基于rt-thread+lwip分析数据是怎么从网卡芯片接收数据到pbuf的(lwip源码解析一)

本文详细介绍了在STM32F207+DP83848平台上,基于rt-thread和lwip如何接收网络数据并将其传递给LWIP内核的过程。文章讨论了DMA的初始化、接收和发送缓冲区的设置,以及中断处理中数据如何通过邮箱进入LWIP的pbuf。最后,概述了根据接收到的数据长度动态分配pbuf的步骤。

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LWIP是嵌入式设备的网络微协议,基本上实现了标准的TCP/IP的功能,它没有项标准的TCP/IP协议那样有很严格的分层。主要原因是由于嵌入式设别的资源有限,所以避免了每层的COPY动作,在不同层之间是之间共用同一内存操作。那么下面我们来介绍下数据到底是怎么从网卡接收,然后吧数据交给协议处理的:

首先说明下,我用的平台是STM32F207+DP83848平台的,lwip1.4.1

1、首先我们初始化网卡,这里涉及的是硬件上面的配置,在这里就不做详细说明。在配置好了后,我们需要初始化相关参数。由于我们的STM32F207用的是DMAPHY那里获取数据,然后也是通过DMA把发送的数据送到PHY。所以在这里我们首先需要初始化好DMA的数据接收缓存和发送缓存。

1-1.在这里我们需要知道这两个全局变量:

ETH_DMADESCTypeDef  *DMATxDescToSet;//发送缓冲区指针,指向当前发送数据的首地址。

ETH_DMADESCTypeDef  *DMARxDescToGet;//接收缓冲区指针,指向当前接收缓冲区的首地址。

结构体成员变量如下:

typedef struct  {
  __IO uint32_t   Status;                /*!< Status */
  uint32_t   ControlBufferSize;     /*!< Control and Buffer1, Buffer2 lengths */
  uint32_t   Buffer1Addr;           /*!< Buffer1 address pointer */
  uint32_t   Buffer2NextDescAddr;   /*!< Buffer2 or next descriptor address pointer */
/* Enhanced ETHERNET DMA PTP Descriptors */
#ifdef USE_ENHANCED_DMA_DESCRIPTORS//这个红没有打开,所以我们只关心上面几个变量
  uint32_t   ExtendedStatus;        /* Extended status for PTP receive descriptor */
  uint32_t   Reserved1;             /* Reserved */
  uint32_t   TimeStampLow;          /* Time Stamp Low value for transmit and receive */
  uint32_t   TimeStampHigh;         /* Time Stamp High value for transmit and receive */
#endif /* USE_ENHANCED_DMA_DESCRIPTORS */
} ETH_DMADESCTypeDef;

首先来讲解下发送缓冲区:由于rt-thread用到的是一个两维数组做为发送数据的缓冲区,而且是把这个二维数组做成了一个环形的链表,这个就是在初始化需要完成的事情。

下面具体看代码实现:

void ETH_DMATxDescChainInit(ETH_DMADESCTypeDef *DMATxDescTab, uint8_t* TxBuff, uint32_t TxBuffCount)
{
  uint32_t i = 0;
  ETH_DMADESCTypeDef *DMATxDesc;
  /* Set the DMATxDescToSet pointer with the first one of the DMATxDescTab list */
  DMATxDescToSet = DMATxDescTab;//首先是把数组DMATxDescTab的首地址传入
  /* Fill each DMATxDesc descriptor with the right values */   
  for(i=0; i < TxBuffCount; i++)//这个for循环就是把数据缓冲区形成一个单项链表
  {
    /* Get the pointer on the ith member of the Tx Desc list */
    DMATxDesc = DMATxDescTab + i;
    /* Set Second Address Chained bit */
    DMATxDesc->Status = ETH_DMATxDesc_TCH;  
       
    /* Set Buffer1 address pointer */
    DMATxDesc->Buffer1Addr = (uint32_t)(&TxBuff[i*ETH_TX_BUF_SIZE]);
    
    /* Initialize the next descriptor with the Next Descriptor Polling Enable */
    if(i < (TxBuffCount-1))//这里是连接TxBuffCount-1个接收缓冲区,形成的只是一个单项链表
    {
      /* Set next descriptor address register with next descriptor base address */
      DMATxDesc->Buffer2NextDescAddr = (uint32_t)(DMATxDescTab+i+1);//每个结构体
    }
    else //这里才是形成一个环形链表,具体操作是把最后一个最后一个描述符的Buffer2NextDescAddr 指向了第一个描述符,这样就形成了一个环形链表
RT-ThreadLwIP移植到STM32F4平台需要一些步骤,下面是一个简单的指南: 1.下载RT-Thread源代码和LwIP源代码。可以从官方网站获取最新版本。 2.将RT-ThreadLwIP源代码添加到您的工程中。可以直接将源代码文件复制到您的工程目录中,也可以在工程中创建一个新的文件夹,并将源代码添加到该文件夹中。 3.根据您的硬件配置,对STM32F4的寄存器和外设进行初始化。通常,您需要根据硬件手册编写一些初始化代码,以使STM32F4与RT-ThreadLwIP兼容。 4.配置LwIP选项。通过修改lwipopts.h文件,您可以配置LwIP的各种选项,例如IP地址、子网掩码、网关等。 5.在RT-Thread的配置文件rtconfig.h中启用LwIP组件。找到RT-Thread中的lwip组件选项,并确保它被启用。 6.修改RT-Thread的初始化代码,以初始化并启动LwIP。在RT-Thread的应用程序入口函数中,添加初始化LwIP的代码。这包括为LwIP创建一个线程,并为网络接口分配内存等。 7.根据您的需求配置LwIPRT-Thread的线程、任务和堆栈大小。这些参数的默认值可能不适合您的应用,您可以根据需要进行调整。 8.编译并烧录您的应用程序到STM32F4上。使用合适的编译工具和烧录器,将代码编译成二进制文件,并烧录到STM32F4上。 9.测试和调试。在STM32F4上运行您的应用程序,并使用适当的工具(例如串口终端)检查网络连接。您还可以使用调试器来调试您的应用程序,并解决可能遇到的问题。 这只是一个初步指南,具体的移植过程可能因个人需求和硬件平台的差异而有所不同。对于更深入的了解,建议参考LwIPRT-Thread的官方文档和社区讨论。
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