TCP/IP協(xié)議棧應

LwIP接口及編程指LwIP，RAW摘LwIP在無操作系統(tǒng)支持環(huán)境下的API函數(shù)介紹及編程應用。首先，介紹了RAWAPI的特點及優(yōu)缺點，然后逐個介紹了LwIP提供的所有的RAWAPI函數(shù)，修訂歷修改了UDP服務器的程序。因為作為服務器的主機并不一定參數(shù)中獲取了客戶機的IP地址及端等信息。銷售與服務網(wǎng)絡（一廣州周立功單片機發(fā)地址：廣州市天河北路689號光大銀行12樓F4：510630 ：

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銷售維修目TOC\o"1-2"\h\z\u簡 RAWAPI參考手 簡介——回調(diào)函 應用程序狀態(tài)設置函 建立TCP連接函 TCP數(shù)據(jù)發(fā)送函 TCP數(shù)據(jù)接收函 應用程序輪詢工作原理及相關(guān)函 關(guān)閉與中止連接的函 底層TCP接 UDP接口函 應用程序?qū)?UDP服務器通信實 UDP客戶端通信實 TCP客戶端通信實 工程技術(shù)筆 ?2008GuangzhouZHIYUANElectronics 簡low-level"core"/"callback"or"raw"——低水平的、基于回調(diào)函數(shù)的API（后面直接稱RAWhigher-level"sequential"——高水平的、連續(xù)的API（后面直接稱sequentialLwIP棧編程的時候，sequentialAPIBSD質(zhì)上講，TCP/IP協(xié)議棧的通信過程是驅(qū)動的，因此，TCP/IP的代碼和用戶應用程序的下面，這篇文檔的剩余部分我們來討論RAWAPI，關(guān)于sequentialAPI的編程使用方法作使用RAWAPI進行TCP/IP編程，可以使應用程序的代碼和TCP/IP協(xié)議棧的代碼很好地結(jié)合起來。程序的執(zhí)行機制是以回調(diào)函數(shù)為基礎(chǔ)的驅(qū)動的，同時回調(diào)函數(shù)也是被TCP/IP代碼直接調(diào)用的。TCP/IP代碼和應用程序的代碼運行在同一個線程里面。sequentialRAWAPI接口函數(shù)不僅在程序代碼的執(zhí)行時間上更快，而且在運行中它也占用更少的和RAM都較小的嵌入式系統(tǒng)中，這也是我們優(yōu)先考慮采用的方法。API我們可以同時采用。實際上，sequential就是一種利用RAWAPI來實現(xiàn)的一種屬于協(xié)議本體的應用程序RAWAPI簡介程序的執(zhí)行是靠回調(diào)函數(shù)來驅(qū)動的。每一個回調(diào)函數(shù)也只不過是一個能夠直接被TCP/IP代碼調(diào)用的普通的C語言函數(shù)。每一個回調(diào)函數(shù)的調(diào)用都是傳遞一個當前連接UDP或TCP的狀態(tài)。另外，為了使應用程序有一個明確的執(zhí)行狀態(tài)，回調(diào)函數(shù)的指定是可編程的，并且是獨立于TCP/IP狀態(tài)之外的。該函數(shù)用于傳遞給應用程序的具體狀態(tài)，在控制塊標志建立以后調(diào)用，即在函數(shù)tcp_new()(請見表2.2)調(diào)用之后才能調(diào)用，該函數(shù)的詳細描述請見表2.12.1函數(shù)voidtcp_arg(structtcp_pcb*pcb,voidpcb：當前TCParg：需要傳遞給回調(diào)函數(shù)的參無TCP連接函sequentialAPIBSDsocketAPI都非常相似。一個新的TCP連接的標志(實質(zhì)上是一個協(xié)議控制塊-PCB)tcp_new()函數(shù)來創(chuàng)建。連接創(chuàng)建后，該PCB可以進入狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)接收的連接信號，也可以直接連接另外一個主機。函數(shù)的詳細描述請見表2.2。2.2函數(shù)建立一個新的連接標志structtcp_pcb無 正常建立了連接標志，返回建立的NULL：新的pcb內(nèi)存不可該函數(shù)用戶綁定本地的P地址和端，用戶可以將其綁定在一個任意的本地P地址tc_2.2。表2.3函數(shù)綁定本地IPerr_ttcp_bind(structtcp_pcb*pcb,structip_addr*ipaddr,u16_t 準備綁定的連接，類似于BSD標準中的port：綁定的本地端。