Lwip 协议栈的设计与实现(NEW)lingcun
LWIP协议栈详解
LWIP协议栈详解LWIP（Lightweight IP）是一个轻量级的开源 TCP/IP 协议栈，旨在为嵌入式系统提供网络连接功能。
它非常适合资源受限的系统，如单片机和小型处理器，因为它非常小巧且具有很好的可移植性。
首先，让我们来看看LWIP的核心协议。
LWIP提供了IP协议、ARP协议、ICMP协议和UDP协议的实现。
IP协议层负责数据包的路由和分段，ARP协议层负责解析IP地址和MAC地址的映射，ICMP协议用于网络探测和错误报告，UDP协议提供简单的不可靠数据传输。
除了核心协议，LWIP还提供了一些可选的协议功能，如TCP协议和DHCP协议的实现。
TCP协议提供了可靠的数据传输，而DHCP协议用于自动获取IP地址。
LWIP的另一个重要特性是它的可移植性。
LWIP设计了一个适配层，将操作系统相关的功能与核心协议分离开来。
适配层提供了一组标准的API，操作系统只需要实现这些API就可以使用LWIP协议栈。
LWIP支持的平台非常广泛，包括常见的操作系统如Windows、Linux和FreeRTOS，以及嵌入式系统如ARM Cortex-M和Microchip PIC等。
最后，让我们来看看LWIP的应用协议扩展能力。
应用协议可以通过注册回调函数来扩展LWIP的功能。
例如，应用程序可以注册一个回调函数来处理HTTP请求，或者注册一个回调函数来处理自定义的应用层数据。
这种扩展机制使得LWIP非常灵活，可以满足各种应用需求。
总结起来，LWIP是一个轻量级的开源TCP/IP协议栈，适用于资源受限的嵌入式系统。
它将TCP/IP协议栈分为核心协议和应用协议两层，提供了IP、ARP、ICMP、UDP等核心协议的实现，并通过可移植的适配层支持各种平台。
此外，LWIP还提供了应用协议扩展的能力，通过注册回调函数来扩展功能。
无论是大型操作系统还是小型嵌入式系统，LWIP都是一个很好的选择。
LwIP协议栈的学习与应用
LwIP协议栈的学习与应用前言LWIP(Light Weight Internet Protoco1)是瑞士计算机科学院(Swedish Institute of Computer Science)AdamDunkels等人开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP／IP协议栈。
LWIP的含义是Light Weight(轻型)IP协议。
LWIP 可以移植到操作系统上，也可以在无操作系统的情况下独立运行。
LWIP TCP／IP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用。
一般它只需要几十KB的RAM和40 KB左右的ROM就可以运行，这使LWIP协议栈适合在小型嵌入式系统中使用。
第二章基础组件内存管理LwIP内存管理部分（mem.h mem.c）比较灵活，支持多种分配策略，有运行时库自带的内存分配(MEM_LIBC_MALLOC)，有内存池分配(MEM_USE_POOLS)，有动态内存堆分配，这些分配策略可以通过宏定义来更改。
在嵌入式系统里面，C运行时库自带的内存分配一般情况下很少用，更多的是后面二者，下面就这两种分配策略进行简单的分析：动态内存堆分配其原理就是在一个事先定义好大小的内存块中进行管理，其内存分配的策略是采用最快合适（First Fit[user1]）方式，只要找到一个比所请求的内存大的空闲块，就从中切割出合适的块，并把剩余的部分返回到动态内存堆中。
在分配的内存块前大约有12字节会存放内存分配器管理用的私有数据，该数据区不能被用户程序修改，否则导致致命问题。
内存释放的过程是相反的过程，但分配器会查看该节点前后相邻的内存块是否空闲，如果空闲则合并成一个大的内存空闲块。
采用这种分配策略，其优点就是内存浪费小，比较简单，适合用于小内存的管理，其缺点就是如果频繁的动态分配和释放，可能会造成严重的内存碎片，如果在碎片情况严重的话，可能会导致内存分配不成功。
对于动态内存的使用，比较推荐的方法就是分配->释放->分配->释放，这种使用方法能够减少内存碎片。
LwIP协议栈的设计与实现
TCP/IP协议栈LwIP的设计与实现Design and Implementation of the LwIPTCP/IP Stack[瑞典]Adam Dunkels著adam@sics.se翻译 焦海波marsstory99@Swedish Institute of Computer ScienceFebruary 20, 2001摘要LwIP是TCP/IP协议栈的一个实现。
它的目的是减少内存使用率和代码大小，使LwIP适用于资源受限系统比如嵌入式系统。
为了减少处理和内存需求，LwIP使用不需要任何数据复制的经过裁剪的API。
本文描述了LwIP的设计与实现。
描述了在协议栈实现中以及像内存与缓冲管理这样的子系统中使用的算法和数据结构。
本文还包括LwIP的参考手册以及使用LwIP的代码例子。
1简介最近几年，人们对计算机互联以及计算机无线网络支撑设备的兴趣一直不断的增长。
计算机逐渐与日常使用的设备无缝集成在了一起，并且价格一直在下降。
与此同时，无线网络技术比如蓝牙（Bluetooth）[HNI+98]及IEEE 802.11b WLAN[BIG+97]正逐渐的出现在人们的视野中。
这些新技术的出现，在许多诸如卫生保健、安全保密、运输及工业处理等领域提供了一个非常诱人的应用前景。
一些像传感器一类的轻便设备可以连入互联网，以便随时随地进行监控。
在过去的近十年的时间里，互联网技术被证明拥有足够的灵活性以适应不断变化的网络环境。
从原始的ARPNET一类的低速网络发展起来的互联网，发展到今天，在带宽和误码率方面拥有巨大差异的光纤连接技术已经使互联网实现了巨大的跨越。
相当多的以互联网为基础的应用技术被开发出来。
因此，未来的无线网络——使用已经存在的互联网技术成为人们的首选。
同样，互联网在全球范围内的连通性也成为了人们选择它的动机之一。
一些轻便设备，比如在身体上使用的传感器，体积小而且便宜，内部的运算及存储资源有限，因此就必须在资源受限的情况下实现及处理Internet协议。
基于LwIP的嵌入式以太网系统的设计与实现
基于LwIP的嵌入式以太网系统的设计与实现作者：胡龙腾田雨来源：《数字技术与应用》2010年第07期[摘要]针对uC/OS-II操作系统没有TCP/IP通信功能,本文给出一种将LwIP协议栈移植到 uC/OS-II的方法,使其具有TCP/IP通信功能,并通过测试,实际应用效果良好。
[关键词]uC/OS-II操作系统 TCP/IP LwIP协议[中图分类号]TP316 [文献标识码]A [文章编号]1007-9416(2010)07-0044-011 LwIP协议栈简介LwIP是瑞士计算机科学院的Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。
LwIP既可移植到操作系统上。
LwIP实现了较为完备的lP、ICMP、UDP、TCP协议,具有超时时间估计、快速恢复和重发、窗口调整等功能。
还有一个重要的特点就是协议栈只需要几十K的RAM和40K左右的ROM就可以运行,这样我们就可以在一些低端的嵌入式系统中使用LwIP协议栈。
2 uC/OS-II操作系统简介uC/OS-II是一个开源的占先式多任务的实时操作系统。
它的执行时间可确定,内核可剪裁,可移植,可固化,代码量小,这对于嵌入式有限的资源是非常重要的。
它支持x86、ARM、PowerPC、MIPS等众多体系结构,其稳定性和可用性是经过实验验证的,因此被广泛应用于各种嵌入式设备中。
3 LwIP协议栈移植到uC/OS-II操作系统的实现方法整个嵌入式系统主要由ARM微处理器、网卡芯片、网络设备驱动、lwip、uC/OS-II和应用程序组成。
LwIP在设计时就充分考虑了移植的问题,因此把与操作系统、硬件、编译器相关的部分都放在源码的/src/arch目录下,所以我们主要修改这目录里面的文件。
3.1 编写和CPU及编译器相关的头文件这些头文件包括cc.h、cpu.h、perf.h等,在这里都定义了和使用的CPU以及编译器相关的内容,如数据类型,存储模式的选择等。
基于LwIP的嵌入式以太网系统的设计与实现
基于LwIP的嵌入式以太网系统的设计与实现近几年来，随着嵌入式系统的不断发展和普及，基于LwIP的嵌入式以太网系统的设计与实现日益受到关注。
本文将对这方面的内容进行探讨。
