i.MX 94立异用例解析：车载信息效劳及远程连接高集成度解决计划！
2024-12-11
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在i.MX RT中使用LwIP协议栈浅析
- 分类：行业动态
- 作者：Henry Lu@NXP
- 来源：恩智浦MCU加油站
- 宣布时间：2022-11-03 11:35
- 会见量：
【提要描述】 LWIP协议与网络分层 LwIP(Light weight IP) ，是一种轻量化且开源的TCP/IP协议栈 ，它可以在有限的RAM和ROM条件下 ，实现一个完整的TCP/IP 协议栈。别的 ，LwIP既可以移植到操作系统上运行 ，也可以在无操作系统的情况下独立运行。? ? TCP/IP协议栈的模型结构如下图所示 ，由于TCP/IP协议栈的泛起时间较早 ，所以没有凭据古板的7层OSI网络模型进行设计 ，一共只分为了4层 ，划分为网络接口层 ，网络层 ，传输层以及应用层 ，LwIP协议栈的网络模型与之类似。 网络接口层主要通过双绞线 ，光纤 ，无线等方法进行网络上数据帧的发送和接收。网络接口层将网络层的数据组装成自己特定的帧进行发送 ，同时也会接收数据帧进行解析 ，并将解析事后的数据发送给网络层。? ? ?网络层卖力在主机之间的通信历程之中选择数据包的传输路径 ，并且在接收到传入的数据报时会检验其有效性 ，并递交给上层。? ? ?传输层主要提供应用程序之间的通信效劳 ，它会系统的治理两端数据之间的交互。 ? ?应用层简单来说就是利用传输层提供的功效发送自己的数据到对方。 ? LWIP协议栈初始化 在开始传输数据之前 ，首先要进行一系列的初始化操作 ，本文以i.MX RT1060 SDK中的Demo "evkmimxrt1060_lwip_udppecho_bm"为例 ，该代码可以通过MCUXpresso IDE进行导入。 netif_add函数用来挂载网络接口 ，并完成网络通信之前的大部分初始化事情 ，包括PHY芯片的初始化 ，i.MX RT1060上ENET外设初始化 ，以及一些通信历程中用到的相关数据结构的初始化。 PHY芯片的初始化是在ethernetif_phy_init之中完成 ，包括MDIO初始化 ，网口自动协商 ，网口连接等操作。 PHY初始化函数以及ENET初始化函数都在ethernetif0_init函数中被挪用 ，并且该函数被作为一个实参传入netif_add之中并被在其中被挪用 ，因此netif_add不但完成了网络接口的挂载 ，还完成了接口相关的一系列初始化事情。 别的 ，在进行网络接口相关初始化的同时 ，也完成了对一系列数据结构的初始化 ，此处介绍一些在网络通信历程中用到的结构体。 enet_rx_bd_struct_t, 该结构体一般用来界说buffer descriptor ，网络接口层接收到的数据一般就封装在buffer descriptor之中。 结构体界说如下图所示 ，其中length代表buffer descriptor之中数据的长度 ，control之中会存储一些与buffer descriptor相关的状态信息 ，并且支持enhanced buffer descriptor。 enet_rx_bd_ring_t结构体 ，如下图所示 ，每一条ring都是由buffer descriptor组成的。 Ring结构体中的rxBdBase成员就是第一个buffer descriptor的地点 ，rxGenIdx指的是目今buffer descriptor的序号 ，rxRingLen指的是这条Ring中共有几个buffer descriptor。 pbuf结构体 ，pbuf结构体是用来描述lwip协议栈中数据包的结构体。它是以链表的形式保存的 ，pbuf之中会保存指针指向下一个pubf 。 由于在case之中 ，使用的是UDP通信 ，因此还需要进行一些UDP相关的初始化设置。例如挪用udp_bind函数 ，对UDP控制块中的local_port,local_ip等参数进行绑定 ，以及挪用udp_recv在udp控制块上进行一些回调函数的绑定等等 ，至于什么是UDP控制块 ，在后面会进行介绍。 