ZYNQ|LWIP协议栈学习（1）

池枣枣

已于 2024-04-10 21:20:23 修改

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文章标签：网络嵌入式硬件单片机网络协议

于 2024-04-09 23:13:18 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2301_79521562/article/details/137546962

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本文介绍了如何在XilinxZynq平台上，通过Vitis工具和LWIP库实现以太网通信，创建工程时选择了以太网和串口配置，设置了LWIP参数，并解决了因新版LWIP结构改动引发的编译错误。作者还提供了详细的步骤，如网络调试助手设置和程序代码理解，以实现UDP发送HelloWorld功能。

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一、创建vivado工程

选择以太网0，选择串口UART1，其他的端口可以根据需要选择

生成output文件，生成xsa文件

二、在vitis中设置

基于生成的xsa文件，创建vitis工程，选择lwip的包

然后配置LWIP相关的参数。可以根据米联客的教程进行修改，也可以选择Socket模式，但是一开始我先还是使用了默认的RAW API，想通过UDP协议练习发送hello world的实验来熟悉LWIP协议栈的工作过程。

创建工程以后复制代码，添加main.c文件，以及中断系统文件和user_udp.c/h文件

代码参考文章学会Zynq（14）UDP发送Hello World_xilinx sdk udp server-优快云博客

有一个需要注意的是，我使用的是vitis2021.1版本，LWIP的包用的是lwip211，编译的时候出现一个报错

在新版的 lwIP 中，struct ip_addr 被废弃了，而改为使用 ip4_addr 来表示 IPv4 地址。因此需要根据使用的LWIP版本，把结构体的名字修改一下，消除了错误。

三、网络调试助手测试

首先更改电脑的IP地址，win11系统更改IP地址的方式如下：

（1）快捷键win+R，输入control

（2）点击网络和共享中心，更改适配器设置

（3）插上网线以后，会显示以太网，然后右键属性，选择Internet 协议版本 4（TCP/IPV4），更改设置好的IP地址，按照上述程序的话，应该修改为192.168.1.100，子网掩码还是255.255.255.0

然后设置网络调试助手

主要设置左上角的部分，协议类型为UDP，主机地址设置为刚才修改的192.168.1.100

然后下载程序，选择打开，就可以在主界面收到Hello world!的信息！

四、程序代码理解

整体思路：

首先设置开发板的MAC地址，设置他的IP地址，子网掩码和网关；
初始化中断系统；
初始化LWIP库；
用 xemac_add 函数，添加网络接口；并且设置为默认接口
启动网络；
初始化udp
- 创建udp控制块（udp_new）
- 绑定本地端口（udp_bind）
- 设置远程地址（也就是电脑的IP地址）IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 1, 100);
- 连接远程地址（udp_connect）这个只有用send函数发送时需要，并且设置一个连接成功标志位，当确认成功了以后再调用发送
- 如果用sendto函数发送，就可以在这里直接申请pbuf资源，无需反复申请和释放
将MAC队列中的包传输的LwIP/IP栈中：（一定都要有这一句）xemacif_input(netif);
发送数据 udp_printf
- 如果用send函数，就先申请pbuf资源（pbuf_alloc），然后把要发送的数写到这个pbuf里面，调用udp send函数发送。最后释放pbuf（pbuf_free）——缺点是每次发送都要申请和释放一次pbuf
- 如果用sendto函数，就可以直接调用此函数发送

具体函数语句：

（1）LWIP的初始化函数

是封装好的，里面包含了很多协议的初始化函数，可以直接调用

void lwip_init();

（2）设置IP地址

这个函数用来增强代码可视性。习惯上我们用四个字节数据去表示，在这个函数当中就可以根据我们的习惯来编写，配置IP地址和网管等。

IP4_ADDR(ipaddr, a,b,c,d)

（3）添加网络接口的函数

第一个参数是 netif 指针，在lwIP中，netif（网络接口）是一个核心的结构体，它代表了一个网络接口，例如以太网接口、Wi-Fi接口等。netif 结构体用于定义和管理这些接口，使lwIP可以在多个接口上运行并进行路由决策。结构体里面通常包括：

硬件地址：例如MAC地址。
IP地址、子网掩码和网关：这些用于IP层的路由和地址决策。
状态标志：表示接口的状态，例如是否激活、是否为默认接口等。
输入和输出函数指针：这些函数用于处理从该接口接收到的数据包或向该接口发送数据包。
其他驱动特定的数据：例如用于DMA的描述符、缓冲区等。

在写程序的时候需要先定义一个这样的结构体。

存疑一下，这句看起来好奇怪？

然后紧接着的三个参数，看起来分别表示的是IP地址，子网掩码和网关

后面的两个参数是MAC地址还有一个是ETH0外设的一个参数

struct netif *xemac_add (struct netif *netif, struct ip_addr *ipaddr, struct ip_addr *netmask, struct ip_addr *gw, unsigned char *mac_ethernet_address, unsigned mac_baseaddr)