git

LWIP的代碼可移植性非常好src下的源碼完全可移植不需要任何修改,移植參考contribports下的模板即可,已經有了unix,freertos,win32的移植可參考。

三.NONEOS移植

3.1添加文件

將src復制到自己的工程路徑

然后添加一個port文件夾和src并列，無OS移植就添加一個noneos子目錄。

.

其中port如下，相關的文件可以從其他port下復制過來修改。

ports/

添加源文件

將src文件夾復制到自己的工程,添加源碼

src/api下所有c

src/core下所有c

src/core/ipv4下所有c

src/core/ipv6下所有c

src/netif/ethernet.c，netif下還有其他很多接口實現，用到可以使用對應的，我們這里只需要使用ethernet.c

頭文件路徑

將目錄src/include，ports/noneos/include添加到頭文件包含路徑。

3.2 移植文件

修改修改的文件

Ports下文件是需要修改的

ports/

lwipopts.h

配置文件，使用宏對LWIP進行配置。

Cc.h

必須位于arch目錄下

Perf.h/perf.c

portethif.h/portethif.c

sys_arch.c

錯誤碼

lwipopts.h中定義#define LWIP_PROVIDE_ERRNO 1則

src/include/lwip/errno.h中定義錯誤編碼和變量errno。

(我們這里使用該方式)

否則cc.h中需要include 或者自己實現錯誤碼宏定義和errno變量。

src/include/lwip/errno.h中可知，如果已經有了對應的頭文件則

可以定義LWIP_ERRNO_STDINCLUDE則自動#include

否則錯誤頭文件由LWIP_ERRNO_INCLUDE定義。

隨機數產生接口

如果有stdint.h則直接使用庫函數，否則自行實現

Cc.h中

#include

extern unsigned int lwip_port_rand(void);

#define LWIP_RAND() (lwip_port_rand())

portethif.c中實現

#include

uint32_t lwip_port_rand(void)

{

return (uint32_t)rand();

}

斷言

不使用斷言,Cc.h中定義

#define LWIP_NOASSERT 1

如果定義了LWIP_NOASSERT則LWIP_ASSERT為空

如果使用斷言，沒有定義LWIP_NOASSERT

則src/lib/lwip/lwip/src/include/lwip/debug.h中

#define LWIP_ASSERT(message, assertion) do { if (!(assertion)) {

LWIP_PLATFORM_ASSERT(message); }} while(0)

此時需要實現LWIP_PLATFORM_ASSERT宏,

如果沒有定義LWIP_PLATFORM_ASSERT宏則默認使用printf

則src/lib/lwip/lwip/src/include/lwip/arch.h中

#define LWIP_PLATFORM_ASSERT(x) do {printf("Assertion "%s" failed at line %d in %sn",

x, __LINE__, __FILE__); fflush(NULL); abort();} while(0)

atoi

Stdlib.h中有實現，如果沒有該庫可以如下源碼實現

/*----------------------------------------------*/

時鐘

lwip/ports/noneos/sys_arch.c下實現

u32_t sys_now(void)返回mS的全局時間。

存儲管理

lwip/ports/noneos/include/lwipopts.h中配置

堆管理

LWIP_RAM_HEAP_POINTER定義堆地址,必須要空間足夠大。

未定義則mem.c中定義大數組ram_heap

MEM_ALIGNMENT設置堆對齊

MEM_SIZE設置堆字節大小

lwip_init->mem_init時初始化，代碼位于mem.c

內存池

pbuf.c調用memp.的接口

lwip_init->memp_init時初始化，代碼位于memp.c

lwip/priv/memp_priv.h中定義各個組件需要的內存池

lwip/ports/noneos/include/lwipopts.h中MEMP_NUM_xxx定義大小。

性能測試接口

lwipopts.h中如果配置LWIP_PERF宏則

arch/perf.h需要實現兩個宏

PERF_START

PERF_STOP

在perf.c/perf.h中具體實現

否則這兩個宏自動置空。

一個參考實現如下

Perf.h

#ifndef LWIP_ARCH_PERF_H

perf.c

#include 

可以看到指定接口執行時間打印如下

系統層接口

無OS時不需要實現相關接口

src/lib/lwip/ports/noneos/include/lwipopts.h中

#define NO_SYS 1

NO_SYS=1時不能使用socket相關接口

#define LWIP_NETCONN 0

#define LWIP_SOCKET 0

以太網收發接口相關

實現以下幾個函數即可

實現初始化函數lwip_port_eth_init

在netif_add(&netif, (const ip_addr_t *)&ipaddr, (const ip_addr_t *)&netmask, (const ip_addr_t *)&gw, NULL, &lwip_port_eth_init, eernet_input);時調用執行lwip_port_eth_init

實現low_level_output，在執行lwip_port_eth_init時綁定到回調函數

netif->linkoutput = low_level_output;

收到一包數據時調用

lwip_port_eth_input

Portethif.h

#ifndef LWIP_TAPIF_H

Portethif.c

#include 

四.測試

以下忽略了平臺相關的操作,比如以太網驅動初始化等，僅保留lwip相關內容。

#include "lwip/netif.h"

收到包時調用

lwip_port_eth_input(&netif, p_data, len);

初始化與主循環

 /* 在PHY初始化后,尤其是RXC輸出之后才調用,因為GMAC復位需要RXC */ 

使用網口調試工具，發送數據收到后原樣返回。

五.總結

LWIP代碼移植性非常好，無OS支持也非常好，移植只需要實現平臺相關的配置和宏，實現網口收發接口即可。

審核編輯 黃宇