LWIP网络接口层 网络接口层数据接收 在udpecho demo之中是通过轮询的要领来实现数据接收 ，使用的是raw/callback api, 除了这种api之外lwip还提供socket api等 ，不过需要操作系统的支持。 在while循环中首先会去挪用ethernetif_input函数 ，该函数中会挪用ethernetif_linkinput函数 ，在ethernetif_linkinput之中又会去挪用ENET_GetRxFrame和ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数。 ? ?在ENET_GetRxFrame函数中会把网络接口中接收到的数据搬运到RxFrame之中 ，然后ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数又会把RxFrame之中的数据搬运到pbufs之中 ，接下来就会挪用ethernet_input函数 ，在lwip源码之中的ethernet.c文件中被界说 ，主要用于无操作系统时候网络层去处理接收到的数据帧 ，然后往上层递交 ，关于差别的数据包进行差别的处理 ，如果是 ARP包 ，则挪用etharp_input函数 ；如果是 IP 包 ，则挪用 ip4_input函数 ，通过这些函数将数据包递交给 IP 层处理。 网络接口层数据发送 在网络层发送数据时 ，会挪用网络接口层的ethernet_output函数 ，ethernet_output函数之中又会去挪用ethernetif_linkoutput函数,当数据较大需要用多个pbuf进行存储的时候 ，pbuf以链表的形式保存 ，所以需要将这些链表中的数据进行合并 ，如下图所示。 操作完成后通过ENET_SendFrame函数来完成数据的发送 ；最后数据会通过网络接口传输出去。 ? LWIP网络层 IP协议 IP协议是一种经典的网络层协议 ，IP协议(Internet Protocol) ，又称之为网际协议 ，IP 协议处于IP层事情 ，它是整个TCP/IP协议栈的焦点协议 ，上层协议都要依赖IP协议提供的效劳 ，IP协议卖力将数据报从源主机发送到目标主机 ，并通过IP地点作为唯一识别码。简单来说 ，差别主机之间的IP地点是纷歧样的 ，在发送数据报的历程中 ，IP协议还可能对数据报进行分片处理 ，同时在接收数据报的时候 ，还可能需要对分片的数据报进行重装等等。 IP协议是一种无连接的不可靠数据报交付协议 ，协议自己不提供任何的过失检查与恢复机制 ，需要传输层协议来完成这些功效。 IP地点 在TCP/IP设计历程中 ，设计人员为每一台主机分派一个32bit的IP地点 ，只有具有有效的IP地点的主机才华接入互联网中与其他主机进行通信。 IP数据报 IP数据包一般由IP首部和数据组成 ，首部一般有20-60字节 ，其中有40字节是可选的 ，一般首部仅由20字节组成 ，IP数据报结构如下图所示。 为了便当对IP首部进行读取或写入操作 ，在lwip源码之中界说了ip_hdr结构体来体现ip数据报首部。 IP层数据接收 在上文提到 ，关于差别的数据包进行差别的处理 ，如果是ARP包 ，则挪用etharp_input函数去处理 ；如果是IP包 ，则交给IP相关函数去处理。 在udpecho demo中使用的是IPV4协议 ，因此 ，会挪用ip4_input函数。 在ip4_input函数中会对ip数据报的相关字段进行检验 ，例如长度 ，校验和 ，版本号等等 ，也会判断该数据包是否是发送给外地的 ，如果不是发送给外地的数据包 ，可能还要对其进行转发或者抛弃 ，如果数据报没有问题 ，IP层就会凭据传输层的协议类型将数据包传送到差别的入口函数之中 ，例如udp_input, tcp_input函数等。 IP层数据发送 在传输层协议需要通过IP层来发送数据时 ，在上层函数之中会挪用ip4_output_if_src函数 ，在该函数中 ，又会去挪用ip4_output_if_opt_src函数 ，它会将传输数据封装到ip数据报之中 ，填写数据报之中的目标IP地点 ，源IP地点 ，协议类型等相关信息。然后再去挪用etharp_output() ，它会解析MAC地点 ，组装以太网帧并并发送。在etharp_output()函数之中 ，最终会去挪用网络接口层的相关发送函数。 