LwIP应用开发笔记之十：LwIP带操作系统基本移植

现在，TCP/IP协议的应用无处不在。随着物联网的火爆，嵌入式领域使用TCP/IP协议进行通讯也越来越广泛。在我们的相关产品中，也都有应用，所以我们结合应用实际对相关应用作相应的总结。

1、技术准备

我们采用的开发平台是STM32F407和LwIP协议栈。在开始之前，我们需要做必要的准备工作。

首先要获得LwIP的源码，在网上有很多，不同版本及不同平台的都有，不过我们还是建议直接从官方网站获得。其官方网站如下：

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

其次，需要硬件平台，我们采用了STM32F407ZG+DM9161的网络接口方式，这并不是必须的，其他硬件平台也是一样的。

最后，因为我们后面要在操作系统下移植，采用的操作系统是FreeRTOS，所以还需下载FreeRTOS的源码。同样建议从官网下载：

https://www.freertos.org/index.html

2、LwIP简要说明

LwIP是一款免费的TCP/IP协议栈，但它的功能趋势十分完备。LwIP 具有三种应用编程接口 （API）：

• Raw API：为原始的 LwIP API。它通过事件回调机制进行应用开发。该 API 提供了最好的性能和优化的代码长度，但增加了应用开发的复杂性。
• Netconn API：为高层有序 API，需要实时操作系统 （RTOS）的支持 （提供进程间通讯的方法）。 Netconn API 支持多线程工作。
• BSD Socket API：类似 Berkeley 的套接字 API （开发于 Netconn API 之上） 。

对于以上三种接口，前一种只需要裸机即可调用，后两种需要操作系统才能调用。所以据此LwIP存在两种移植方式：一是，只移植内核，此时应用程序的编写只能基于RAW/Callback API进行。二是，移植内核和上层API，此时应用程序编写可以使用3种API，即：RAW/Callback API、Sequential API和Socket API。

3、LwIP的带操作系统基本移植

带操作系统的移植首先是建立在无操作系统移植基础之上的。在无操作系统移植时，定义的数据类型和宏都是有效的，只需要对lwipopts.h配置文件做简单修改，并根据sys_arch.txt移植说明文件编写sys_arch.c和sys_arch.h两个文件以实现操作系统模拟层就可以了。

操作系统模拟层的功能再以为协议栈提供邮箱、信号量、互斥量等机制，用以保证内核与上层API的通讯。这些操作系统模拟层函数均在sys.h中已经声明，我们一般在sys_arch.c文件中完成其定义。所以，我们很清楚，带操作系统的移植就是在无操作系统的基础上添加操作系统模拟层。在接下来我们就看看操作系统模拟层的编写。

在操作系统已经正确移植的基础上，我们根据sys_arch.txt移植说明文件的描述，还需要移植的宏定义及函数等如下：

名称	属性	功能
sys_mbox_t	数据类型	指针类型，指向系统邮箱
sys_sem_t	数据类型	指针类型，指向系统信号量
sys_mutex_t	数据类型	指针类型，指向系统互斥量
sys_thread_t	数据类型	系统任务标识
SYS_MBOX_NULL	宏	邮箱指针指向的空值
SYS_SEM_NULL	宏	信号量指针指向的空值