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在i.MX RT中使用LwIP协议栈浅析

在i.MX RT中使用LwIP协议栈浅析

分类：行业动态
作者：Henry Lu
泉源：MCU加油站
宣布时间：2022-11-03 11:35
会见量：

【提要形貌】 LWIP协议与网络分层 LwIP(Light weight IP)，是一种轻量化且开源的TCP/IP协议栈，它可以在有限的RAM和ROM条件下，实现一个完整的TCP/IP 协议栈。别的，LwIP既可以移植到操作系统上运行，也可以在无操作系统的情形下自力运行。? ? TCP/IP协议栈的模子结构如下图所示，由于TCP/IP协议栈的泛起时间较早，以是没有凭证古板的7层OSI网络模子举行设计，一共只分为了4层，划分为网络接口层，网络层，传输层以及应用层，LwIP协议栈的网络模子与之类似。网络接口层主要通过双绞线，光纤，无线等方法举行网络上数据帧的发送和吸收。网络接口层将网络层的数据组装成自己特定的帧举行发送，同时也会吸收数据帧举行剖析，并将剖析事后的数据发送给网络层。? ? ?网络层认真在主机之间的通讯历程之中选择数据包的传输路径，并且在吸收到传入的数据报时会磨练其有用性，并递交给上层。? ? ?传输层主要提供应用程序之间的通讯服务，它会系统的治理两头数据之间的交互。 ? ?应用层简朴来说就是使用传输层提供的功效发送自己的数据到对方。 ? LWIP协议栈初始化在最先传输数据之前，首先要举行一系列的初始化操作，本文以i.MX RT1060 SDK中的Demo "evkmimxrt1060_lwip_udppecho_bm"为例，该代码可以通过MCUXpresso IDE举行导入。 netif_add函数用来挂载网络接口，并完成网络通讯之前的大部分初始化事情，包括PHY芯片的初始化，i.MX RT1060上ENET外设初始化，以及一些通讯历程中用到的相关数据结构的初始化。 PHY芯片的初始化是在ethernetif_phy_init之中完成，包括MDIO初始化，网口自动协商，网口毗连等操作。 PHY初始化函数以及ENET初始化函数都在ethernetif0_init函数中被挪用，并且该函数被作为一个实参传入netif_add之中并被在其中被挪用，因此netif_add不但完成了网络接口的挂载，还完成了接口相关的一系列初始化事情。别的，在举行网络接口相关初始化的同时，也完成了对一系列数据结构的初始化，此处先容一些在网络通讯历程中用到的结构体。 enet_rx_bd_struct_t, 该结构体一样平常用来界说buffer descriptor，网络接口层吸收到的数据一样平常就封装在buffer descriptor之中。结构体界说如下图所示，其中length代表buffer descriptor之中数据的长度，control之中会存储一些与buffer descriptor相关的状态信息，并且支持enhanced buffer descriptor。 enet_rx_bd_ring_t结构体，如下图所示，每一条ring都是由buffer descriptor组成的。 Ring结构体中的rxBdBase成员就是第一个buffer descriptor的地点，rxGenIdx指的是目今buffer descriptor的序号，rxRingLen指的是这条Ring中共有几个buffer descriptor。 pbuf结构体，pbuf结构体是用来形貌lwip协议栈中数据包的结构体。它是以链表的形式保存的，pbuf之中会保存指针指向下一个pubf 。由于在case之中，使用的是UDP通讯，因此还需要举行一些UDP相关的初始化设置。例如挪用udp_bind函数，对UDP控制块中的local_port,local_ip等参数举行绑定，以及挪用udp_recv在udp控制块上举行一些回调函数的绑定等等，至于什么是UDP控制块，在后面会举行先容。 LWIP网络接口层网络接口层数据吸收在udpecho demo之中是通过轮询的要领来实现数据吸收，使用的是raw/callback api, 除了这种api之外lwip还提供socket api等，不过需要操作系统的支持。在while循环中首先会去挪用ethernetif_input函数，该函数中会挪用ethernetif_linkinput函数，在ethernetif_linkinput之中又会去挪用ENET_GetRxFrame和ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数。 ? ?在ENET_GetRxFrame函数中会把网络接口中吸收到的数据搬运到RxFrame之中，然后ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数又会把RxFrame之中的数据搬运到pbufs之中，接下来就会挪用ethernet_input函数，在lwip源码之中的ethernet.c文件中被界说，主要用于无操作系统时间网络层行止置吸收到的数据帧，然后往上层递交，关于差别的数据包举行差别的处置惩罚，若是是 ARP包，则挪用etharp_input函数；若是是 IP 包，则挪用 ip4_input函数，通过这些函数将数据包递交给 IP 层处置惩罚。网络接口层数据发送在网络层发送数据时，会挪用网络接口层的ethernet_output函数，ethernet_output函数之中又会去挪用ethernetif_linkoutput函数,当数据较大需要用多个pbuf举行存储的时间，pbuf以链表的形式保存，以是需要将这些链表中的数据举行合并，如下图所示。