基于DWC_ether_qos的以太网驱动开发-无OS环境移植LWIP

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基于DWC_ether_qos的以太网驱动开发-无OS环境移植LWIP (qq.com)

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一.前言

前面我们实现了数据的收发,现在我们就可以移植协议栈了。LWIP是一个适合嵌入式平台的著名的轻量级协议栈,我们这一篇就来无OS环境移植LWIP,下一篇再基于RTOS移植LWIP。

二.源码

LWIP官网如下

https://savannah.nongnu.org/projects/lwip/

下载源码git clone https://git.savannah.nongnu.org/git/lwip.git

LWIP的代码可移植性非常好src下的源码完全可移植不需要任何修改,移植参考contribports下的模板即可,已经有了unix,freertos,win32的移植可参考。

三.NONEOS移植

3.1添加文件

将src复制到自己的工程路径

然后添加一个port文件夹和src并列，无OS移植就添加一个noneos子目录。

.

其中port如下，相关的文件可以从其他port下复制过来修改。

ports/

添加源文件

将src文件夹复制到自己的工程,添加源码

src/api下所有c

src/core下所有c

src/core/ipv4下所有c

src/core/ipv6下所有c

src/netif/ethernet.c，netif下还有其他很多接口实现，用到可以使用对应的，我们这里只需要使用ethernet.c

头文件路径

将目录src/include，ports/noneos/include添加到头文件包含路径。

3.2 移植文件

修改修改的文件

Ports下文件是需要修改的

ports/

lwipopts.h

配置文件，使用宏对LWIP进行配置。

Cc.h

必须位于arch目录下

Perf.h/perf.c

portethif.h/portethif.c

sys_arch.c

错误码

lwipopts.h中定义#define LWIP_PROVIDE_ERRNO 1则

src/include/lwip/errno.h中定义错误编码和变量errno。

(我们这里使用该方式)

否则cc.h中需要include 或者自己实现错误码宏定义和errno变量。

src/include/lwip/errno.h中可知，如果已经有了对应的头文件则

可以定义LWIP_ERRNO_STDINCLUDE则自动#include

否则错误头文件由LWIP_ERRNO_INCLUDE定义。

随机数产生接口

如果有stdint.h则直接使用库函数，否则自行实现

Cc.h中

#include

extern unsigned int lwip_port_rand(void);

#define LWIP_RAND() (lwip_port_rand())

portethif.c中实现

#include

uint32_t lwip_port_rand(void)

{

return (uint32_t)rand();

}

断言

不使用断言,Cc.h中定义

#define LWIP_NOASSERT 1

如果定义了LWIP_NOASSERT则LWIP_ASSERT为空

如果使用断言，没有定义LWIP_NOASSERT

则src/lib/lwip/lwip/src/include/lwip/debug.h中

#define LWIP_ASSERT(message, assertion) do { if (!(assertion)) {

LWIP_PLATFORM_ASSERT(message); }} while(0)

此时需要实现LWIP_PLATFORM_ASSERT宏,

如果没有定义LWIP_PLATFORM_ASSERT宏则默认使用printf

则src/lib/lwip/lwip/src/include/lwip/arch.h中

#define LWIP_PLATFORM_ASSERT(x) do {printf("Assertion "%s" failed at line %d in %sn",

x, __LINE__, __FILE__); fflush(NULL); abort();} while(0)

atoi

Stdlib.h中有实现，如果没有该库可以如下源码实现

/*----------------------------------------------*/

时钟

lwip/ports/noneos/sys_arch.c下实现

u32_t sys_now(void)返回mS的全局时间。

存储管理

lwip/ports/noneos/include/lwipopts.h中配置

堆管理

LWIP_RAM_HEAP_POINTER定义堆地址,必须要空间足够大。

未定义则mem.c中定义大数组ram_heap

MEM_ALIGNMENT设置堆对齐

MEM_SIZE设置堆字节大小

lwip_init->mem_init时初始化，代码位于mem.c

内存池

pbuf.c调用memp.的接口

lwip_init->memp_init时初始化，代码位于memp.c

lwip/priv/memp_priv.h中定义各个组件需要的内存池

lwip/ports/noneos/include/lwipopts.h中MEMP_NUM_xxx定义大小。

性能测试接口

lwipopts.h中如果配置LWIP_PERF宏则

arch/perf.h需要实现两个宏

PERF_START

PERF_STOP

在perf.c/perf.h中具体实现

否则这两个宏自动置空。

一个参考实现如下

Perf.h

#ifndef LWIP_ARCH_PERF_H

perf.c

#include 

可以看到指定接口执行时间打印如下

系统层接口

无OS时不需要实现相关接口

src/lib/lwip/ports/noneos/include/lwipopts.h中

#define NO_SYS 1

NO_SYS=1时不能使用socket相关接口

#define LWIP_NETCONN 0

#define LWIP_SOCKET 0

以太网收发接口相关

实现以下几个函数即可

实现初始化函数lwip_port_eth_init

在netif_add(&netif, (const ip_addr_t *)&ipaddr, (const ip_addr_t *)&netmask, (const ip_addr_t *)&gw, NULL, &lwip_port_eth_init, ðernet_input);时调用执行lwip_port_eth_init

实现low_level_output，在执行lwip_port_eth_init时绑定到回调函数

netif->linkoutput = low_level_output;

收到一包数据时调用

lwip_port_eth_input

Portethif.h

#ifndef LWIP_TAPIF_H

Portethif.c

#include 

四.测试

以下忽略了平台相关的操作,比如以太网驱动初始化等，仅保留lwip相关内容。

#include "lwip/netif.h"

收到包时调用

lwip_port_eth_input(&netif, p_data, len);

初始化与主循环

 /* 在PHY初始化后,尤其是RXC输出之后才调用,因为GMAC复位需要RXC */ 

使用网口调试工具，发送数据收到后原样返回。

五.总结

LWIP代码移植性非常好，无OS支持也非常好，移植只需要实现平台相关的配置和宏，实现网口收发接口即可。

审核编辑 黄宇