LWIP嵌入式移植指南与关键点解析

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"LWIP移植文档说明" LWIP（Lightweight IP）是一个小型、独立的TCP/IP协议栈实现，由瑞典SICS计算机网络实验室的Adam Dunkels开发。它的主要设计目标是在保持完整TCP功能的同时，尽可能降低内存使用，使其适应资源有限的嵌入式系统。LWIP的特点和功能包括： 1. **IP协议**：支持Internet协议，能够处理多网络接口之间的报文转发。 2. **ICMP（Internet Control Message Protocol）**：提供互联网控制消息协议，用于网络诊断和错误报告，如ping和traceroute。 3. **TCP（Transmission Control Protocol）**：实现了完整的TCP协议，支持连接管理、流量控制、拥塞控制等。 4. **UDP（User Datagram Protocol）**：提供了无连接的数据传输服务，适用于实时应用或对速度有高要求的场景。 5. **DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）**：允许设备动态获取IP地址、子网掩码和其他网络配置参数。 6. **DNS（Domain Name System）**：实现域名解析，将主机名转换为IP地址。 7. **PBUF（Packet Buffer）层**：管理网络数据包的缓冲区，处理数据包的接收和发送。 8. **API（Application Programming Interface）**：提供了用户接口，让应用程序能够与LWIP通信，进行网络操作。 9. **SYS_ARCH接口**：这是LWIP的一个关键组件，它允许LWIP与其他操作系统或实时内核进行交互。 SYS_ARCH接口定义了一些抽象函数，如互斥锁、信号量和延时，以确保LWIP的线程安全和并发性。移植LWIP到新的硬件或平台上通常涉及以下步骤： 1. **硬件抽象层（HAL）**：为LWIP提供与具体硬件相关的网络接口驱动，如以太网控制器驱动，确保LWIP能正确收发数据。 2. **内存管理**：根据目标平台的内存特性调整LWIP的内存分配策略，可能需要实现自定义的内存池。 3. **中断处理**：适配硬件中断，确保LWIP能在数据到达时及时响应。 4. **SYS_ARCH接口实现**：根据目标系统的实时性需求，实现互斥锁、信号量和延时等功能。 5. **配置选项调整**：根据项目需求，配置LWIP源代码中的宏定义，以优化性能和资源占用。 6. **编译与链接**：将LWIP源码编译并与目标平台的其他固件组件链接。 7. **测试与调试**：移植完成后，进行详

翻译：Lizhiming Mail：seu.zhiming@gmail.com

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将数据入队写至由参数 dataptr 指定的内存区域。数据的长度作为 len 参数传递。拷贝参数为 0 或 1，用于指示是否为

将要拷贝来的数据分配新的内存。如果该参数为 0，将不分配新的内存，并且数据仅能通过指针来引用。

The tcp_write() function will fail and return ERR_MEM if the length of the data exceeds

the current send buffer size or if the length of the queue of outgoing segment is larger than

the upper limit defined in lwipopts.h. The number of bytes available in the output queue can

be retrieved with the tcp_sndbuf() function.

如果数据的最大长度超过了当前发送数据缓冲区的大小，或输出片段队列的长度超过了 lwipopts.h 文件中定义的上限，

tcp_write()将失败并返回 EER_MEM，在输出队列中可获得的字节数可通过 tcp_sndbuf()函数检索。

The proper way to use this function is to call the function with at most tcp_sndbuf() bytes

of data. If the function returns ERR_MEM, the application should wait until some of the

currently enqueued data has been successfully received by the other host and try again.

使用该函数的正确方式是调用该函数，并将参数指定为 tcp_sndbuf()获得的最大字节数。如果函数返回 ERR_MEM，应

用程序应等待直到当前入队数据正确地被其他主机接受并重试。

- void tcp_sent(struct tcp_pcb *pcb,

err_t (* sent)(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb,u16_t len))

Specifies the callback function that should be called when data has successfully been received

(i.e., acknowledged) by the remote host. The len argument passed to the callback function

gives the amount bytes that was acknowledged by the last acknowledgment.