操作完成后通过ENET_SendFrame函数来完成数据的发送；最后数据会通过网络接口传输出去。 ? LWIP网络层 IP协议 IP协议是一种经典的网络层协议，IP协议(Internet Protocol)，又称之为网际协议，IP 协议处于IP层事情，它是整个TCP/IP协议栈的焦点协议，上层协议都要依赖IP协议提供的服务，IP协议认真将数据报从源主机发送到目的主机，并通过IP地点作为唯一识别码。简朴来说，差别主机之间的IP地点是纷歧样的，在发送数据报的历程中，IP协议还可能对数据报举行分片处置惩罚，同时在吸收数据报的时间，还可能需要对分片的数据报举行重装等等。 IP协议是一种无毗连的不可靠数据报交付协议，协议自己不提供任何的过失检查与恢复机制，需要传输层协议来完成这些功效。 IP地点在TCP/IP设计历程中，设计职员为每一台主机分派一个32bit的IP地点，只有具有有用的IP地点的主机才华接入互联网中与其他主机举行通讯。 IP数据报 IP数据包一样平常由IP首部和数据组成，首部一样平常有20-60字节，其中有40字节是可选的，一样平常首部仅由20字节组成，IP数据报结构如下图所示。为了利便对IP首部举行读取或写入操作，在lwip源码之中界说了ip_hdr结构体来体现ip数据报首部。 IP层数据吸收在上文提到，关于差别的数据包举行差别的处置惩罚，若是是ARP包，则挪用etharp_input函数行止置；若是是IP包，则交给IP相关函数行止置。在udpecho demo中使用的是IPV4协议，因此，会挪用ip4_input函数。在ip4_input函数中会对ip数据报的相关字段举行磨练，例如长度，校验和，版本号等等，也会判断该数据包是否是发送给外地的，若是不是发送给外地的数据包，可能还要对其举行转发或者扬弃，若是数据报没有问题，IP层就会凭证传输层的协议类型将数据包传送到差别的入口函数之中，例如udp_input, tcp_input函数等。 IP层数据发送在传输层协议需要通过IP层来发送数据时，在上层函数之中会挪用ip4_output_if_src函数，在该函数中，又会去挪用ip4_output_if_opt_src函数，它会将传输数据封装到ip数据报之中，填写数据报之中的目的IP地点，源IP地点，协议类型等相关信息。然后再去挪用etharp_output()，它会剖析MAC地点，组装以太网帧并并发送。在etharp_output()函数之中，最终会去挪用网络接口层的相关发送函数。 LWIP传输层与应用层网络层已经通过IP协议等完成了数据报在各台主机之间传输的的功效，可是数据还没有抵达最终目的地—主机上的某个特定应用程序。 IP层通过传输层的协议将数据包递交给应用程序，常用的传输层协议有UDP协议，TCP协议等。此处以UDP协议为例，它是一种较为简朴的传输层协议，经常应用于局域网情形以及视频播放领域，以UDP为例团结SDK代码解说一下传输层是怎样实现数据交互的。 ? UDP报文在使用UDP传输数据时，它会将数据封装在UDP报文之中，在IP层又会将数据包封装在IP报文之中，在物理层又会将IP数据包封装在物理数据帧之中。一份用户数据在被发送时共履历了三次封装。 UDP相关数据结构在LWIP源码的udp.h之中，界说了报文首部数据结构以及UDP控制块。 LwIP报文首部数据结构为udp_hdr, 界说了 UDP 报文首部的各个字段, 划分为16位源端口号src, 16位目的端口号dest, 16位用户数据报总长度, 以及16位的校验和。 LwIP还界说了UDP控制块，纪录与UDP通讯的所有相关信息，如源端口号、目的端口号、源IP地点、目的IP地点以及收到数据时的回调函数等等，系统会为每一个基于UDP协议的历程建设一个UDP控制块，并且将其与对应的端口绑定，并将所有的UDP控制块用一个链表毗连起来。当UDP吸收到一个报文的时间，会去遍历链表上的所有控制块，通过端口号来找到匹配的控制块，并将数据通过回调函数转达到上层应用。 UDP报文吸收在IP层，当吸收到一个包括UDP报文的数据报时，udp_input函数就会被挪用，该函数之中举行了一些报文正当性的检测，然后凭证报文中的端口信息查找UDP控制块，最后通过UDP控制块之中的回调函数recv_udp将数据转达到应用层，若是找不到对应的端口，那么会返回一个端口不可达数据包。 UDP报文发送 UDP报文发送依赖IP层提供的服务，用户在发送数据时需要在应用程序之中挪用udp_send或者是udp_sendto,应用程序之中将用户数据填到pbuf数据区域,并将pubf作为参数传入udp_send或udp_sendto之中。 udp_send和udp_sendto之间的区别就是udp_sendto将数据发送到指定的ip地点和端口号，udp_send将数据发送到UDP控制块之中界说的ip地点和端口号。udp_send现实上也是挪用udp_sendto来举行数据的发送，最终这两个函数都是会去挪用udp_sendto_if。 dp_sendto_if函数之中会完成udp报文的组装和发送，最终会挪用Ip层的发送函数去发送报文。 ? LWIP应用层在应用层一样平常会通过挪用传输层的一些函数来编写特定的应用程序，从而实现数据的转达，在udpecho demo之中，当吸收到数据之后，在udp控制块中绑定的吸收回调函数中又会去挪用udp_sendto函数。除了上面先容的一些协议外，LWIP还支持ICMP、IGMP、PPP、DHCP等协议，并且SOCKET API以及NETCONN API使用起来越发简朴，可是RAW/Callback API的使用有助于更好的明确LWIP协议。对LWIP协议栈感兴趣的读者可自行深入相识。 ? 关注long8网站及微信公众号，相识 MCU更多信息.

