lwip协议

lwip 设置主机名称https://blog.csdn.net/weixin_39270987/article/details/112393250lwip 编程APIhttps://blog.csdn.net/qq_33559992/article/details/112616178?l

三皮仔

2688人浏览 · 2021-06-09 08:41:12

三皮仔 · 2021-06-09 08:41:12 发布

LWIP版本号

野火LwIP应用开发实战指南：基于STM32
lwIP 2.1.0 Lightweight IP stack
lwip的版本号在哪个文件里能看到？
关于LWIP几篇不错的文章分享
 LwIP应用开发实战指南
 LwIP多TCP连接问题
 lwIP TCP/IP 协议栈笔记之十： LwIP 数据流框架
 wireshark过滤表达式&wireshark捕获ftp协议分析

0.0 LWIP使用问题

Atmel AT04055: Using the lwIP Network Stack
Small TCP/IP stacks for micro controllers - Universiteit Twente
Huawei Lite OS Lw IP Developer Guide - UserManual.wiki
Developing applications on STM32Cube with LwIP TCP/IP stack
LWIP会卡在netconn_write
关于LWIP在应用中遇到的一个问题memp_malloc: out of memory in pool TCP_PCB

0.1 TCP

TCP连接的部分细节及边界情况分析
 一个完整的TCP连接
 服务端主动终止连接的情况分析
 TCP包的seq和ack号计算方法
在这里插入图片描述

0.2 Modbus-TCP

一次Modbus-TCP数据读取过程
在这里插入图片描述

/**
* @brief  modbus-tcp 初始化
* @note
* @param
* @retval None
*/
void MODBUS_TCP_init( void )
{
  eMBDisable();
  eMBTCPInit( lan_para.modbus_tcp_port );
  /**启动FreeModbus*/
  eMBEnable();

  if ( g_modbus_tcp_task_handle )
  {
    osThreadTerminate( g_modbus_tcp_task_handle );
  }

  /* Create the Modbus Process handler thread */
  osThreadDef( ModbusTcpServerConn, MODBUS_TCP_server_conn, osPriorityNormal, 0, 128 );
  g_modbus_tcp_task_handle = osThreadCreate( osThread( ModbusTcpServerConn ), NULL );
}

/**
	* @brief    MODBUS_TCP_server_conn
	*           MODBUS_TCP 服务器监听任务
	* @param    arg 任务参数
	* @return   void
*/
static void MODBUS_TCP_server_conn( void const *arg )
{
  struct netconn *conn, *newconn;
  
  err_t err;
  /* 创建一个TCP连接 */
  conn = netconn_new( NETCONN_TCP );

  if ( conn != NULL )
  {
    /* 绑定modbus端口号 */
    err = netconn_bind( conn, IP_ADDR_ANY, lan_para.modbus_tcp_port );

    if ( err == ERR_OK )
    {
      /* 进入监听模式 */
      netconn_listen_with_backlog(conn,0);
//      netconn_listen( conn );
      while ( 1 )
      {
        /* 阻塞，直到有modbus tcp 连接请求 */
        err = netconn_accept( conn, &newconn );

        if ( err == ERR_OK )
        {
          if(MODBUS_TCP_conn_count<2)
          {
            /* 连接成功，创建新的线程处理modbus tcp连接请求 */
            osThreadDef( ModbusProcessTask, MODBUS_process_task, osPriorityHigh, 0, 500 );
            osThreadCreate( osThread( ModbusProcessTask ), newconn );
          }
          else
          {
            netconn_close( newconn );
            netconn_delete( newconn );
          }
          
        }
      }
    }
  }
}

/**
  * @brief  MODBUS TCP处理程序。
  * @note   MODBUS TCP处理程序
  * @param  None
  * @retval None
  */
void MODBUS_process_task( void const *arg )
{
  struct netconn *conn;
  struct netbuf *buf;
  err_t  accept_err;
  err_t err;
  void *data;
  u16_t len;
  LWIP_UNUSED_ARG( arg );
  MODBUS_TCP_conn_count++;
  /* 当前控制端口连接 */
  conn = ( struct netconn * )arg;
  /* 开启连接保活检测 */
  ip_set_option( conn->pcb.tcp, SOF_KEEPALIVE );

  /* 阻塞，直到接收数据 */
  while ( netconn_recv( conn, &buf ) == ERR_OK )
  {
    do
    {
      /* 提取数据指针 */
      netbuf_data( buf, ( void ** )&data, &len );

      if ( lan_para.modbus_tcp_enable )
      {
        if ( len > MB_TCP_BUF_SIZE )
        {
          ucTCPRequestLen = MB_TCP_BUF_SIZE;
          memcpy( ucTCPRequestFrame, data, ucTCPRequestLen );
        }
        else
        {
          ucTCPRequestLen = len;
          memcpy( ucTCPRequestFrame, data, ucTCPRequestLen );
        }

