单片机上uIP协议移植详解：构建嵌入式网络通信基础

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"《uip在单片机上的移植精讲》是一本详细介绍如何在单片机环境中实现和优化uip（User Datagram Protocol，用户数据报协议）的教程。该书针对网络技术与嵌入式系统结合的趋势，着重讲解了TCP/IP协议族及其在嵌入式系统中的应用。章节一以单片机网络编程概述开篇，阐述了互联网技术对人们生活的影响，以及TCP/IP协议作为网络通信的基础。作者强调了TCP/IP协议族的复杂性和多样性，包括IP、TCP、ARP、RARP、ICMP等众多协议，这些协议共同构成了网络通信的核心。这些协议不仅支持基本的数据传输，还涉及地址解析、报文处理、网络管理等多个方面，使得互联网能够适应各种场景的需求。为了简化设计，TCP/IP协议被划分为四个层次：物理链路层、网络层、传输层和应用层。物理链路层处理硬件连接，包括网络接口控制器的驱动；网络层负责路由选择和数据包的传输；传输层如TCP提供可靠的数据传输服务，而UDP则提供快速但不保证数据完整性的服务；应用层则包含了各种用于特定应用的服务，如DNS、FTP、SMTP等，这些协议允许用户进行文件传输、邮件发送等操作。在单片机上移植uip，意味着需要将这些高级协议的功能在有限的硬件资源和内存条件下实现，这涉及到协议栈的设计、底层驱动的编写、内存管理和性能优化等问题。作者可能会详细讲解如何在嵌入式环境下高效地配置和运行uip，如何处理数据包的接收和发送，以及如何与其他协议配合工作，以实现嵌入式设备的网络通信功能。本书不仅适合从事嵌入式系统开发的工程师，也对想要了解网络协议在单片机领域的应用和技术人员具有很高的参考价值。通过学习，读者将能掌握如何将uip成功移植到单片机，从而推动产品向网络化、智能化方向发展。"

UIP_APPCALL( )。

uip_init()是系统初始化时调用的，主要初始化协议栈的侦听端口和默认所有

连接是关闭的。

当网卡驱动收到一个输入包时，将放入全局缓冲区 uip_buf 中，包的大小由

全局变量 uip_len 约束。同时将调用 uip_input()函数，这个函数将会根据包首部

的协议处理这个包和需要时调用应用程序。当 uip_input()返回时，一个输出包同

样放在全局缓冲区 uip_buf 里，大小赋给 uip_len。如果 uip_len 是 0，则说明没

有包要发送。否则调用底层系统的发包函数将包发送到网络上。

uIP 周期计时是用于驱动所有的 uIP 内部时钟事件。当周期计时激发，每一

个 TCP 连接都会调用uIP 函数 uip_periodic()。类似于 uip_input()函数。uip_periodic()

函数返回时，输出的 IP 包要放到 uip_buf 中，供底层系统查询 uip_len 的大小发

送。

由于使用 TCP/IP 的应用场景很多，因此应用程序作为单独的模块由用户实

现。uIP 协议栈提供一系列接口函数供用户程序调用，其中大部分函数是作为 C

的宏命令实现的，主要是为了速度、代码大小、效率和堆栈的使用。用户需要将

应用层入口程序作为接口提供给 uIP 协议栈，并将这个函数定义为宏

UIP_APPCALL()。这样，uIP 在接受到底层传来的数据包后，在需要送到上层应

用程序处理的地方，调用 UIP_APPCALL( )。在不用修改协议栈的情况下可以适

配不同的应用程序。

2．3 uIP 在 MCS-51 单片机上的移植

1．为此项目建立一个 keil C 工程，建立 src 目录存放源文件。

2．通过阅读 uip-1.0\unix\main.c，了解 uIP 的的主循环代码架构，并将 main.c

放到 src 目录下。

3．仿照 uip-1.0\unix\tapdev.c 写网卡驱动程序，与具体硬件相关。这一步比

较费点时间，不过好在大部分网卡芯片的驱动程序都有代码借鉴或移植。驱动需

要提供三个函数，以 RTL9019AS 驱动为例。

etherdev_init（）：网卡初始化函数，初始化网卡的工作模式。

u16_t etherdev_read(void) ：读包函数。将网卡收到的数据放入全局缓存区

uip_buf 中，返回包的长度，赋给 uip_len。

void etherdev_send(void)：发包函数。将全局缓存区 uip_buf 里的数据（长度

放在 uip_len 中）发送出去。

所以，收包和发包主要是操作 uip_buf 和 uip_len。具体驱动分析可参考《第

三章网络芯片的驱动》。

4．由于 uIP 协议栈需要使用时钟，为 TCP 和 ARP 的定时器服务。因此使

用单片机的定时器 0 用作时钟，每 20ms 让计数 tick_cnt 加 1，这样，25 次计数

（0.5S）满了后可以调用 TCP 的定时处理程序。10S 后可以调用 ARP 老化程序。

对 uIP1.0 版本，增加了 timer.c/timer.h，专门用来管理时钟，都放到 src 下。

5．uIP 协议栈的主要内容在 uip-1.0\uip\下的 uip.c/uip.h 中，放到 src 下。如

果需要 ARP 协议，需要将 uip_arp.c 和 uip_arp.h 也放到 src 下。

6．uipopt.h/uip-conf.h 是配置文件，用来设置本地的 IP 地址、网关地址、

MAC 地址、全局缓冲区的大小、支持的最大连接数、侦听数、ARP 表大小等。

需要放在 src 下，并且根据需要配置。在 V1.00 版本中对配置做了如下修改：

（1）配置 IP 地址，默认先关 IP，在初始化中再设定。

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