注意：千萬不要和其它的應用程序產(chǎn)ERR_OK：正確地綁定了指定的連 指定的端已經(jīng)綁定了接，產(chǎn)生當一個正在請求的連接被接收時，由tcp_accept()(請見表2.7)函數(shù)指定的回調(diào)函數(shù)將會被調(diào)用。當然，在調(diào)用本函數(shù)前，必須首先調(diào)用函數(shù)tcp_bind()(2.3)來綁定一個本地的IP地址和端。該函數(shù)的詳細描述請見表2.4。2.4函數(shù)structtcp_pcb*tcp_listen(structtcp_pcbpcb:返回一個新的連接標志pcb，它作為一個參數(shù)傳遞給將要被分派的函數(shù)。這樣做的原因是處于狀態(tài)的連接一般只需要較小的內(nèi)存，于是函數(shù)tcp_listen()就會收回原始連接的NULL：狀態(tài)的連接的內(nèi)存塊不可用時，返回NULL。如果這樣的話，作為參數(shù)傳遞給函tcp_listen()的pcb所占用的內(nèi)存將不能夠被分配通過參數(shù)backlog來實現(xiàn)的。要使用該函數(shù)，需要在配置文件lwipopts.h中設置TCP_LISTEN_BACKLOG=1。該函數(shù)的詳細描述請見表2.5。2.5函數(shù)structtcp_pcb*tcp_listen_with_backlog(structtcp_pcb*pcb,u8_t backlog:限制隊列中連接的數(shù)pcb:返回一個新的連接標志pcb，它作為一個參數(shù)傳遞給將要被分派的函數(shù)。這樣做的原因是處于狀態(tài)的連接一般只需要較小的內(nèi)存，于是函數(shù)tcp_listen()就會收回原始連接的NULL：狀態(tài)的連接的內(nèi)存塊不可用時，返回NULL。如果這樣的話，作為參數(shù)傳遞給函tcp_listen()的pcb所占用的內(nèi)存將不能夠被分這個函數(shù)通常在“accept”的回調(diào)函數(shù)中被調(diào)用。它允許LwIP去執(zhí)行一些內(nèi)務工作，2.6函數(shù)通知LwIPvoidtcp_accepted(structtcp_pcb 無當處于的連接與一個新來的連接連接上后，該函數(shù)指定的回調(diào)函數(shù)將被調(diào)用。通常在tcp_listen()(請見表2.4)函數(shù)調(diào)用之后調(diào)用。該函數(shù)的詳細描述請見表2.7。表2.7函數(shù)voidtcp_accept(structtcp_pcberr_terr))pcb：指定一個處于狀態(tài)的連無請求參數(shù)pcb指定的連接連接到主機，并發(fā)送打開連接的最初的SYN段。函數(shù)調(diào)用connected函數(shù)來設置相應的參數(shù)err。該函數(shù)的詳細描述請見表2.8。表2.8函數(shù)err_ttcp_connect(structtcp_pcbu16_tport,err_t(*connected)(voiderr_terr)) 指定接ipaddr：指定連接主機的IP地 ERR_MEM：當SYN段的內(nèi)存不可用時，即連接沒有成功建ERR_OK：當SYN被正確地時，即連接成功建TCP數(shù)據(jù)發(fā)送函據(jù)放入到發(fā)送隊列，由協(xié)議內(nèi)核來決定發(fā)送。發(fā)送隊列中可用字節(jié)的大小可以通過函數(shù)tcp_sndbuf()來重新獲得。使用這個函數(shù)的一個比較恰當?shù)姆椒ㄊ且院瘮?shù)tcp_sndbuf()返回的2.9函數(shù)發(fā)送TCPerr_ttcp_write(structtcp_pcbu16_tlen,u8_tcopy) 了文件lwipoptsh中定義的上限(即最大值)，則函數(shù)tcp_write()調(diào)用失敗，返ERR_MEMERR_OK：數(shù)據(jù)被正確地放入到發(fā)送隊列中，返回tcp_sent該函數(shù)用于設定主機成功接收到數(shù)據(jù)后調(diào)用的回調(diào)函數(shù)，通常也在函tcp_listen()(請見表2.4)之后調(diào)用。