在i.MX RT中使用LwIP协议栈浅析

【提要形貌】

LWIP协议与网络分层

LwIP(Light weight IP)，是一种轻量化且开源的TCP/IP协议栈，它可以在有限的RAM和ROM条件下，实现一个完整的TCP/IP 协议栈。别的，LwIP既可以移植到操作系统上运行，也可以在无操作系统的情形下自力运行。?

? TCP/IP协议栈的模子结构如下图所示，由于TCP/IP协议栈的泛起时间较早，以是没有凭证古板的7层OSI网络模子举行设计，一共只分为了4层，划分为网络接口层，网络层，传输层以及应用层，LwIP协议栈的网络模子与之类似。

网络接口层主要通过双绞线，光纤，无线等方法举行网络上数据帧的发送和吸收。网络接口层将网络层的数据组装成自己特定的帧举行发送，同时也会吸收数据帧举行剖析，并将剖析事后的数据发送给网络层。?

? ?网络层认真在主机之间的通讯历程之中选择数据包的传输路径，并且在吸收到传入的数据报时会磨练其有用性，并递交给上层。?

? ?传输层主要提供应用程序之间的通讯服务，它会系统的治理两头数据之间的交互。

? ?应用层简朴来说就是使用传输层提供的功效发送自己的数据到对方。

?