LWIP传输层与应用层 网络层已经通过IP协议等完成了数据报在各台主机之间传输的的功效 ，可是数据还没有抵达最终目的地—主机上的某个特定应用程序。 IP层通过传输层的协议将数据包递交给应用程序 ，常用的传输层协议有UDP协议 ，TCP协议等。 此处以UDP协议为例 ，它是一种较为简单的传输层协议 ，经常应用于局域网情况以及视频播放领域 ，以UDP为例结合SDK代码讲解一下传输层是如何实现数据交互的。 ? UDP报文 在使用UDP传输数据时 ，它会将数据封装在UDP报文之中 ，在IP层又会将数据包封装在IP报文之中 ，在物理层又会将IP数据包封装在物理数据帧之中。 一份用户数据在被发送时共经历了三次封装。 UDP相关数据结构 在LWIP源码的udp.h之中 ，界说了报文首部数据结构以及UDP控制块。 LwIP报文首部数据结构为udp_hdr, 界说了 UDP 报文首部的各个字段, 划分为16位源端口号src, 16位目标端口号dest, 16位用户数据报总长度, 以及16位的校验和。 LwIP还界说了UDP控制块 ，纪录与UDP通信的所有相关信息 ，如源端口号、目标端口号、源IP地点、目标IP地点以及收到数据时的回调函数等等 ，系统会为每一个基于UDP协议的进程创立一个UDP控制块 ，并且将其与对应的端口绑定 ，并将所有的UDP控制块用一个链表连接起来。当UDP接收到一个报文的时候 ，会去遍历链表上的所有控制块 ，通过端口号来找到匹配的控制块 ，并将数据通过回调函数通报到上层应用。 UDP报文接收 在IP层 ，当接收到一个包括UDP报文的数据报时 ，udp_input函数就会被挪用 ，该函数之中进行了一些报文正当性的检测 ，然后凭据报文中的端口信息查找UDP控制块 ，最后通过UDP控制块之中的回调函数recv_udp将数据通报到应用层 ，如果找不到对应的端口 ，那么会返回一个端口不可达数据包。 UDP报文发送 UDP报文发送依靠IP层提供的效劳 ，用户在发送数据时需要在应用程序之中挪用udp_send或者是udp_sendto,应用程序之中将用户数据填到pbuf数据区域,并将pubf作为参数传入udp_send或udp_sendto之中。 udp_send和udp_sendto之间的区别就是udp_sendto将数据发送到指定的ip地点和端口号 ，udp_send将数据发送到UDP控制块之中界说的ip地点和端口号。udp_send实际上也是挪用udp_sendto来进行数据的发送 ，最终这两个函数都是会去挪用udp_sendto_if。 dp_sendto_if函数之中会完成udp报文的组装和发送 ，最终会挪用Ip层的发送函数去发送报文。 ? LWIP应用层 在应用层一般会通过挪用传输层的一些函数来编写特定的应用程序 ，从而实现数据的通报 ，在udpecho demo之中 ，当接收到数据之后 ，在udp控制块中绑定的接收回调函数中又会去挪用udp_sendto函数。 除了上面介绍的一些协议外 ，LWIP还支持ICMP、IGMP、PPP、DHCP等协议 ，并且SOCKET API以及NETCONN API使用起来越发简单 ，可是RAW/Callback API的使用有助于更好的理解LWIP协议。 对LWIP协议栈感兴趣的读者可自行深入了解。 ? 关注不朽情缘官网网站及微信民众号 ，了解 NXP MCU更多信息.
在i.MX RT中使用LwIP协议栈浅析
【提要描述】
LWIP协议与网络分层
LwIP(Light weight IP) ，是一种轻量化且开源的TCP/IP协议栈 ，它可以在有限的RAM和ROM条件下 ，实现一个完整的TCP/IP 协议栈。别的 ，LwIP既可以移植到操作系统上运行 ，也可以在无操作系统的情况下独立运行。?
? TCP/IP协议栈的模型结构如下图所示 ，由于TCP/IP协议栈的泛起时间较早 ，所以没有凭据古板的7层OSI网络模型进行设计 ，一共只分为了4层 ，划分为网络接口层 ，网络层 ，传输层以及应用层 ，LwIP协议栈的网络模型与之类似。
网络接口层主要通过双绞线 ，光纤 ，无线等方法进行网络上数据帧的发送和接收。网络接口层将网络层的数据组装成自己特定的帧进行发送 ，同时也会接收数据帧进行解析 ，并将解析事后的数据发送给网络层。?
? ?网络层卖力在主机之间的通信历程之中选择数据包的传输路径 ，并且在接收到传入的数据报时会检验其有效性 ，并递交给上层。?