//              MY_DEBUG_LOG("MODBUS_process_task free stack size : %u\n",(int32_t)uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL));
//              osDelay(10);
        /* 向 modbus poll发送消息 */
        xMBPortEventPost( EV_FRAME_RECEIVED );
        eMBPoll();
        err = netconn_write( conn, pucTCPResponseFrame, ucTCPResponseLen, NETCONN_COPY);

        if( ERR_OK != err )
        {
          MY_DEBUG_LOG( "netconn_write err : %u\n", err );
        }
      }
    }
    while( netbuf_next( buf ) >= 0 );

    netbuf_delete( buf );
  }

  MODBUS_TCP_conn_count--;
  netbuf_delete( buf );
  /* Close connection and discard connection identifier. */
  netconn_close( conn );
  netconn_delete( conn );
  vTaskDelete( NULL ); /* 断开连接时，删除自己 */
}

🥥 1 设置主机名称

https://blog.csdn.net/weixin_39270987/article/details/112393250

🔥 2 编程API

https://blog.csdn.net/qq_33559992/article/details/112616178?l

STM32每个系列都会有唯一的一个芯片序列号（96位bit）：

            STM32F10X 的地址是 0x1FFFF7E8 

            STM32F20X 的地址是 0x1FFF7A10

            STM32F30X 的地址是 0x1FFFF7AC

            STM32F40X 的地址是 0x1FFF7A10

            STM32L1XX 的地址是 0x1FF80050

芯片STM32F207

#define STM32_SERIAL0 (*(__IO uint32_t ) 0x1fff7a10)
#define STM32_SERIAL1 ((__IO uint32_t ) 0x1fff7a14)
#define STM32_SERIAL2 ((__IO uint32_t *) 0x1fff7a18)
读取96位的芯片ID，
MAC地址的第1字节的第8Bit(00-50-BA-…对应的00000000-01010000-10111010-…，加粗字体的Bit)标识这个地址是组播地址还是单播地址，0单播，1组播
uint32 McuSerNo[2],tmp[2];
uint8 MacAdress[6];
McuSerNo[0] = STM32_SERIAL0;
McuSerNo[1] = STM32_SERIAL1;
tmp[0] = McuSerNo[0] << 2 ;
tmp[1] = ((McuSerNo[0] >> 30) & 0x03 ) + (McuSerNo[1] << 2) & 0xfffffffc;

memcpy(MacAdress,tmp,6);

🀄3 MAC地址格式规定第一个字节为偶数（MAC地址16进制中的第一个字节第二个数一定是偶数）

在TCP/IP的架构中，MAC地址扮演着非常重要的角色。在通信中，由MAC地址标识的主机网卡，作为主机身份的硬件地址。每块网卡被生产出来后，都会有一个全球唯一的编号来标识自己，不会重复，这个编号就是MAC地址，也就是网卡的物理地址。MAC地址是由48位的二进制数组成，即6个字节。在通信中是用16进制表示的。前24位是由生产厂家向IEEE标准组织申请的厂家代码，是固定的，但是它的第八位一定是0（48位中的第8位二进制数），因为网卡的物理地址，一定是单播地址，在IPv4的环境中，区分单播和组播地址就是校检第八位的二进制数字，0代表单播地址，1代表组播地址。那么表现在16进制中第一字节第二个数字一定是个偶数（十进制概念，不知道恰不恰当）。也就是说第二个数字一定是0、2、4、6、8、A、C、E其中的一个，那么区分单播或者组播地址就简单多了。
例：6C-62-6D-26-1E-29 它的二进制：

01101100-01100010-01101101-00100110-00011110-00101001 单播：第八位为0

如果你将MAC改为：61-62-6D-26-1E-29，这样的地址是组播地址，修改不会成功。

注：我们在写程序随机生成MAC地址时，切记MAC地址16进制中的第一个字节第二个数一定是偶数。

4 TFTP

TFTP服务器的文件上传和下载速度有1MB/S左右，比FTP服务器要慢一半
理论上来说UDP传输速率会大于TCP，主要是因为TCP传输存在慢启动和用塞避免。当网络中存在冲突的时候，会大幅的降低传输速度，这个时候UDP就是抢占上来，而TCP会越来越慢。
虽然tftp是基于UDP的，ftp是基于tcp的，但是tftp的传输速度远不及tfp。tftp采用的是简单的停止等待协议，发出去的UDP包必须要等待对方的回答或者超时才能开始下一个UDP发送或者重传。而FTP只要对方有ACK表示有win空间就可以持续的发，所以FTP要比TFTP快很多。
在这里插入图片描述

5 超时设置

LwIP上的SO_RCVTIMEO选项
 Netconn receive timeout
LWIP + RTOS - 如何避免netconn永远阻塞线程？
开启连接保活（用于断网，客户端死机等问题）
TCP_TMR_INTERVAL的值会影响保活超时的时间，TCP_TMR_INTERVAL的值越大，需要的时间越长。
如果超过规定时间没有返回ACK，则netconn_recv会返回错误代码ERR_ABRT，此时可断开连接，清除占用的内存，退出任务。