LwIP是一个轻量级的TCP/IP协议栈，它可以将TCP/IP协议栈移植到嵌入式系统中，使嵌入式系统可以与其他计算机进行通信，实现网络互联。
在实现基于LwIP的嵌入式以太网系统时，需要对以下几个方面进行设计与实现：首先，要进行网络驱动程序的开发。
网络驱动程序是嵌入式以太网系统与硬件之间的接口程序，它负责将数据从硬件读取到系统内存中，或将数据从系统内存传输到硬件中发送。
开发驱动程序时需要了解硬件的详细信息和寄存器的使用方法，同样也需要根据LwIP的特点进行适当的优化。
以太网驱动程序开发中需要注意对底层协议的支持，因为以太网是数据链路层的一种实现方式。
其次，需要实现TCP/IP协议栈。
协议栈是网络通信过程中维护连接、传输数据、确保可靠性的核心算法，也是LwIP的核心功能。
根据协议栈中的不同层次，LwIP由链路层、网络层、传输层和应用层四层协议组成。
详细的实现步骤包括建立数据结构，定义接口函数，实现各个协议的处理函数等。
接着，还需要实现应用程序。
应用程序是基于协议栈，为用户提供数据服务的高层接口程序，实现诸如网络配置、数据传输和数据接收等功能。
最后，进行系统综合测试和调试。
在系统开发的过程中，进行测试和调试是很必要的步骤。
需要针对不同的操作系统进行测试，并根据测试结果进行问题分析和解决。
总的来说，基于LwIP的嵌入式以太网系统设计与实现并不容易，需要深入理解LwIP的实现原理、网络性能优化的技术、硬件设备的详细信息和操作系统的细节。
然而，这种设计实现还是具有很多优势的，能够大大提高嵌入式系统与外界互联的能力，增强系统的可靠性和适用性。
lwip 编程方式
lwip 编程方式
LWIP（Light Weight IP）是一个轻量级的 TCP/IP 协议栈，它提供了一种简单而高效的方式来实现网络通信功能。
下面是一些常见的 LWIP 编程方式：
1. 初始化协议栈：在使用 LWIP 之前，需要先初始化协议栈。
这可以通过调用`lwip_init()` 函数来完成。
该函数会初始化各种网络模块，并设置网络参数。
2. 创建套接字：通过调用 `socket()` 函数，可以创建不同类型的套接字，如 TCP、UDP 套接字等。
套接字用于表示网络通信的端点。
3. 绑定套接字：使用 `bind()` 函数将套接字绑定到指定的本地地址和端口。
4. 连接或监听：对于 TCP 连接，可以使用 `connect()` 函数建立与远程主机的连接；对于服务器端，可以使用 `listen()` 函数监听指定端口上的连接请求。
5. 发送和接收数据：通过 `send()` 和 `recv()` 函数，分别用于发送和接收数据。
6. 关闭套接字：在完成通信后，使用 `close()` 函数关闭套接字，释放相关资源。
7. 处理网络事件：LWIP 提供了回调机制来处理网络事件，如连接建立、数据接收等。
可以注册相应的回调函数来执行特定的操作。
这只是 LWIP 编程的一些基本方式，实际应用中可能会涉及更多的细节和功能。
此外，LWIP 还提供了其他高级特性，如 IP 地址配置、DHCP、DNS 等。
具体的编程方式和使用方法可以参考 LWIP 的官方文档和示例代码。
lwip协议栈源码详解
lwip协议栈源码详解lwIP（lightweight IP）是一个轻量级的开源TCP/IP协议栈，它被广泛应用于嵌入式系统中。
lwIP协议栈源码的详细解析对于理解其内部原理和实现机制具有重要意义。
本文将对lwIP协议栈源码进行详细解析，帮助读者深入了解lwIP的工作原理和实现细节。
lwIP协议栈源码主要包括核心协议栈、网络接口、协议实现、应用接口等部分。
核心协议栈包括IP、ICMP、UDP、TCP等协议的实现，网络接口包括以太网、WiFi等网络接口的驱动程序，协议实现包括DHCP、DNS、SNMP等协议的实现，应用接口包括Socket API等应用层接口的实现。
首先，我们来看核心协议栈的实现。
lwIP协议栈采用了事件驱动的设计，通过回调函数的方式处理网络事件。
在核心协议栈中，IP协议负责数据包的路由和转发，ICMP协议负责处理网络错误消息，UDP和TCP协议负责数据的传输和可靠性保证。
lwIP协议栈通过轻量级的设计和实现，使得其在资源有限的嵌入式系统中也能够高效运行。
其次，网络接口的实现也是lwIP协议栈源码中的重要部分。
网络接口的实现包括网络接口的初始化、数据包的发送和接收、中断处理等。
不同的网络接口需要实现相应的驱动程序，以适配不同的硬件平台。
lwIP协议栈提供了通用的网络接口API，使得用户可以方便地移植和扩展网络接口的实现。
另外，协议实现部分包括了一些常用的网络协议的实现，如DHCP协议用于动态获取IP地址、DNS协议用于域名解析、SNMP协议用于网络管理等。
这些协议的实现为嵌入式系统的网络连接和管理提供了重要支持。
最后，应用接口部分包括了Socket API的实现。
Socket API是应用程序与网络协议栈之间的接口，通过Socket API，应用程序可以方便地进行网络通信。
lwIP协议栈提供了对标准Socket API的支持，使得基于lwIP的应用程序可以方便地移植和开发。
总的来说，lwIP协议栈源码详解涉及了核心协议栈、网络接口、协议实现、应用接口等多个方面。
LWIP协议栈的分析和设计
LWIP协议栈的分析和设计LWIP（轻量级IP）协议栈是一个基于嵌入式系统设计的开源TCP/IP协议栈，它具有高度的可移植性和灵活性。
在分析和设计LWIP协议栈时，我们需要考虑以下几个方面：架构设计、模块功能、代码实现等。
首先，LWIP协议栈的架构设计非常重要。
它采用了分层的设计结构，将整个协议栈分为多个模块，每个模块负责处理不同的功能。
整个架构可以分为三层：网络层、传输层和应用层。
网络层包括IP协议、ARP协议和ICMP协议等，主要负责网络地址分配、路由选择和数据包转发等功能。
传输层包括TCP协议和UDP协议等，主要负责可靠的数据传输和提供对应用层的接口。
应用层包括HTTP协议、FTP协议和DHCP协议等，主要负责各种应用程序的数据传输。
其次，每个模块的功能需要进行详细的分析。
例如，在网络层中，IP协议负责将数据包从源主机发送到目的主机。
它需要实现IP地址分配、路由选择和数据包转发等功能。
在传输层中，TCP协议负责提供可靠的数据传输。
它需要实现三次握手、拥塞控制和重传等机制。
在应用层中，HTTP协议负责进行超文本传输。
它需要实现URL解析、数据传输和页面呈现等功能。
然后，我们需要进行代码实现的设计。
在LWIP协议栈中，每个模块的代码都可以独立实现。
这样可以提高代码的可读性和可维护性。
同时，可以根据实际需求选择需要的模块进行组合。
例如，如果只需要实现一个简单的网络通信功能，可以只选择TCP/IP协议和网络驱动层进行实现，其他模块可以根据实际需求进行添加。
最后，我们需要考虑LWIP协议栈的可移植性和灵活性。
作为一个嵌入式系统的TCP/IP协议栈，它需要能够适应不同的硬件平台和操作系统。
因此，在设计代码时应该考虑到这一点，保持代码的可移植性。
同时，LWIP协议栈也应该具备灵活性，能够根据不同的应用场景进行配置和定制。
总结起来，对于LWIP协议栈的分析和设计，我们需要考虑架构设计、模块功能和代码实现等方面。
lwip各层协议栈详解
竭诚为您提供优质文档/双击可除lwip各层协议栈详解篇一：lwip协议栈源码分析lwip源码分析-----caoxw1lwip的结构lwip（lightweightinternetprotocol）的主要模块包括：配置模块、初始化模块、netif模块、mem（memp）模块、netarp模块、ip模块、udp模块、icmp模块、igmp模块、dhcp模块、tcp模块、snmp模块等。
下面主要对我们需要关心的协议处理进行说明和梳理。
配置模块：配置模块通过各种宏定义的方式对系统、子模块进行了配置。
比如，通过宏，配置了mem管理模块的参数。
该配置模块还通过宏，配置了协议栈所支持的协议簇，通过宏定制的方式，决定了支持那些协议。
主要的文件是opt.h。
初始化模块：初始化模块入口的文件为tcpip.c，其初始化入口函数为：voidtcpip_init(void(*initfunc)(void*),void*arg) 该入口通过调用lwip_init()函数，初始化了所有的子模块，并启动了协议栈管理进程。
同时，该函数还带有回调钩子及其参数。
可以在需要的地方进行调用。
协议栈数据分发管理进程负责了输入报文的处理、超时处理、api函数以及回调的处理，原型如下：staticvoidtcpip_thread(void*arg)netif模块：netif模块为协议栈与底层驱动的接口模块，其将底层的一个网口设备描述成协议栈的一个接口设备（netinterface）。