? ?传输层主要提供应用程序之间的通信效劳 ，它会系统的治理两端数据之间的交互。
? ?应用层简单来说就是利用传输层提供的功效发送自己的数据到对方。
?
LWIP协议栈初始化
在开始传输数据之前 ，首先要进行一系列的初始化操作 ，本文以i.MX RT1060 SDK中的Demo "evkmimxrt1060_lwip_udppecho_bm"为例 ，该代码可以通过MCUXpresso IDE进行导入。
netif_add函数用来挂载网络接口 ，并完成网络通信之前的大部分初始化事情 ，包括PHY芯片的初始化 ，i.MX RT1060上ENET外设初始化 ，以及一些通信历程中用到的相关数据结构的初始化。
PHY芯片的初始化是在ethernetif_phy_init之中完成 ，包括MDIO初始化 ，网口自动协商 ，网口连接等操作。
PHY初始化函数以及ENET初始化函数都在ethernetif0_init函数中被挪用 ，并且该函数被作为一个实参传入netif_add之中并被在其中被挪用 ，因此netif_add不但完成了网络接口的挂载 ，还完成了接口相关的一系列初始化事情。
别的 ，在进行网络接口相关初始化的同时 ，也完成了对一系列数据结构的初始化 ，此处介绍一些在网络通信历程中用到的结构体。
enet_rx_bd_struct_t, 该结构体一般用来界说buffer descriptor ，网络接口层接收到的数据一般就封装在buffer descriptor之中。
结构体界说如下图所示 ，其中length代表buffer descriptor之中数据的长度 ，control之中会存储一些与buffer descriptor相关的状态信息 ，并且支持enhanced buffer descriptor。
enet_rx_bd_ring_t结构体 ，如下图所示 ，每一条ring都是由buffer descriptor组成的。
Ring结构体中的rxBdBase成员就是第一个buffer descriptor的地点 ，rxGenIdx指的是目今buffer descriptor的序号 ，rxRingLen指的是这条Ring中共有几个buffer descriptor。
pbuf结构体 ，pbuf结构体是用来描述lwip协议栈中数据包的结构体。它是以链表的形式保存的 ，pbuf之中会保存指针指向下一个pubf 。
由于在case之中 ，使用的是UDP通信 ，因此还需要进行一些UDP相关的初始化设置。例如挪用udp_bind函数 ，对UDP控制块中的local_port,local_ip等参数进行绑定 ，以及挪用udp_recv在udp控制块上进行一些回调函数的绑定等等 ，至于什么是UDP控制块 ，在后面会进行介绍。
LWIP网络接口层
网络接口层数据接收
在udpecho demo之中是通过轮询的要领来实现数据接收 ，使用的是raw/callback api, 除了这种api之外lwip还提供socket api等 ，不过需要操作系统的支持。
在while循环中首先会去挪用ethernetif_input函数 ，该函数中会挪用ethernetif_linkinput函数 ，在ethernetif_linkinput之中又会去挪用ENET_GetRxFrame和ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数。
? ?在ENET_GetRxFrame函数中会把网络接口中接收到的数据搬运到RxFrame之中 ，然后ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数又会把RxFrame之中的数据搬运到pbufs之中 ，接下来就会挪用ethernet_input函数 ，在lwip源码之中的ethernet.c文件中被界说 ，主要用于无操作系统时候网络层去处理接收到的数据帧 ，然后往上层递交 ，关于差别的数据包进行差别的处理 ，如果是 ARP包 ，则挪用etharp_input函数 ；如果是 IP 包 ，则挪用 ip4_input函数 ，通过这些函数将数据包递交给 IP 层处理。
网络接口层数据发送
在网络层发送数据时 ，会挪用网络接口层的ethernet_output函数 ，ethernet_output函数之中又会去挪用ethernetif_linkoutput函数,当数据较大需要用多个pbuf进行存储的时候 ，pbuf以链表的形式保存 ，所以需要将这些链表中的数据进行合并 ，如下图所示。
操作完成后通过ENET_SendFrame函数来完成数据的发送 ；最后数据会通过网络接口传输出去。
?