該函數(shù)的詳細描述請見表2.102.10函數(shù)voidtcp_sent(structtcp_pcberr_t(*sent)(voidu16_tlen))pcb：指定一個與主機相連接的連接sent：指定主機成功地接收到數(shù)據(jù)后調(diào)用的回調(diào)函數(shù)?！發(fā)en”作為參數(shù)傳遞給回調(diào)函數(shù)，給無TCP數(shù)據(jù)接收函TCP數(shù)據(jù)的接收是基于回調(diào)函數(shù)的，當新的數(shù)據(jù)到達時，應用程序指定的回調(diào)函數(shù)將會被調(diào)用。當應用程序接收到數(shù)據(jù)后，它必須立即調(diào)用tcp_recved()來指示接收數(shù)據(jù)的tcp_recv表2.11函數(shù)voidtcp_recv(structtcp_pcberr_t(*recv)(voidstructpbuf*p,err_tpcb：指定一個與主機相連接的連接recv：指定當新的數(shù)據(jù)接收到時調(diào)用的回調(diào)函數(shù)。該回調(diào)函數(shù)可以通過傳遞一個NULL的pbuf結(jié)便LwIP內(nèi)核可以保存該結(jié)構(gòu)，從而等待以后處理無表2.12函數(shù)voidtcp_recved(structtcp_pcb*pcb,u16_tpcb：指定一個與主機相連接的連接len：獲取接收到的數(shù)據(jù)的長度無當連接是空閑的時候(也就是說沒有數(shù)據(jù)發(fā)送與接收)，LwIP將會通過一個回調(diào)函數(shù)來函數(shù)tcp_write()。用的回調(diào)函數(shù)。該函數(shù)的詳細描述請見表2.13。表2.13函數(shù)voidtcp_poll(structtcp_pcberr_t(*poll)(void*arg,structtcp_pcb*tpcb),u8_tinterval)pcb：指定接poll鐘兩次。把參數(shù)“interval”設置為10意味著應用程序?qū)⒚?秒鐘輪詢一次。無2.14函數(shù)關(guān)閉一個指定的TCP連接，調(diào)用該函數(shù)后，TCP代碼將會釋放(刪除)pcberr_ttcp_close(structtcp_pcbpcb：指定一個需要關(guān)閉的連接ERR_OK：連接正常關(guān)是不會失敗的，它一定能完成中止的目的。該函數(shù)的詳細描述請見表2.15。通過函數(shù)tcp_err()(請見表2.16)來完成。2.15函數(shù)中止一個指定的連接voidtcp_abort(structtcp_pcbpcb：指定一個需要關(guān)閉的連接無數(shù)的詳細描述請見表2.16。2.16函數(shù)voidtcp_err(structtcp_pcbvoid(*err)(void*arg,err_tpcb：指定需要處理的發(fā)送錯誤的連接 指定發(fā)送錯誤時調(diào)用的回調(diào)函數(shù)。因為pcb結(jié)構(gòu)可能已經(jīng)被刪除了，所以在處理錯誤的回調(diào)函數(shù)中pcb參數(shù)不可能傳遞進來。無TCP必須被在調(diào)用其他的TCP函數(shù)之前被首先調(diào)用。另外，在系統(tǒng)正常運行的過程中，兩個定時器函數(shù)tcp_fasttmr()和tcp_slowtmr必須以固定的時間間隔有規(guī)律地被調(diào)用。函數(shù)tcp_fasttmr()應該每TCP_FAST_INTERVAL毫秒被調(diào)用一次,而函數(shù)tcp_slowtmr()應該每ERVAL都在文件tcp.h中定義)UDP接口函UDPTCPUDP接口將會非請見表2.17。2.17函數(shù)UDP通信的UDP控制塊structudp_pcb無2.17)調(diào)用之后，當不需要該網(wǎng)絡連接來通信了，就需要將其刪除，以釋放該連接(pcb)所占用的資源。該函數(shù)的詳細描述請見表2.18。2.18函數(shù)刪除并釋放掉一個voidudp_remove(structudp_pcbpcb：指定要刪除的連接無該函數(shù)用戶綁定本地的IP地址和端，用戶可以將其綁定在一個任意的本地IP地址上，它也只能在函數(shù)udp_new()(請見表2.17)調(diào)用之后才能調(diào)用。該函數(shù)的詳細描述請見表2.19函數(shù)為指定的連接綁定本地IPerr_tudp_bind(structudp_pcbu16_tport)pcb：指定接ipaddr：綁定的本地IP地址。