该模块的主要文件为netif.c。
其通过链表的方式描述了系统中的所有网口设备。
netif的数据结构描述了网口的参数，包括ip地址、mac 地址、link状态、网口号、收发函数等等参数。
一个网口设备的数据收发主要通过该结构进行。
mem（memp）模块：mem模块同一管理了协议栈使用的内容缓冲区，并管理pbuf结构以及报文的字段处理。
主要的文件包括mem.c、memp.c、pbuf.c。
基于LWIP的嵌入式网络系统设计和实现
基于LWIP的嵌入式网络系统设计和实现from /gykz/2011/1222/article_9221.html2011-12-22 14:49:31 来源:电子产品世界ARM（Advanced RISC Machines）是目前在嵌入式领域里应用最广泛的RISC 微处理器结构，以低成本、低功耗、高性能的特点占据了嵌入式系统应用领域的领先地位，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场。
S3C2410 芯片是由韩国 SAMSUNG 公司推出的基于 ARM920T 核的通用处理器，是为应用于小型掌上设备嵌入式系统应用而提供的微控制解决方案。
SMDK2410 开发板是 SAMSUNG 公司推出的基于此芯片的示例板，其网络部分使用的是 CS8900A 芯片。
鉴于ARM 处理器多方面的优势，现在已有多款操作系统实现了对其的支持，包括Linux、VxWork、WinCE、C/OS-II 等。
其中C/OS-II 以其源码公开、代码精简（全部仅 6000 余行），高效稳定，移植性好，可裁剪等特点，正在不断扩大影响力。
但是，？C/OS-II 只提供了基本的操作系统功能，例如进程调度、同步、进程通信等，却不提供一般操作系统都提供的如文件系统、网络等功能，一定程度上限制了其使用。
LWIP是开放源代码的独立TCP/IP协议栈，由瑞士计算机科学院的 Adam unkels 等开发，其目的是在支持比较完整的TCP/IP协议的基础上减少代码尺寸，同时减少对存储器的使用量，并且其移植接口简洁清晰，便于添加入其它操作系统中。
本文以SMDK2410开发板为硬件平台，构建了一个以C/OS-II和LWIP为基础的软件系统，并给出了一个在该系统上的网络服务应用程序，从而实现了一个完整的嵌入式网络系统。
1 整体介绍本嵌入式系统体系结构如图1所示，在最终运行于SMDK2410开发板上的软件实际上包含五部分，分别是：硬件初始化程序、用户应用程序、C/OS-II操作系统、LWIP网络协议栈、CS8900A网卡驱动程序：由于各部分相对的独立性，为了能使其协同工作，要实现各个模块之间的接口，这需要做五部分的工作编写SMDK2410开发板初始化代码，在系统启动后初始化硬件，为软件提供运行环境。
LWIP协议栈的分析和设计
---《计算机网络与控制》论文LWIP协议栈的分析摘要近些年来，随着互联网和通讯技术的迅猛发展，除了计算机之外，大量的嵌入式设备也需求接入网络。
目前，互联网中使用的通讯协议基本是TCP/IP协议族，可运行于不同的网络上，本文研究的就是嵌入式TCP/IP协议栈LWIP。
文章首先分析了LWIP的整体结构和协议栈的实现，再介绍协议栈的内存管理，最后讲解协议栈应用程序接口。
关键词: 嵌入式系统;协议；LWIP；以太网AbstractWith the rapid development of internet and communication technology, Not only computers but also embeded equipments are need to connect networks. At present, the basic communication protocol using in internet is TCP/IP, it can run in different network. This paper analyses the Light-Weight TCP/IP. The process model of a protocol implementation and processing of every layer are described first, and then gives the detailed management of Buffer and memory. At last, a reference lwIP API is given.Key words: Embedded System, Protocol, Light weight TCP/IP,Ethernet引言近期互联网络硬件、软件的迅猛发展，使得网络用户呈指数增长，在使用计算机进行网络互联的同时，各种家电设备、仪器仪表以及工业生产中的数据采集与控制设备在逐步地走向网络化，以便共享网络中庞大的信息资源。
lwip协议栈详解
lwip协议栈详解
lwIP（lightweight IP）是一个轻量级的开源TCP/IP协议栈，它专为嵌入式系统
设计，占用资源少，运行效率高。
本文将对lwIP协议栈进行详细解析，包括其特点、结构、功能和应用场景等方面的内容。
lwIP协议栈具有以下几个显著特点，首先，它是一个轻量级的协议栈，占用资
源少，适合于嵌入式系统；其次，lwIP采用事件驱动的设计，能够有效地利用系
统资源，提高系统的响应速度；最后，lwIP支持多种网络接口和协议，包括TCP、UDP、IP、ICMP等，可以灵活地应用于各种网络环境中。
lwIP协议栈的结构主要包括核心协议层、网络接口层和应用层三个部分。
核心
协议层包括IP层、TCP层和UDP层，负责处理网络数据包的传输和路由；网络接
口层负责与硬件设备进行交互，包括以太网驱动、Wi-Fi驱动等；应用层则提供了
常用的网络应用接口，如HTTP、FTP等。
在实际应用中，lwIP协议栈可以广泛应用于各种嵌入式系统中，如工业控制系统、智能家居设备、物联网设备等。
它可以帮助开发人员快速搭建起一个稳定、高效的网络通信环境，实现设备之间的数据交换和远程控制。
总的来说，lwIP协议栈是一款功能强大、灵活性高的轻量级TCP/IP协议栈，
适用于各种嵌入式系统。
它的设计精巧，性能优越，可以帮助开发人员快速搭建起一个稳定、高效的网络通信环境。
希望本文对lwIP协议栈有所帮助，谢谢阅读！。
LwIP协议栈源码详解
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老衲五木出品
1 移植综述
如果你认为所谓的毅力是每分每秒的“艰苦忍耐”式的奋斗，那这是一种很不足的心理 状态。毅力是一种习惯，毅力是一种状态，毅力是一种生活。看了这么久的代码觉得是不是 该写点东西了，不然怎么对得起某人口中所说的科研人员这个光荣称号。初见这如山如海的 代码，着实看出了一身冷汗。现在想想其实也不是那么难，那么多革命先辈经过 N 长时间 才搞出来的东东怎么可能让你个毛小子几周之内搞懂。我见到的只是冰川的一小角，万里长 征的一小步，九头牛身上的一小毛…再用某人的话说，写吧，昏写，瞎写，胡写，乱写，写 写就懂了。
LWIP 的设计者为像我这样的懒惰者提供了详细的移植说明文档，当然这还不够，他们 还尽可能的包揽了大部分工作，懒人们只要做很少的工作就功德圆满了。纵观整个移植过程， 使用者需要完成以下几个方面的东西：
首先是 LWIP 协议内部使用的数据类型的定义，如 u8_t，s8_t，u16_t，u32_t 等等等等。 由于所移植平台处理器的不同和使用的编译器的不同，这些数据类型必须重新定义。想想， 一个 int 型数据在 64 位处理器上其长度为 8 个字节，在 32 位处理器上为 4 个字节，而在 16 位处理器上就只有两个字节了。因此这部分需ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ使用者根据处理器位数和和使用的编译器的 特点来编写。所以在 ARM7 处理器上使用的 typedef unsigned int u32_t 移植语句用在 64 位处 理器的移植过程中那肯定是行不通的了。
这篇文章覆盖了 LwIP 协议大部分的内容，但是并不全面。它主要讲解了 LwIP 协议最重 要也是最常被用到的部分，包括内存管理，底层网络接口管理，ARP 层，IP 层，TCP 层，API 层等，这些部分是 LwIP 的典型应用中经常涉及到的。而 LwIP 协议的其他部分，包括 UDP， DHCP,DNS,IGMP,SNMP,PPP 等不具有使用共性的部分，这篇文档暂时未涉及。