LWIP协议栈初始化

在最先传输数据之前，首先要举行一系列的初始化操作，本文以i.MX RT1060 SDK中的Demo "evkmimxrt1060_lwip_udppecho_bm"为例，该代码可以通过MCUXpresso IDE举行导入。

netif_add函数用来挂载网络接口，并完成网络通讯之前的大部分初始化事情，包括PHY芯片的初始化，i.MX RT1060上ENET外设初始化，以及一些通讯历程中用到的相关数据结构的初始化。

PHY芯片的初始化是在ethernetif_phy_init之中完成，包括MDIO初始化，网口自动协商，网口毗连等操作。

PHY初始化函数以及ENET初始化函数都在ethernetif0_init函数中被挪用，并且该函数被作为一个实参传入netif_add之中并被在其中被挪用，因此netif_add不但完成了网络接口的挂载，还完成了接口相关的一系列初始化事情。

别的，在举行网络接口相关初始化的同时，也完成了对一系列数据结构的初始化，此处先容一些在网络通讯历程中用到的结构体。

enet_rx_bd_struct_t, 该结构体一样平常用来界说buffer descriptor，网络接口层吸收到的数据一样平常就封装在buffer descriptor之中。
结构体界说如下图所示，其中length代表buffer descriptor之中数据的长度，control之中会存储一些与buffer descriptor相关的状态信息，并且支持enhanced buffer descriptor。

enet_rx_bd_ring_t结构体，如下图所示，每一条ring都是由buffer descriptor组成的。

Ring结构体中的rxBdBase成员就是第一个buffer descriptor的地点，rxGenIdx指的是目今buffer descriptor的序号，rxRingLen指的是这条Ring中共有几个buffer descriptor。

pbuf结构体，pbuf结构体是用来形貌lwip协议栈中数据包的结构体。它是以链表的形式保存的，pbuf之中会保存指针指向下一个pubf 。

由于在case之中，使用的是UDP通讯，因此还需要举行一些UDP相关的初始化设置。例如挪用udp_bind函数，对UDP控制块中的local_port,local_ip等参数举行绑定，以及挪用udp_recv在udp控制块上举行一些回调函数的绑定等等，至于什么是UDP控制块，在后面会举行先容。

LWIP网络接口层

网络接口层数据吸收

在udpecho demo之中是通过轮询的要领来实现数据吸收，使用的是raw/callback api, 除了这种api之外lwip还提供socket api等，不过需要操作系统的支持。

在while循环中首先会去挪用ethernetif_input函数，该函数中会挪用ethernetif_linkinput函数，在ethernetif_linkinput之中又会去挪用ENET_GetRxFrame和ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数。

? ?在ENET_GetRxFrame函数中会把网络接口中吸收到的数据搬运到RxFrame之中，然后ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数又会把RxFrame之中的数据搬运到pbufs之中，接下来就会挪用ethernet_input函数，在lwip源码之中的ethernet.c文件中被界说，主要用于无操作系统时间网络层行止置吸收到的数据帧，然后往上层递交，关于差别的数据包举行差别的处置惩罚，若是是 ARP包，则挪用etharp_input函数；若是是 IP 包，则挪用 ip4_input函数，通过这些函数将数据包递交给 IP 层处置惩罚。

网络接口层数据发送

在网络层发送数据时，会挪用网络接口层的ethernet_output函数，ethernet_output函数之中又会去挪用ethernetif_linkoutput函数,当数据较大需要用多个pbuf举行存储的时间，pbuf以链表的形式保存，以是需要将这些链表中的数据举行合并，如下图所示。

操作完成后通过ENET_SendFrame函数来完成数据的发送；最后数据会通过网络接口传输出去。

?