如果為IP_ADDR_ANY，則將連接綁定到所有的本地IPERR_OK：正確地綁定了指定的連 指定的端已經(jīng)綁定了接，產(chǎn)生號。該函數(shù)的詳細描述請見表2.20。2.20函數(shù)err_tudp_connect(structudp_pcbu16_tport)pcb：指定接(pcb)ipaddr：設置連接的主機IP地址port：設置連接的主機ERR_OK：正確連接到主其它值：LwIP了連接的地址。該函數(shù)的詳細描述請見表2.21。2.21函數(shù)關(guān)閉參數(shù)“pcb”指定的連接,同函數(shù)udp_connect()voidudp_disconnect(structudp_pcbpcb：指定要刪除的連接無該函數(shù)使用UDP協(xié)議發(fā)送pbufp指向的數(shù)據(jù)。在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時調(diào)用，發(fā)送后，該pbuf該函數(shù)的詳細描述請見表2.22。2.22函數(shù)UDP協(xié)議發(fā)送pbufperr_tudp_send(structudp_pcb*pcb,structpbufpcb：指定發(fā)送數(shù)據(jù)的連接p：包含需要發(fā)送數(shù)據(jù)的pbufudp_connect()指定的將會被刷新。該函數(shù)的詳細描述請見表2.23。2.23函數(shù)向具有指定的IP地址和端主機發(fā)送UDP數(shù)err_tudp_sendto(structudp_pcbstructpbufu16_tdst_port)pcb：指定發(fā)送數(shù)據(jù)的連接(pcb) 包含需要發(fā)送數(shù)據(jù)的pbuf鏈dst_ip：發(fā)送數(shù)據(jù)的主機IP地dst_port：發(fā)送數(shù)據(jù)的主機同函數(shù)udp_send()遞進主機的IP地址、端及接收到的數(shù)據(jù)等信息。該函數(shù)的詳細描述請見表2.24表2.24函數(shù)voidudp_recv(structudp_pcbvoid(*recv)(void*arg,structudp_pcb*upcb,structpbuf*p,u16_tport),void 指定接 指定數(shù)據(jù)包接收到時的回調(diào)recv_arg：傳遞給回調(diào)函數(shù)的無#define#define#define 以太網(wǎng)控制器的物理地址,即MAC地//以太網(wǎng)通信的IP#define //上一章我們介紹了LwIP的一些比較底層的RAWAPI函數(shù)，這一章使用這些函數(shù)來進行簡#define#define#define 以太網(wǎng)控制器的物理地址,即MAC地//以太網(wǎng)通信的IP#define //注意：本章的所有程序都Luminary公司生產(chǎn)的群星系列單片機，在EK-LM3S6965評UDP服務器通信實無連接 不基于連接來傳輸數(shù)據(jù)不可靠：UDPUDP傳送的數(shù)據(jù)是不可靠的，只有報頭的校驗和，計算方法與IP數(shù)據(jù)報的校驗和計算方法相同。分段：UDPLwIP的RAWAPI提供了較底層的UDP接口函數(shù)。這些函數(shù)與BSD標準的Sockets相比雖較寶貴的嵌入式系統(tǒng)中，這通常我們的首選。況且，這些函數(shù)的編程思想是和BSD標準的UDP協(xié)議通信的數(shù)據(jù)收發(fā)。源代碼如程序3.1所示。程序3.1UDP服務器通信實例代voidvoidUDP_Receive(void*arg,structudp_pcb*upcb,structpbuf*p,structip_addr*addr,u16_t{structip_addrdestAddr=if(p!=/*獲 主機IP地/*初始化LwIP協(xié)議棧，包括軟件{;}{/*{/*}/*}void{structudp_pcbUdpPcb=/*建立UDP通信的控制塊 /*綁定本地IP/*}int{}設置數(shù)據(jù)接收時的回調(diào)函數(shù)UDP_Receive()UDP_Receive()就是在數(shù)據(jù)接收時的回調(diào)函數(shù)。當有UDP數(shù)據(jù)接收到時，該函數(shù)如果p不為空，說明數(shù)據(jù)被正確地接收，這時我們再將數(shù)據(jù)發(fā)送回去。UDP客戶端通信實