LWIP协议栈架构与设计解析
LWIP协议栈架构与设计解析LWIP（Light Weight IP）是一个用于嵌入式系统的开源TCP/IP协议栈。
它是为了解决嵌入式设备资源有限、内存受限等问题而设计的，具有轻量化、灵活、易于移植等特点。
下面将对LWIP协议栈的架构与设计进行解析。
1.LWIP的架构（1）网络接口层：网络接口层提供了与硬件驱动程序交互的接口，通过这一层实现数据包的发送和接收。
LWIP提供了一个网络设备抽象层，可以方便地适配不同的硬件接口。
（2）核心协议层：核心协议层实现了常用的协议，如IP协议、TCP协议和UDP协议等。
这一层主要负责数据包的分组、转发和重传等功能，保证了数据的可靠传输。
（3）应用层：应用层提供了常用的网络应用协议，如HTTP、FTP等。
LWIP的应用层实现可以根据需求进行选择和配置。
（4）操作系统适配层：操作系统适配层是LWIP与操作系统之间的接口，主要负责处理操作系统的相关任务，如内存管理、线程调度等。
LWIP可以支持不同的操作系统，如RTOS（实时操作系统）和裸机系统。
2.LWIP的设计（1）内存管理：LWIP使用动态内存管理，可以根据需要分配和释放内存。
它提供了两种内存池：PBUF（包缓冲区）和RAW（原始数据）。
PBUF用于存储网络数据包，RAW用于存储应用程序数据。
这种内存管理方式可以根据需求进行调整，以适应不同的内存限制。
（2）事件驱动机制：LWIP基于事件驱动的模型，利用回调函数来处理网络事件。
这种机制能够充分利用系统资源，并且可以灵活地处理网络事件。
当一个事件发生时，LWIP会调用相应的回调函数进行处理。
（3）可配置性：LWIP具有灵活的配置选项，可以根据需要打开或关闭相应的功能。
用户可以根据具体应用的需求进行配置，以达到最佳的性能和资源使用效率。
（4）高度移植性：LWIP的代码结构清晰、模块化，实现了与操作系统和硬件无关的设计。
它提供了一组通用的API，可以方便地在不同的平台上进行移植和定制。
lwip协议栈源码详解说明
lwip协议栈源码详解说明 1、LWIP的结构 lwip是瑞典计算机科学院（SICS）的Adam Dunkels 开发的⼀个⼩型开源的TCP/IP协议栈。
实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM 的占⽤。
LWIP（Light weight internet protocol）的主要模块包括：配置模块、初始化模块、Ne TI f模块、mem（memp）模块、netarp模块、ip模块、udp模块、icmp 模块、igmp模块、dhcp模块、tcp模块、snmp模块等。
下⾯主要对我们需要关⼼的协议处理进⾏说明和梳理。
配置模块： 配置模块通过各种宏定义的⽅式对系统、⼦模块进⾏了配置。
⽐如，通过宏，配置了mem 管理模块的参数。
该配置模块还通过宏，配置了协议栈所⽀持的协议簇，通过宏定制的⽅式，决定了⽀持那些协议。
主要的⽂件是opt.h。
初始化模块： 初始化模块⼊⼝的⽂件为tcpip.c，其初始化⼊⼝函数为： void tcpip_init（void （* initfunc）（void *）， void *arg） 该⼊⼝通过调⽤lwip_init（）函数，初始化了所有的⼦模块，并启动了协议栈管理进程。
同时，该函数还带有回调钩⼦及其参数。
可以在需要的地⽅进⾏调⽤。
协议栈数据分发管理进程负责了输⼊报⽂的处理、超时处理、API函数以及回调的处理，原型如下： sta TI c void tcpip_thread（void *arg） Ne TI f模块： Ne TI f模块为协议栈与底层驱动的接⼝模块，其将底层的⼀个⽹⼝设备描述成协议栈的⼀个接⼝设备（net interface）。
该模块的主要⽂件为netif.c。
其通过链表的⽅式描述了系统中的所有⽹⼝设备。
Netif的数据结构描述了⽹⼝的参数，包括IP地址、MAC地址、link状态、⽹⼝号、收发函数等等参数。
⼀个⽹⼝设备的数据收发主要通过该结构进⾏。
lwip内存分配算法
lwIP内存分配算法lwIP（lightweight IP）是一个轻量级的开源TCP/IP协议栈，适用于嵌入式系统。
在lwIP中，内存分配算法是一个重要的部分，它决定了系统的性能和稳定性。
本文将详细介绍lwIP内存分配算法的原理和实现。
1. 内存管理的重要性在嵌入式系统中，内存资源通常非常有限。
因此，有效地管理内存是至关重要的。
lwIP作为一个轻量级的协议栈，需要在有限的内存资源下实现TCP/IP协议的各种功能。
为了提高内存的利用率和系统的性能，lwIP采用了一些特殊的内存分配算法。
2. 内存池管理lwIP使用了内存池管理的方式来分配和管理内存。
内存池是一个预先分配好的内存区域，被划分为多个大小相等的内存块。
每个内存块的大小是固定的，通常是2的幂次方。
内存池的大小和内存块的大小可以根据系统需求进行调整。
内存池管理的优点是可以提高内存分配的效率和降低内存碎片。
由于内存块的大小是固定的，分配一块内存只需要简单地从内存池中取出一个内存块，不需要进行复杂的内存搜索和分配算法。
而且，释放内存也非常简单，只需要将内存块放回内存池即可。
3. 内存分配算法在lwIP中，有两种主要的内存分配算法：固定大小分配算法和动态大小分配算法。
3.1 固定大小分配算法固定大小分配算法是指将内存池划分为多个固定大小的内存块。
每个内存块都有相同的大小，通常是2的幂次方。
这种算法适用于需要频繁分配和释放大小相同的内存的场景。
固定大小分配算法的实现非常简单。
首先，将内存池划分为多个大小相等的内存块。
然后，使用一个位图来标记每个内存块的使用情况。
当分配内存时，从位图中找到一个未被使用的内存块，并标记为已使用。
当释放内存时，将对应的位图标记为未使用。
固定大小分配算法的优点是内存分配和释放非常高效，不会产生内存碎片。
但是，它对于不同大小的内存需求无法很好地支持，且存在内存浪费的问题。
3.2 动态大小分配算法动态大小分配算法是指根据内存需求的大小动态地分配内存。
Lwip 协定的设计与实现
Lwip 協定的設計與實現（中文版）摘要LWIP是TCP/IP協定的一種實現。
LWIP的主要目的是減少記憶體的使用量和程式碼的大小，使LWIP適合應用於小的、資來源有限的處理器如嵌入式系統。
為了減少處理器和記憶體要求，lwIP可以透過不需任何資料複製的API進行裁減。
本文敘述了lwIP的設計與實現。
敘述了協定實現及子系統中所使用的算法和資料結構如記憶體和緩衝管理系統。
還封包括LWIP API的參考手冊和使用LWIP 的一些程式碼例子。
目錄1 Introduction ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................1 2 Protocol layering ....................................................................................................................................................................................................1 3 Overview ........................................................................................................................................................................................................................2 4 Process model ............................................................................................................................................................................................................2 