LWIP网络层
IP协议
IP协议是一种经典的网络层协议 ，IP协议(Internet Protocol) ，又称之为网际协议 ，IP 协议处于IP层事情 ，它是整个TCP/IP协议栈的焦点协议 ，上层协议都要依赖IP协议提供的效劳 ，IP协议卖力将数据报从源主机发送到目标主机 ，并通过IP地点作为唯一识别码。简单来说 ，差别主机之间的IP地点是纷歧样的 ，在发送数据报的历程中 ，IP协议还可能对数据报进行分片处理 ，同时在接收数据报的时候 ，还可能需要对分片的数据报进行重装等等。
IP协议是一种无连接的不可靠数据报交付协议 ，协议自己不提供任何的过失检查与恢复机制 ，需要传输层协议来完成这些功效。
IP地点
在TCP/IP设计历程中 ，设计人员为每一台主机分派一个32bit的IP地点 ，只有具有有效的IP地点的主机才华接入互联网中与其他主机进行通信。
IP数据报
IP数据包一般由IP首部和数据组成 ，首部一般有20-60字节 ，其中有40字节是可选的 ，一般首部仅由20字节组成 ，IP数据报结构如下图所示。
为了便当对IP首部进行读取或写入操作 ，在lwip源码之中界说了ip_hdr结构体来体现ip数据报首部。
IP层数据接收
在上文提到 ，关于差别的数据包进行差别的处理 ，如果是ARP包 ，则挪用etharp_input函数去处理 ；如果是IP包 ，则交给IP相关函数去处理。
在udpecho demo中使用的是IPV4协议 ，因此 ，会挪用ip4_input函数。
在ip4_input函数中会对ip数据报的相关字段进行检验 ，例如长度 ，校验和 ，版本号等等 ，也会判断该数据包是否是发送给外地的 ，如果不是发送给外地的数据包 ，可能还要对其进行转发或者抛弃 ，如果数据报没有问题 ，IP层就会凭据传输层的协议类型将数据包传送到差别的入口函数之中 ，例如udp_input, tcp_input函数等。
IP层数据发送
在传输层协议需要通过IP层来发送数据时 ，在上层函数之中会挪用ip4_output_if_src函数 ，在该函数中 ，又会去挪用ip4_output_if_opt_src函数 ，它会将传输数据封装到ip数据报之中 ，填写数据报之中的目标IP地点 ，源IP地点 ，协议类型等相关信息。然后再去挪用etharp_output() ，它会解析MAC地点 ，组装以太网帧并并发送。在etharp_output()函数之中 ，最终会去挪用网络接口层的相关发送函数。
LWIP传输层与应用层
网络层已经通过IP协议等完成了数据报在各台主机之间传输的的功效 ，可是数据还没有抵达最终目的地—主机上的某个特定应用程序。
IP层通过传输层的协议将数据包递交给应用程序 ，常用的传输层协议有UDP协议 ，TCP协议等。
此处以UDP协议为例 ，它是一种较为简单的传输层协议 ，经常应用于局域网情况以及视频播放领域 ，以UDP为例结合SDK代码讲解一下传输层是如何实现数据交互的。
?
UDP报文
在使用UDP传输数据时 ，它会将数据封装在UDP报文之中 ，在IP层又会将数据包封装在IP报文之中 ，在物理层又会将IP数据包封装在物理数据帧之中。
一份用户数据在被发送时共经历了三次封装。
UDP相关数据结构
在LWIP源码的udp.h之中 ，界说了报文首部数据结构以及UDP控制块。
LwIP报文首部数据结构为udp_hdr, 界说了 UDP 报文首部的各个字段, 划分为16位源端口号src, 16位目标端口号dest, 16位用户数据报总长度, 以及16位的校验和。
LwIP还界说了UDP控制块 ，纪录与UDP通信的所有相关信息 ，如源端口号、目标端口号、源IP地点、目标IP地点以及收到数据时的回调函数等等 ，系统会为每一个基于UDP协议的进程创立一个UDP控制块 ，并且将其与对应的端口绑定 ，并将所有的UDP控制块用一个链表连接起来。当UDP接收到一个报文的时候 ，会去遍历链表上的所有控制块 ，通过端口号来找到匹配的控制块 ，并将数据通过回调函数通报到上层应用。
UDP报文接收
在IP层 ，当接收到一个包括UDP报文的数据报时 ，udp_input函数就会被挪用 ，该函数之中进行了一些报文正当性的检测 ，然后凭据报文中的端口信息查找UDP控制块 ，最后通过UDP控制块之中的回调函数recv_udp将数据通报到应用层 ，如果找不到对应的端口 ，那么会返回一个端口不可达数据包。
UDP报文发送
UDP报文发送依靠IP层提供的效劳 ，用户在发送数据时需要在应用程序之中挪用udp_send或者是udp_sendto,应用程序之中将用户数据填到pbuf数据区域,并将pubf作为参数传入udp_send或udp_sendto之中。
udp_send和udp_sendto之间的区别就是udp_sendto将数据发送到指定的ip地点和端口号 ，udp_send将数据发送到UDP控制块之中界说的ip地点和端口号。udp_send实际上也是挪用udp_sendto来进行数据的发送 ，最终这两个函数都是会去挪用udp_sendto_if。
dp_sendto_if函数之中会完成udp报文的组装和发送 ，最终会挪用Ip层的发送函数去发送报文。
?