LWIP网络层

IP协议

IP协议是一种经典的网络层协议，IP协议(Internet Protocol)，又称之为网际协议，IP 协议处于IP层事情，它是整个TCP/IP协议栈的焦点协议，上层协议都要依赖IP协议提供的服务，IP协议认真将数据报从源主机发送到目的主机，并通过IP地点作为唯一识别码。简朴来说，差别主机之间的IP地点是纷歧样的，在发送数据报的历程中，IP协议还可能对数据报举行分片处置惩罚，同时在吸收数据报的时间，还可能需要对分片的数据报举行重装等等。

IP协议是一种无毗连的不可靠数据报交付协议，协议自己不提供任何的过失检查与恢复机制，需要传输层协议来完成这些功效。

IP地点

在TCP/IP设计历程中，设计职员为每一台主机分派一个32bit的IP地点，只有具有有用的IP地点的主机才华接入互联网中与其他主机举行通讯。

IP数据报

IP数据包一样平常由IP首部和数据组成，首部一样平常有20-60字节，其中有40字节是可选的，一样平常首部仅由20字节组成，IP数据报结构如下图所示。

为了利便对IP首部举行读取或写入操作，在lwip源码之中界说了ip_hdr结构体来体现ip数据报首部。

IP层数据吸收

在上文提到，关于差别的数据包举行差别的处置惩罚，若是是ARP包，则挪用etharp_input函数行止置；若是是IP包，则交给IP相关函数行止置。

在udpecho demo中使用的是IPV4协议，因此，会挪用ip4_input函数。

在ip4_input函数中会对ip数据报的相关字段举行磨练，例如长度，校验和，版本号等等，也会判断该数据包是否是发送给外地的，若是不是发送给外地的数据包，可能还要对其举行转发或者扬弃，若是数据报没有问题，IP层就会凭证传输层的协议类型将数据包传送到差别的入口函数之中，例如udp_input, tcp_input函数等。

IP层数据发送

在传输层协议需要通过IP层来发送数据时，在上层函数之中会挪用ip4_output_if_src函数，在该函数中，又会去挪用ip4_output_if_opt_src函数，它会将传输数据封装到ip数据报之中，填写数据报之中的目的IP地点，源IP地点，协议类型等相关信息。然后再去挪用etharp_output()，它会剖析MAC地点，组装以太网帧并并发送。在etharp_output()函数之中，最终会去挪用网络接口层的相关发送函数。

LWIP传输层与应用层

网络层已经通过IP协议等完成了数据报在各台主机之间传输的的功效，可是数据还没有抵达最终目的地—主机上的某个特定应用程序。

IP层通过传输层的协议将数据包递交给应用程序，常用的传输层协议有UDP协议，TCP协议等。

此处以UDP协议为例，它是一种较为简朴的传输层协议，经常应用于局域网情形以及视频播放领域，以UDP为例团结SDK代码解说一下传输层是怎样实现数据交互的。

?

UDP报文

在使用UDP传输数据时，它会将数据封装在UDP报文之中，在IP层又会将数据包封装在IP报文之中，在物理层又会将IP数据包封装在物理数据帧之中。

一份用户数据在被发送时共履历了三次封装。

UDP相关数据结构

在LWIP源码的udp.h之中，界说了报文首部数据结构以及UDP控制块。

LwIP报文首部数据结构为udp_hdr, 界说了 UDP 报文首部的各个字段, 划分为16位源端口号src, 16位目的端口号dest, 16位用户数据报总长度, 以及16位的校验和。

LwIP还界说了UDP控制块，纪录与UDP通讯的所有相关信息，如源端口号、目的端口号、源IP地点、目的IP地点以及收到数据时的回调函数等等，系统会为每一个基于UDP协议的历程建设一个UDP控制块，并且将其与对应的端口绑定，并将所有的UDP控制块用一个链表毗连起来。当UDP吸收到一个报文的时间，会去遍历链表上的所有控制块，通过端口号来找到匹配的控制块，并将数据通过回调函数转达到上层应用。

UDP报文吸收

在IP层，当吸收到一个包括UDP报文的数据报时，udp_input函数就会被挪用，该函数之中举行了一些报文正当性的检测，然后凭证报文中的端口信息查找UDP控制块，最后通过UDP控制块之中的回调函数recv_udp将数据转达到应用层，若是找不到对应的端口，那么会返回一个端口不可达数据包。