5 The operating system emulation layer ..............................................................................................................................................3 6 Buffer and memory management 6 Buffer and memory management.............................................................................................................................................................................................................. .. (3)6.1 Packet buffers －pbufs (3)6.2 Memory management............................................................................................5 7 Network interfaces 7 Network interfaces................................................................................................................................................................................................................................... ................5 8 IP processing 8 IP processing.. (7)8.1 Receiving packets (7)8.2 Sending packets (7)8.3 Forwarding packets (8)8.4 ICMP processing .................................................................................................8 9 UDP processing 9 UDP processing................................................................................................................................................................................................................................................................................ .. (8)10 TCP processing 10 TCP processing.............................................................................................................................................................................................................................................................................. ..................9 10.1 Overview (9)10.2 Data structures..................................................................................................10 10.3 Sequence number calculations...............................................................................12 10.4 Queuing and transmitting data...............................................................................12 10.4.1 Silly window avoidance (13)10.5 Receiving segments (13)10.5.1 Demultiplexing (13)10.5.2 Receiving data................................................................................................14 10.6 Accepting new connections . (14)10.7 Fast retransmit (14)10.8 Timers (14)10.9 Round-trip time estimation (15)10.10Congestion control............................................................................................15 11 Interfacing the stack ..........................................................................................1515 12 Application Program Interface 12 Application Program Interface................................................................................................................................................................................................................ . . (1616)12.1 Basic concepts (16)12.2 Implementation of the API................................................................................... 17 13 Statistical code analysis .......................................................................................1717 13.1 Lines of code (18)13.2 Object code size (19)14 Performance analysis 14 Performance analysis................................................................................................................................................................................................................................................... ..................2020 15 API reference 15 API