3.1UDP行一定的處理，將數(shù)據(jù)保存在pbuf結(jié)構(gòu)中，才能夠發(fā)送。程序?qū)崿F(xiàn)代碼如程序3.2所程序3.2UDP客戶端通信實例代voidvoidDelay(unsignedlong/*利用循環(huán)產(chǎn)生一定的延時{while(--ulVal!=0}conststaticint8UDPData[]="LwIPUDP客戶端在Luminary微控制器上的測試\r\n";intmain(){structudp_pcbstructip_addrstructpbufp=p->payload=(voidUdpPcb=綁定本地IP{ }}本程序給出的是P客戶端通信的主函數(shù)。程序運行后，首先，初始化硬件，初始化L協(xié)議棧，之后就可以正常調(diào)用L的WP函數(shù)了。P通信的建立和上節(jié)的pupupuf_alocpbupbualoc(3.1將要發(fā)送的數(shù)據(jù)存放在uf結(jié)構(gòu)中了，數(shù)據(jù)在f中就是它的數(shù)據(jù)項palod。之后，就表3.1函數(shù)分配一個指定類型(例如一個PBUF_POOL鏈表)structpbuf*pbuf_alloc(pbuf_layeru16_tpbuf_typesize：pbuf->payload的長度，即pbuftype：該參數(shù)決定怎樣以及在那個區(qū)分配pbuf結(jié)構(gòu)，具體如下PBUF_RAM：為pbuf分配一塊相當大的緩沖區(qū)內(nèi)存，它同時包含了協(xié)議頭。PBUF_ROMpbufROM而只能定義PBUF_REF。程里面。如果pbuf在隊列中，那么就應該以緩沖區(qū)的方式來它。PBUF_POOL：作為一個鏈表來分 pbuf，并且分配時應該在初始化函數(shù)pbuf_init()中pbuf：分配了內(nèi)存的pbuf1025端口上建立一個UDP連接。點擊連接按鈕后，在接收數(shù)據(jù)框中，可看到發(fā)送的數(shù)據(jù)，如圖3.2所示。WEB服務器實

3.2UDPTCPTCP/IPTCP的分量。TCP是基于IP數(shù)據(jù)幀的傳輸，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。TCP具有以下特點：TCP連接中斷過雙向傳輸：TCP2個邏輯管道，一收一發(fā)。數(shù)據(jù)可以同時進行收和發(fā)，TCP報頭包含傳出數(shù)據(jù)和確認輸入數(shù)據(jù)的序列號?？煽總鬏敚篢CPTCP報頭的序列號和確認號都是以字節(jié)為單位確定的。TCP不知道所傳輸?shù)淖止?jié)流的內(nèi)容流控制：TCP協(xié)議中還規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁靠刂?，防止堵塞。在?shù)據(jù)傳輸?shù)碾p方而雙方的接收緩沖區(qū)都是獨立的，也不會溢出。應用層數(shù)據(jù)分段：TCP建立連接時，雙方都交換可接收的最大段，如果接收到一對一傳輸：TCP協(xié)議實現(xiàn)一對一通LwIP的RAWAPI提供了較底層的TCP接口函數(shù)。這些函數(shù)與BSD標準的Sockets相比雖較寶貴的嵌入式系統(tǒng)中，這通常我們的首選。況且，這些函數(shù)的編程思想是和BSD標準的個WEB服務器。源代碼如程序3.3所示。程序3.3WEB服務器實例代constconststaticuint8這里是LwIPTCP在LuminaryCortex-M3conststaticuint8http_html_hdr[]="HTTP/1.1200OK\r\nContent-type:/*******************這是一個回調(diào)函數(shù)，當一個TCP段到達這個連接時會被調(diào)用staticerr_thttp_recv(void*arg,structtcp_pcb*pcb,structpbuf*p,err_t{if(p!={/*發(fā)送http/*發(fā)送http /*釋放該TCP}err=return/*}staticerr_thttp_accept(void*arg,structtcp_pcb*pcb,err_terr