LWIP应用层
在应用层一般会通过挪用传输层的一些函数来编写特定的应用程序 ，从而实现数据的通报 ，在udpecho demo之中 ，当接收到数据之后 ，在udp控制块中绑定的接收回调函数中又会去挪用udp_sendto函数。
除了上面介绍的一些协议外 ，LWIP还支持ICMP、IGMP、PPP、DHCP等协议 ，并且SOCKET API以及NETCONN API使用起来越发简单 ，可是RAW/Callback API的使用有助于更好的理解LWIP协议。
对LWIP协议栈感兴趣的读者可自行深入了解。
?
关注不朽情缘官网网站及微信民众号 ，了解 NXP MCU更多信息.
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- 作者：Henry Lu@NXP
- 来源：恩智浦MCU加油站
- 宣布时间：2022-11-03 11:35
- 会见量：
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LWIP协议与网络分层
LwIP(Light weight IP) ，是一种轻量化且开源的TCP/IP协议栈 ，它可以在有限的RAM和ROM条件下 ，实现一个完整的TCP/IP 协议栈。别的 ，LwIP既可以移植到操作系统上运行 ，也可以在无操作系统的情况下独立运行。
TCP/IP协议栈的模型结构如下图所示 ，由于TCP/IP协议栈的泛起时间较早 ，所以没有凭据古板的7层OSI网络模型进行设计 ，一共只分为了4层 ，划分为网络接口层 ，网络层 ，传输层以及应用层 ，LwIP协议栈的网络模型与之类似。
网络接口层主要通过双绞线 ，光纤 ，无线等方法进行网络上数据帧的发送和接收。网络接口层将网络层的数据组装成自己特定的帧进行发送 ，同时也会接收数据帧进行解析 ，并将解析事后的数据发送给网络层。
网络层卖力在主机之间的通信历程之中选择数据包的传输路径 ，并且在接收到传入的数据报时会检验其有效性 ，并递交给上层。
传输层主要提供应用程序之间的通信效劳 ，它会系统的治理两端数据之间的交互。
应用层简单来说就是利用传输层提供的功效发送自己的数据到对方。
LWIP协议栈初始化
在开始传输数据之前 ，首先要进行一系列的初始化操作 ，本文以i.MX RT1060 SDK中的Demo "evkmimxrt1060_lwip_udppecho_bm"为例 ，该代码可以通过MCUXpresso IDE进行导入。
netif_add函数用来挂载网络接口 ，并完成网络通信之前的大部分初始化事情 ，包括PHY芯片的初始化 ，i.MX RT1060上ENET外设初始化 ，以及一些通信历程中用到的相关数据结构的初始化。
PHY芯片的初始化是在ethernetif_phy_init之中完成 ，包括MDIO初始化 ，网口自动协商 ，网口连接等操作。
PHY初始化函数以及ENET初始化函数都在ethernetif0_init函数中被挪用 ，并且该函数被作为一个实参传入netif_add之中并被在其中被挪用 ，因此netif_add不但完成了网络接口的挂载 ，还完成了接口相关的一系列初始化事情。
别的 ，在进行网络接口相关初始化的同时 ，也完成了对一系列数据结构的初始化 ，此处介绍一些在网络通信历程中用到的结构体。
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enet_rx_bd_struct_t, 该结构体一般用来界说buffer descriptor ，网络接口层接收到的数据一般就封装在buffer descriptor之中。
结构体界说如下图所示 ，其中length代表buffer descriptor之中数据的长度 ，control之中会存储一些与buffer descriptor相关的状态信息 ，并且支持enhanced buffer descriptor。
enet_rx_bd_ring_t结构体 ，如下图所示 ，每一条ring都是由buffer descriptor组成的。
