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第9期

2015年5月

N o .9

M a y ，2 0 1 5

Windows平台下的lwip协议栈移植

张青青

（咸阳职业技术学院，陕西咸阳 712000）

摘要：文章主要介绍基于 wind o ws环境下的lwip协议栈的移植方法,分析了移植过程中需要注意的各种关键点，讨论了内存，

线程，通知和保护机制的适配方法，最终实现了lwip在windows平台下的移植。

关键词：l w i p ；信号量；邮箱

作者简介：张青青（1986- ），女，陕西咸阳人，助教，研究方向：计算机应用。

1 引言

LwIP是一套轻量级的开源TCP/IP协议栈，在需要网络通

信的嵌入式平台上得到广泛应用。由于网络协议经常需要动

态（实时）和静态（单步）调试手段的结合，而市场现有的嵌

入式模拟器和板载调试器无法很好的满足这种调试需求，并

且成本高昂。

鉴于上述问题，为方便基于嵌入式系统的网络应用的开

发与调试，我们提出了在成熟的WINDOWS开发环境进行LwIP

协议栈调试的想法。要想在实现此想法最关键的一步就是将

该协议栈移植于 w i n d o w s 平台下。

我们了解LwIP协议栈的基本架构和内存管理机制，确认

移植的可行性。基于VC++ 6.0开发环境，移植LwIP_v1.2.0。在

移植时，注意下述移植要素，才能保证LwIP的顺利启动与执

行。这些关键点包括以下内容。

2 内存

LwIP协议栈在实现时重点关注如何在拥有完整尺度的

TCP/IP协议前提下，尽可能减小RAM的使用。LwIP协议栈在内

存管理上的独特设计，使得其适合于在只拥有数千字节 R A M

和40k左右ROM的嵌入式系统中使用。

不过，对于WINDOWS系统，我们不必关注如何减小内

存占用，因为移植LwIP协议栈到WINDOWS系统，目的是借用

WINDOWS系统更方便的调试LwIP网络应用。内存不是LwIP移

植到WINDOWS系统的瓶颈。但是，考虑到，给内存调试预留一

定条件，若完全不考虑内存限制，有可能导致在WINDOWS上正

常运行的LwIP网络应用，因为内存配置差别太大，程序移植

到嵌入式系统之后，运行时产生意想不到的问题。这里我们

还是需要强调和注意LwIP内存的相关接口与参数配置。

内存初始化参数：

LwIP协议栈可以使用的内存都取自静态数组：

u8_t ram_heap[MEM_SIZE_ALIGNED + (2*SIZEOF_

STRUCT_MEM) + MEM_ALIGNMENT];

内存定义并非只要定义一个总的内存大小就行。LwIP定

义了数个静态变量，让内存管理层次化，方便理解和阅读。我

们着重关注LwIP移植需要配置的参数，下面依次介绍。

（ 1 ）M E M _ S I Z E

#define MEM_SIZE_ALIGNED LWIP_MEM_ALIGN_

SIZE(MEM_SIZE)

#define MEM_SIZE 10240

（2）MEM_ALIGNMENT

#define MEM_ALIGNMENT 4

内存初始化过程：

首先，在函数mem_init中完成内存管理链表的初始化，

主要工作如下：

void mem_init(void)

{

ram = LWIP_MEM_ALIGN(ram_heap); /* 对齐内存首

指针 */

mem_sem = sys_sem_new(1);

}

接着，在memp_init中完成堆内存的初始化，memp_

memory变量记录了LwIP系统协议数据真正使用的内存

空间。

#define MEMP_MAX 120000

3 线程

LwIP协议栈以线程为单位运行，最少只有一个TCP/IP线

程（即Tcpip_thread），该线程负责处理所有的TCP/UDP连

接，各种网络程序都通过TCP/IP线程与网络交互。

在WINDOWS系统中，既有进程，又有线程。考虑到LwIP协

议栈在多线程运行时，线程之间需要共享变量，最终采用

WINDOWS线程与LwIP的工作线程进行适配的方式。同时，专门

定义了线程结构，用于记录和管理线程参数，主要适配代码

如下。

（1）线程管理结构

struct threadlist{

struct sys_timeouts timeouts; // 线

程时间管理

DWORD id;

// 线程ID

struct threadlist* next;

// 指向下一个线程结构

}

（ 2 ）创建线程

sys_thread_t sys_thread_new(char* name, void

(*func)(void* arg), void* arg, int stacksize, int

prio)

{

struct threadlist* new_thread;

}

4 通知与保护

LwIP支持多线程，必然涉及线程之间的通信和全局变量

的访问保护。如对于协议栈的数据管理链表pbuff_list，就

存在被多个线程访问和改写的可能。LwIP提供了三种不同的

无线互联科技

Wireless Internet Technology

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YLFM－明觉

2020-08-10

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