reference............................................................................................................................................................................................................................................................................... . ..................2121 15.1 Data types. (21)15.1.1 Netbufs........................................................................................................21 15.2 Bu®er functions (21)15.2.1 netbuf new() (21)15.2.2 netbuf delete()................................................................................................21 15.2.3 netbuf alloc(). (22)15.2.4 netbuf free()..................................................................................................22 15.2.5 netbuf ref() (22)15.2.6 netbuf len()................................................................................................... 23 15.2.7 netbuf data()................................................................................................. 23 15.2.8 netbuf next(). (23)15.2.9 netbuf ¯rst() (24)15.2.10 netbuf copy() (24)15.2.11 netbuf chain()...............................................................................................24 15.2.12 netbuf fromaddr()..........................................................................................24 15.2.13 netbuf fromport().......................................................................................... 25 16 Network connection functions .. (2525)16.0.14 netconn new() (25)16.0.15 netconn delete() (25)16.0.16 netconn type()...............................................................................................25 16.0.17 netconn peer().............................................................................................. 25 16.0.18 netconn addr()............................................................................................. 26 16.0.19 netconn bind()............................................................................................. 26 16.0.20 netconn connect(...........................................................................................26 16.0.21 netconn listen() (26)16.0.22 netconn accept()............................................................................................26 16.0.23 netconn recv()..............................................................................................27 16.0.24 netconn write().............................................................................................28 16.0.25 netconn send()..............................................................................................29 16.0.26 netconn close().............................................................................................30 17 BSD socket library ..............................................................................................................................................................................................................................3030 17.1 The representation of a socket. (30)17.2 Allocating a socket ............................................................................................30 17.2.1 The socket() call (30)17.3 Connection setup (31)17.3.1 The bind() call................................................................................................31 17.3.2 The connect() call........................................................................................... 31 17.3.3 The listen() call. (32)17.3.4 The accept() call (32)17.4 Sending and receiving data...................................................................................33 17.4.1 The send() call ..............................................................................................33 17.4.2 The sendto() and sendmsg() calls ........................................................................34 17.4.3 The write() call.............................................................................................. 34 17.4.4 The recv() and read() calls.................................................................................35 17.4.5 The recvfrom() and recvmsg() calls......................................................................36 18 Code examples ..................................................................................................................................................................................................3636 18.1 Using the API . (36)18.2 Directly interfacing the stack................................................................................ 39 Bibliography . (4141)1 序論序論在過去的幾年裡，人們對電腦互連和電腦無線互連支援設備的興趣不斷的增長，計算機逐漸與日常使用的設備緊密結合，並且價格不斷下降。
LWIP协议栈架构与设计解析
LWIP协议栈及接口提取Version 1.02012/06/20版本历史目录一、LWIP介绍 (5)二、LWIP源码分析 (7)1．LWIP协议栈的架构 (7)2．各个文件夹介绍 (9)3．模块及源文件介绍 (13)三、LWIP协议栈处理数据流程 (26)四、接口提取 (28)一、LWIP介绍首先说明一下，这篇文档的主要目的是提取网络发送和接收数据的函数接口。
然后用我们自己的驱动网卡的接口函数替代程序中的接口。
如果对LWIP协议栈本身没什么兴趣的，可以跳过第一、二、三章，直接阅读第四章，使用我们的接口代替第四章的接口就行了。
写第一、二、三章的主要目的是为了方便理解数据的发送和接收在LWIP协议栈中是如何进行处理的。
这便于我们理解提取出来的接口。
LWIP是瑞典计算机科学院开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码的轻量级的TCP/IP协议栈。
传统的，或者说是典型的TCP/IP协议族的设计都是按照分层的思想来设计的。
这样设计有个好处，就是每层相对于其他层独立，代码方便理解。
缺点就是，每层之间进行数据交互的时候必须要进行复制，而数据的复制是很耗时的，这就降低了实时性。
LWIP采用了一种不同的设计方式来实现TCP/IP协议族。
LWIP各层之间没有明显的界限，各层之间都可以访问到共享在内存中的数据。
因为各层都可以访问共享内存，所以这就避免了内存复制产生的性能损失。
但是并不是说LWIP就没有分层的概念了。
只不过LWIP各层都是逻辑意义上的层。
每个协议都以模块的形式被实现。
而这些模块就共同组成了LWIP整体。
下面一章将分析LWIP的源码，结合源码介绍这些模块。
了解各个协议是怎么通过模块被实现的。
其中这里最主要的是TCP协议模块的实现。
TCP协议在LWIP协议栈中占得比例最大，有将近一半的代码是专门用来实现TCP协议的。
所以重点会分析TCP 协议。
并且无线音频项目采用的也是TCP协议传输数据。
LWIP逻辑上被分为四个层：应用层，传输层，网络层和网络接口层。
面向设备监控的LwIP协议栈扩展设计
面向设备监控的LwIP协议栈扩展设计面向设备监控的LwIP协议栈扩展设计摘要：针对远程设备监控中数据传输速度慢、传输距离有限、无法监控设备网络状态等问题，提出一种基于改进轻型IP协议栈(LwIP)的设备监控方案。
在嵌入式ARM硬件平台和μC/OS-Ⅱ软件平台基础上，采用LwIP协议栈实现了监控终端网络通信功能。
通过扩展LwIP 中因特网信报控制协议(ICMP)模块中的报文应答机制，完成了对ICMP数据报文的监听和处理，以达到对远端设备的实时监控。
实验结果证明了设计方案的可行性和实用性。
关键词：LwIP；设备监控；STM32F207；ICMP设备监控系统可获得设备的工作环境参数和设备运行状况，对确保设备安全正常运行、充分发挥设备效能、提高企业经济效益有极其重要的作用[1]。
目前已有许多企业构建了设备监控系统，但大部分是通过RS232、RS485和CAN总线等协议进行通信，不仅在数据传输距离和传输速度上有很大限制，而且无法直接接入互联网，无法满足信息化条件下对企业生产作业管理的要求[2]。
本文将结合嵌入式技术和网络技术，设计一种远程设备监控方案，保证设备工作状态的准确采集和快速传递，同时辅助工作人员实现对现场设备的及时维护与管理。
瑞士计算机科学院的Adam Dunkels等开发了一套用于嵌入式系统的TCP/IP协议栈-LwIP，这是一种既可以移植到操作系统上，又可以独立运行的轻型嵌入式TCP/IP协议栈，其主要特点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少了对RAM的占用[2-3]。
LwIP作为一种嵌入式网络协议栈，具有相对齐全的功能，并提供一套非常完善的内存管理方法，适合在32位的低端嵌入式系统中使用。
在综合考虑设计成本和稳定性等多方面因素后，本文在32位ARM处理器 STM32F207和嵌入式实时操作系统μC/OS-II组成的软硬件平台上移植和改进LwIP 协议栈，从而实现了对远端设备的监控与管理。
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Lwip 协议栈的设计与实现（中文版）Swedish Institute of Computer ScienceFebruary 20, 2001作者：Adam Dunkels adam@sics.se 翻译：果农(QQ:10205001)核桃(QQ:329147)佳旭(QQ:3232253)整理：佳旭(QQ:3232253)本文为QQ群ARM TCPIP LCD（群号：10988210）版权所有未经作者许可不得用于商业用途摘要LWIP是TCP/IP协议栈的一种实现。
LWIP的主要目的是减少存储器利用量和代码尺寸，使LWIP适合应用于小的、资源有限的处理器如嵌入式系统。
为了减少处理器和存储器要求，lwIP 可以通过不需任何数据拷贝的API进行裁减。
本文叙述了lwIP的设计与实现。
叙述了协议实现及子系统中所使用的算法和数据结构如存储和缓冲管理系统。
还包括LWIP API的参考手册和使用LWIP 的一些代码例子。