UDP报文发送

UDP报文发送依赖IP层提供的服务，用户在发送数据时需要在应用程序之中挪用udp_send或者是udp_sendto,应用程序之中将用户数据填到pbuf数据区域,并将pubf作为参数传入udp_send或udp_sendto之中。

udp_send和udp_sendto之间的区别就是udp_sendto将数据发送到指定的ip地点和端口号，udp_send将数据发送到UDP控制块之中界说的ip地点和端口号。udp_send现实上也是挪用udp_sendto来举行数据的发送，最终这两个函数都是会去挪用udp_sendto_if。

dp_sendto_if函数之中会完成udp报文的组装和发送，最终会挪用Ip层的发送函数去发送报文。

?

LWIP应用层

在应用层一样平常会通过挪用传输层的一些函数来编写特定的应用程序，从而实现数据的转达，在udpecho demo之中，当吸收到数据之后，在udp控制块中绑定的吸收回调函数中又会去挪用udp_sendto函数。

除了上面先容的一些协议外，LWIP还支持ICMP、IGMP、PPP、DHCP等协议，并且SOCKET API以及NETCONN API使用起来越发简朴，可是RAW/Callback API的使用有助于更好的明确LWIP协议。

对LWIP协议栈感兴趣的读者可自行深入相识。

?

关注long8网站及微信公众号，相识 MCU更多信息.

分类：行业动态
作者：Henry Lu
泉源：MCU加油站
宣布时间：2022-11-03 11:35
会见量：

详情

LWIP协议与网络分层

LwIP(Light weight IP)，是一种轻量化且开源的TCP/IP协议栈，它可以在有限的RAM和ROM条件下，实现一个完整的TCP/IP 协议栈。别的，LwIP既可以移植到操作系统上运行，也可以在无操作系统的情形下自力运行。

TCP/IP协议栈的模子结构如下图所示，由于TCP/IP协议栈的泛起时间较早，以是没有凭证古板的7层OSI网络模子举行设计，一共只分为了4层，划分为网络接口层，网络层，传输层以及应用层，LwIP协议栈的网络模子与之类似。

网络接口层主要通过双绞线，光纤，无线等方法举行网络上数据帧的发送和吸收。网络接口层将网络层的数据组装成自己特定的帧举行发送，同时也会吸收数据帧举行剖析，并将剖析事后的数据发送给网络层。

网络层认真在主机之间的通讯历程之中选择数据包的传输路径，并且在吸收到传入的数据报时会磨练其有用性，并递交给上层。

传输层主要提供应用程序之间的通讯服务，它会系统的治理两头数据之间的交互。

应用层简朴来说就是使用传输层提供的功效发送自己的数据到对方。

LWIP协议栈初始化

在最先传输数据之前，首先要举行一系列的初始化操作，本文以i.MX RT1060 SDK中的Demo "evkmimxrt1060_lwip_udppecho_bm"为例，该代码可以通过MCUXpresso IDE举行导入。

netif_add函数用来挂载网络接口，并完成网络通讯之前的大部分初始化事情，包括PHY芯片的初始化，i.MX RT1060上ENET外设初始化，以及一些通讯历程中用到的相关数据结构的初始化。

PHY芯片的初始化是在ethernetif_phy_init之中完成，包括MDIO初始化，网口自动协商，网口毗连等操作。

PHY初始化函数以及ENET初始化函数都在ethernetif0_init函数中被挪用，并且该函数被作为一个实参传入netif_add之中并被在其中被挪用，因此netif_add不但完成了网络接口的挂载，还完成了接口相关的一系列初始化事情。