指定当数据被远程主机成功接收时应调用的回调函数。传递给回调函数的 len 参数给出了在最后一次确认中确认的字节

数。

--- Receiving TCP data

--- 接收 TCP 数据

TCP data reception is callback based - an application specified callback function is called

when new data arrives. When the application has taken the data, it has to call the tcp_recved()

function to indicate that TCP can advertise increase the receive window.

TCP 数据接收是基于回调函数的——当新的数据到达时，应用程序指定的回调函数被调用。当应用程序接收数据完毕，必

须调用 tcp_recved()函数用于指示 TCP 通告可以增加新的接收窗口。

- void tcp_recv(struct tcp_pcb *pcb,

err_t (* recv)(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p, err_t err))

Sets the callback function that will be called when new data arrives. The callback function

will be passed a NULL pbuf to indicate that the remote host has closed the connection. If

there are no errors and the callback function is to return ERR_OK, then it must free the pbuf.

Otherwise, it must not free the pbuf so that lwIP core code can store it.

当新的数据到达时，设置被调用的回调函数。如果远程主机已关闭了连接，该函数的 pbuf 参数将返回一个 NULL 空指针。

如没有错误，并且回调函数的该参数返回值为 ERR_OK，那么该函数必须释放 pbuf。否则，禁止释放 pbuf，以确保 LwIP

内核代码可以存储其值。

- void tcp_recved(struct tcp_pcb *pcb, u16_t len)

翻译：Lizhiming Mail：seu.zhiming@gmail.com

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Must be called when the application has received the data. The len argument indicates the

length of the received data.

当应用程序已接收数据，必须调用此函数。Len 参数指示接收数据的长度。

--- Application polling

--- 应用程序轮询

When a connection is idle (i.e., no data is either transmitted or received), lwIP will

repeatedly poll the application by calling a specified callback function. This can be used

either as a watchdog timer for killing connections that have stayed idle for too long, or

as a method of waiting for memory to become available. For instance, if a call to tcp_write()

has failed because memory wasn't available, the application may use the polling functionality

to call tcp_write() again when the connection has been idle for a while.

当连接处于空闲状态（比如没有数据收发），LwIP 将通过特定的回调函数重复地询问应用程序。在这种情况下，可以用看

门狗定时器来切断长时间处于空闲状态的连接，也可以用这种方法等待获取内存的分配。例如，由于内存暂时不可获得，

调用 tcp_write()将失败，应用程序可在连接处于空闲状态时用轮询功能来再次调用 tcp_write()。

- void tcp_poll(struct tcp_pcb *pcb, u8_t interval,

err_t (* poll)(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb))

Specifies the polling interval and the callback function that should be called to poll the

application. The interval is specified in number of TCP coarse grained timer shots, which

typically occurs twice a second. An interval of 10 means that the application would be polled

every 5 seconds.

指定轮询间隔，并调用该回调函数轮询应用程序。时间间隔由粗略的定时器中断时间来指定，通常 1 秒钟发生 2 次。值为

10 的间隔表示应用程序每隔 5 秒查询一次。

--- Closing and aborting connections

--- 关闭并中止连接

- err_t tcp_close(struct tcp_pcb *pcb)

Closes the connection. The function may return ERR_MEM if no memory was available for closing

the connection. If so, the application should wait and try again either by using the

acknowledgment callback or the polling functionality. If the close succeeds, the function

returns ERR_OK.

The pcb is deallocated by the TCP code after a call to tcp_close().

关闭连接。如果关闭连接的内存不可获得，该函数将返回 ERR_MEM。在这种情况下，应用程序应通过确认回调函数或轮

询功能来等待并重试。如果关闭成功，该函数返回 ERR_OK。

在 tcp_close()调用后，pcb 由 TCP 代码释放其内存。

- void tcp_abort(struct tcp_pcb *pcb)

Aborts the connection by sending a RST (reset) segment to the remote host. The pcb is

deallocated. This function never fails.

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