目录1 Introduction (1)2 Protocol layering (1)3 Overview (2)4 Process model (2)5 The operating system emulation layer (3)6 Buffer and memory management...................................................................... (3)6.1 Packet buffers －pbufs (3)6.2 Memory management (5)7 Network interfaces........................................................................................ .. (5)8 IP processing (7)8.1 Receiving packets (7)8.2 Sending packets (7)8.3 Forwarding packets (8)8.4 ICMP processing (8)9 UDP processing............................................................................................ (8)10 TCP processing.......................................................................................... (9)10.1 Overview (9)10.2 Data structures (10)10.4 Queuing and transmitting data (12)10.4.1 Silly window avoidance (13)10.5 Receiving segments (13)10.5.1 Demultiplexing (13)10.5.2 Receiving data (14)10.6 Accepting new connections (14)10.7 Fast retransmit (14)10.8 Timers (14)10.9 Round-trip time estimation (15)10.10Congestion control (15)11 Interfacing the stack (15)12 Application Program Interface...................................................................... .. (16)12.1 Basic concepts (16)12.2 Implementation of the API (17)13 Statistical code analysis (17)13.1 Lines of code (18)13.2 Object code size (19)14 Performance analysis................................................................................. (20)15 API reference........................................................................................... (21)15.1 Data types (21)15.1.1 Netbufs (21)15.2 Bu®er functions (21)15.2.1 netbuf new() (21)15.2.2 netbuf delete() (21)15.2.3 netbuf alloc() (22)15.2.4 netbuf free() (22)15.2.5 netbuf ref() (22)15.2.6 netbuf len() (23)15.2.7 netbuf data() (23)15.2.8 netbuf next() (23)15.2.9 netbuf ¯rst() (24)15.2.10 netbuf copy() (24)15.2.11 netbuf chain() (24)15.2.12 netbuf fromaddr() (24)15.2.13 netbuf fromport() (25)16 Network connection functions (25)16.0.14 netconn new() (25)16.0.15 netconn delete() (25)16.0.16 netconn type() (25)16.0.17 netconn peer() (25)16.0.18 netconn addr() (26)16.0.19 netconn bind() (26)16.0.20 netconn connect( (26)16.0.21 netconn listen() (26)16.0.22 netconn accept() (26)16.0.23 netconn recv() (27)16.0.24 netconn write() (28)16.0.25 netconn send() (29)16.0.26 netconn close() (30)17 BSD socket library (30)17.1 The representation of a socket (30)17.2 Allocating a socket (30)17.2.1 The socket() call (30)17.3 Connection setup (31)17.3.1 The bind() call (31)17.3.3 The listen() call (32)17.3.4 The accept() call (32)17.4 Sending and receiving data (33)17.4.1 The send() call (33)17.4.2 The sendto() and sendmsg() calls (34)17.4.3 The write() call (34)17.4.4 The recv() and read() calls (35)17.4.5 The recvfrom() and recvmsg() calls (36)18 Code examples (36)18.1 Using the API (36)18.2 Directly interfacing the stack (39)Bibliography (41)1 序论在过去的几年里，人们对计算机互连和计算机无线互连支持设备的兴趣不断的增长，计算机逐渐与日常使用的设备无缝结合，并且价格不断下降。
同时，无线网络技术如Bluetooth [HNI+98] 和 IEEE 802.11b WLAN [BIG+97]不断显现。
这也在一些领域譬如医疗保健、安全保卫、交通运输、加工业等引起了许多新引人入胜的情节。
小的设备如传感器能被联入现有的网络如全球因特网，并可以在任何地方对其进行监控。
在过去的几年里，互联网技术证明自己具有足够的灵活性来合并不断改变的网络的环境。
与当初为低速网络譬如ARPANET网而产生的互联网相比，今天的大范围连接的互联网技术在带宽和误码率方面都与原来有着巨大的差异。
由于互联网的大量应用，把将来的无线互连网络应用于现有的互连网络将会给我们带来巨大的收益。
并且，大面积互连的互联网也是一强劲趋势。
自从人们经常对像传感器这样的小设备有小的物理外形和便宜的价格的要求，实现一较少的处理和存储要求的互连协议就成为必须解决的问题。
本文描述了一种称为LWIP的小到足以满足最小系统要求的TCP/IP协议栈的设计与实现。
本文结构如下编排：第2，3和4部分对lwIP栈作一个概述，第5部分叙述操作系统模拟层，第6部分叙述缓存和存储管理。
第7部分介绍lwIP抽象的网络接口，第8，9，和10部分叙述IP，UDP，和TCP协议的实现。
第11和12部分叙述怎样与lwIP进行接口并介绍lwIP API。
第13和14部分分析了实现过程。
最后，15部分提供了lwIP API用户参考手册，17和18部分展示了多种代码例子。
2 协议分层（Protocol layering）TCP/IP协议被设计为分层结构，各协议层分别解决通信问题的一部份。
这一分层对于协议的设计、实现可起一个指导作用，各个协议可分开实现。
然而协议严格的按分层结构来实现，各层之间的通讯可能会导致总体性能的降低 [[Cla82a] 。
为克服这些问题, 协议的某些内部方面可传达给其它协议共享，但必须注意，保证只有那些重要信息才在各层共享。
尽管底层协议或多或少可以进行交叉存取，大部分TCP/IP协议，还是在应用层协议与底层协议之间进行严格的区分。
在大部分操作系统中，底层协议被作为与应用层程序具有通讯接口的操作系统内核的一部分。
应用程序被看作是TCP/IP协议的抽象，网络通讯与进程间通讯或者文件I/O只有很小的差别。
这意味着，因为应用程序不知道被底层协议所使用的缓冲机制，它不能利用缓冲机制对经常使用的数据进行缓冲。
同样，当应用程序发送数据时，在数据被网络代码处理前，必须把这些数据从应用程序存储区被拷贝到内部缓冲区。