别的，在举行网络接口相关初始化的同时，也完成了对一系列数据结构的初始化，此处先容一些在网络通讯历程中用到的结构体。

enet_rx_bd_struct_t, 该结构体一样平常用来界说buffer descriptor，网络接口层吸收到的数据一样平常就封装在buffer descriptor之中。
结构体界说如下图所示，其中length代表buffer descriptor之中数据的长度，control之中会存储一些与buffer descriptor相关的状态信息，并且支持enhanced buffer descriptor。

enet_rx_bd_ring_t结构体，如下图所示，每一条ring都是由buffer descriptor组成的。

Ring结构体中的rxBdBase成员就是第一个buffer descriptor的地点，rxGenIdx指的是目今buffer descriptor的序号，rxRingLen指的是这条Ring中共有几个buffer descriptor。

pbuf结构体，pbuf结构体是用来形貌lwip协议栈中数据包的结构体。它是以链表的形式保存的，pbuf之中会保存指针指向下一个pubf 。

由于在case之中，使用的是UDP通讯，因此还需要举行一些UDP相关的初始化设置。例如挪用udp_bind函数，对UDP控制块中的local_port,local_ip等参数举行绑定，以及挪用udp_recv在udp控制块上举行一些回调函数的绑定等等，至于什么是UDP控制块，在后面会举行先容。

LWIP网络接口层

网络接口层数据吸收

在udpecho demo之中是通过轮询的要领来实现数据吸收，使用的是raw/callback api, 除了这种api之外lwip还提供socket api等，不过需要操作系统的支持。

在while循环中首先会去挪用ethernetif_input函数，该函数中会挪用ethernetif_linkinput函数，在ethernetif_linkinput之中又会去挪用ENET_GetRxFrame和ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数。

在ENET_GetRxFrame函数中会把网络接口中吸收到的数据搬运到RxFrame之中，然后ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数又会把RxFrame之中的数据搬运到pbufs之中，接下来就会挪用ethernet_input函数，在lwip源码之中的ethernet.c文件中被界说，主要用于无操作系统时间网络层行止置吸收到的数据帧，然后往上层递交，关于差别的数据包举行差别的处置惩罚，若是是 ARP包，则挪用etharp_input函数；若是是 IP 包，则挪用 ip4_input函数，通过这些函数将数据包递交给 IP 层处置惩罚。

网络接口层数据发送

在网络层发送数据时，会挪用网络接口层的ethernet_output函数，ethernet_output函数之中又会去挪用ethernetif_linkoutput函数,当数据较大需要用多个pbuf举行存储的时间，pbuf以链表的形式保存，以是需要将这些链表中的数据举行合并，如下图所示。

操作完成后通过ENET_SendFrame函数来完成数据的发送；最后数据会通过网络接口传输出去。

LWIP网络层

IP协议

IP协议是一种经典的网络层协议，IP协议(Internet Protocol)，又称之为网际协议，IP 协议处于IP层事情，它是整个TCP/IP协议栈的焦点协议，上层协议都要依赖IP协议提供的服务，IP协议认真将数据报从源主机发送到目的主机，并通过IP地点作为唯一识别码。简朴来说，差别主机之间的IP地点是纷歧样的，在发送数据报的历程中，IP协议还可能对数据报举行分片处置惩罚，同时在吸收数据报的时间，还可能需要对分片的数据报举行重装等等。

IP协议是一种无毗连的不可靠数据报交付协议，协议自己不提供任何的过失检查与恢复机制，需要传输层协议来完成这些功效。

IP地点

在TCP/IP设计历程中，设计职员为每一台主机分派一个32bit的IP地点，只有具有有用的IP地点的主机才华接入互联网中与其他主机举行通讯。

IP数据报

IP数据包一样平常由IP首部和数据组成，首部一样平常有20-60字节，其中有40字节是可选的，一样平常首部仅由20字节组成，IP数据报结构如下图所示。

为了利便对IP首部举行读取或写入操作，在lwip源码之中界说了ip_hdr结构体来体现ip数据报首部。

IP层数据吸收

在上文提到，关于差别的数据包举行差别的处置惩罚，若是是ARP包，则挪用etharp_input函数行止置；若是是IP包，则交给IP相关函数行止置。

在udpecho demo中使用的是IPV4协议，因此，会挪用ip4_input函数。

在ip4_input函数中会对ip数据报的相关字段举行磨练，例如长度，校验和，版本号等等，也会判断该数据包是否是发送给外地的，若是不是发送给外地的数据包，可能还要对其举行转发或者扬弃，若是数据报没有问题，IP层就会凭证传输层的协议类型将数据包传送到差别的入口函数之中，例如udp_input, tcp_input函数等。