#define LWIP_TCP_KEEPALIVE              1
#define TCP_KEEPIDLE_DEFAULT            5000UL//7200000UL /* Default KEEPALIVE timer in milliseconds */  
#define TCP_KEEPINTVL_DEFAULT           1000UL//75000UL   /* Default Time between KEEPALIVE probes in milliseconds */
#define TCP_KEEPCNT_DEFAULT             5U//9U        /* Default Counter for KEEPALIVE probes */
 /* 创建一个TCP连接 */
  conn = netconn_new( NETCONN_TCP );
  if ( conn != NULL )
  {
    /* 开启连接保活检测 */
    ip_set_option( conn->pcb.tcp, SOF_KEEPALIVE );
    /* 绑定modbus端口号 */
    err = netconn_bind( conn, IP_ADDR_ANY, lan_para.modbus_tcp_port );

    if ( err == ERR_OK )
    {
      /* 进入监听模式 */
//      netconn_listen_with_backlog(conn,0);
      netconn_listen( conn );
      while ( 1 )
      {
        /* 阻塞，直到有modbus tcp 连接请求 */
        err = netconn_accept( conn, &newconn );
         if ( accept_err == ERR_OK )
        {
          while ( netconn_recv( newconn, &buf ) == ERR_OK )
          {
          }
           netbuf_delete( buf );
          /* Close connection and discard connection identifier. */
          netconn_close( newconn );
          netconn_delete( newconn );
        }
       }
     }
  }

设置netconn_recv接收超时（用于清除长时间无数据发送的连接）
如果超过规定时间没有接收到数据，则netconn_recv会返回错误代码ERR_TIMEOUT，此时可断开连接，清除占用的内存，退出任务。

/* 开启接收超时功能 */
#define LWIP_SO_RCVTIMEO                1
/* 设置接收超时 */  
netconn_set_recvtimeout(conn,60000);

在这里插入图片描述

6 内存管理

opt.h
/**
 * MEM_SIZE: the size of the heap memory. If the application will send
 * a lot of data that needs to be copied, this should be set high.
 */
#if !defined MEM_SIZE || defined __DOXYGEN__
#define MEM_SIZE                        (20*1024)
#endif

mem.c
#define MEM_SIZE_ALIGNED     LWIP_MEM_ALIGN_SIZE(MEM_SIZE)
/*----- Default Value for H7 devices: 0x30044000 -----*/
#define LWIP_RAM_HEAP_POINTER 0x30044000
/**
 * Zero the heap and initialize start, end and lowest-free
 */
void
mem_init(void)
{
  struct mem *mem;

  LWIP_ASSERT("Sanity check alignment",
              (SIZEOF_STRUCT_MEM & (MEM_ALIGNMENT - 1)) == 0);

  /* align the heap */
  ram = (u8_t *)LWIP_MEM_ALIGN(LWIP_RAM_HEAP_POINTER);
  /* initialize the start of the heap */
  mem = (struct mem *)(void *)ram;
  mem->next = MEM_SIZE_ALIGNED;
  mem->prev = 0;
  mem->used = 0;
  /* initialize the end of the heap */
  ram_end = ptr_to_mem(MEM_SIZE_ALIGNED);
  ram_end->used = 1;
  ram_end->next = MEM_SIZE_ALIGNED;
  ram_end->prev = MEM_SIZE_ALIGNED;
  MEM_SANITY();

  /* initialize the lowest-free pointer to the start of the heap */
  lfree = (struct mem *)(void *)ram;

  MEM_STATS_AVAIL(avail, MEM_SIZE_ALIGNED);

  if (sys_mutex_new(&mem_mutex) != ERR_OK) {
    LWIP_ASSERT("failed to create mem_mutex", 0);
  }
}

LWIP之Memp原理
 LwIP内存分配
 LwIP常见问题FAQ（持续更新中…）
lwip编译选项
 TCP/IP协议学习(二) LWIP用户自定义配置文件解析
 LwIP configuration
LWIP v2.1.0内存管理之相关宏之间的关系
 lwip 内存池与内存堆的空间定义

7 netconn

lwIP TCP/IP 协议栈笔记之十六： NETCONN 接口编程

netconn_listen_with_backlog(conn,1);

listen函数中backlog的含义

8 FTP

FTP message format
lwip-FTP
FTP启动时，会创建一个控制连接A和一个数据连接，打开根目录后，数据连接关闭，控制连接A保持。
启动文件下载都会创建一个新的控制连接B和数据发送连接，文件传输完成后，数据连接关闭，控制连接B保持一段时间，如果没有文件传输操作，则关闭控制连接B，如果在可用时间段内，则继续使用控制连接B。
控制连接A用于目录的切换

在这里插入图片描述