IP层数据发送

在传输层协议需要通过IP层来发送数据时，在上层函数之中会挪用ip4_output_if_src函数，在该函数中，又会去挪用ip4_output_if_opt_src函数，它会将传输数据封装到ip数据报之中，填写数据报之中的目的IP地点，源IP地点，协议类型等相关信息。然后再去挪用etharp_output()，它会剖析MAC地点，组装以太网帧并并发送。在etharp_output()函数之中，最终会去挪用网络接口层的相关发送函数。

LWIP传输层与应用层

网络层已经通过IP协议等完成了数据报在各台主机之间传输的的功效，可是数据还没有抵达最终目的地—主机上的某个特定应用程序。

IP层通过传输层的协议将数据包递交给应用程序，常用的传输层协议有UDP协议，TCP协议等。

此处以UDP协议为例，它是一种较为简朴的传输层协议，经常应用于局域网情形以及视频播放领域，以UDP为例团结SDK代码解说一下传输层是怎样实现数据交互的。

UDP报文

在使用UDP传输数据时，它会将数据封装在UDP报文之中，在IP层又会将数据包封装在IP报文之中，在物理层又会将IP数据包封装在物理数据帧之中。

一份用户数据在被发送时共履历了三次封装。

UDP相关数据结构

在LWIP源码的udp.h之中，界说了报文首部数据结构以及UDP控制块。

LwIP报文首部数据结构为udp_hdr, 界说了 UDP 报文首部的各个字段, 划分为16位源端口号src, 16位目的端口号dest, 16位用户数据报总长度, 以及16位的校验和。

LwIP还界说了UDP控制块，纪录与UDP通讯的所有相关信息，如源端口号、目的端口号、源IP地点、目的IP地点以及收到数据时的回调函数等等，系统会为每一个基于UDP协议的历程建设一个UDP控制块，并且将其与对应的端口绑定，并将所有的UDP控制块用一个链表毗连起来。当UDP吸收到一个报文的时间，会去遍历链表上的所有控制块，通过端口号来找到匹配的控制块，并将数据通过回调函数转达到上层应用。

UDP报文吸收

在IP层，当吸收到一个包括UDP报文的数据报时，udp_input函数就会被挪用，该函数之中举行了一些报文正当性的检测，然后凭证报文中的端口信息查找UDP控制块，最后通过UDP控制块之中的回调函数recv_udp将数据转达到应用层，若是找不到对应的端口，那么会返回一个端口不可达数据包。

UDP报文发送

UDP报文发送依赖IP层提供的服务，用户在发送数据时需要在应用程序之中挪用udp_send或者是udp_sendto,应用程序之中将用户数据填到pbuf数据区域,并将pubf作为参数传入udp_send或udp_sendto之中。

udp_send和udp_sendto之间的区别就是udp_sendto将数据发送到指定的ip地点和端口号，udp_send将数据发送到UDP控制块之中界说的ip地点和端口号。udp_send现实上也是挪用udp_sendto来举行数据的发送，最终这两个函数都是会去挪用udp_sendto_if。

dp_sendto_if函数之中会完成udp报文的组装和发送，最终会挪用Ip层的发送函数去发送报文。

LWIP应用层

在应用层一样平常会通过挪用传输层的一些函数来编写特定的应用程序，从而实现数据的转达，在udpecho demo之中，当吸收到数据之后，在udp控制块中绑定的吸收回调函数中又会去挪用udp_sendto函数。

除了上面先容的一些协议外，LWIP还支持ICMP、IGMP、PPP、DHCP等协议，并且SOCKET API以及NETCONN API使用起来越发简朴，可是RAW/Callback API的使用有助于更好的明确LWIP协议。

对LWIP协议栈感兴趣的读者可自行深入相识。

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