Ring结构体中的rxBdBase成员就是第一个buffer descriptor的地点 ，rxGenIdx指的是目今buffer descriptor的序号 ，rxRingLen指的是这条Ring中共有几个buffer descriptor。
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pbuf结构体 ，pbuf结构体是用来描述lwip协议栈中数据包的结构体。它是以链表的形式保存的 ，pbuf之中会保存指针指向下一个pubf 。
由于在case之中 ，使用的是UDP通信 ，因此还需要进行一些UDP相关的初始化设置。例如挪用udp_bind函数 ，对UDP控制块中的local_port,local_ip等参数进行绑定 ，以及挪用udp_recv在udp控制块上进行一些回调函数的绑定等等 ，至于什么是UDP控制块 ，在后面会进行介绍。
LWIP网络接口层
网络接口层数据接收
在udpecho demo之中是通过轮询的要领来实现数据接收 ，使用的是raw/callback api, 除了这种api之外lwip还提供socket api等 ，不过需要操作系统的支持。
在while循环中首先会去挪用ethernetif_input函数 ，该函数中会挪用ethernetif_linkinput函数 ，在ethernetif_linkinput之中又会去挪用ENET_GetRxFrame和ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数。
在ENET_GetRxFrame函数中会把网络接口中接收到的数据搬运到RxFrame之中 ，然后ethernetif_rx_frame_to_pbufs函数又会把RxFrame之中的数据搬运到pbufs之中 ，接下来就会挪用ethernet_input函数 ，在lwip源码之中的ethernet.c文件中被界说 ，主要用于无操作系统时候网络层去处理接收到的数据帧 ，然后往上层递交 ，关于差别的数据包进行差别的处理 ，如果是 ARP包 ，则挪用etharp_input函数 ；如果是 IP 包 ，则挪用 ip4_input函数 ，通过这些函数将数据包递交给 IP 层处理。
网络接口层数据发送
在网络层发送数据时 ，会挪用网络接口层的ethernet_output函数 ，ethernet_output函数之中又会去挪用ethernetif_linkoutput函数,当数据较大需要用多个pbuf进行存储的时候 ，pbuf以链表的形式保存 ，所以需要将这些链表中的数据进行合并 ，如下图所示。
操作完成后通过ENET_SendFrame函数来完成数据的发送 ；最后数据会通过网络接口传输出去。
LWIP网络层
IP协议
IP协议是一种经典的网络层协议 ，IP协议(Internet Protocol) ，又称之为网际协议 ，IP 协议处于IP层事情 ，它是整个TCP/IP协议栈的焦点协议 ，上层协议都要依赖IP协议提供的效劳 ，IP协议卖力将数据报从源主机发送到目标主机 ，并通过IP地点作为唯一识别码。简单来说 ，差别主机之间的IP地点是纷歧样的 ，在发送数据报的历程中 ，IP协议还可能对数据报进行分片处理 ，同时在接收数据报的时候 ，还可能需要对分片的数据报进行重装等等。
IP协议是一种无连接的不可靠数据报交付协议 ，协议自己不提供任何的过失检查与恢复机制 ，需要传输层协议来完成这些功效。
IP地点
在TCP/IP设计历程中 ，设计人员为每一台主机分派一个32bit的IP地点 ，只有具有有效的IP地点的主机才华接入互联网中与其他主机进行通信。
IP数据报
IP数据包一般由IP首部和数据组成 ，首部一般有20-60字节 ，其中有40字节是可选的 ，一般首部仅由20字节组成 ，IP数据报结构如下图所示。
为了便当对IP首部进行读取或写入操作 ，在lwip源码之中界说了ip_hdr结构体来体现ip数据报首部。
IP层数据接收
在上文提到 ，关于差别的数据包进行差别的处理 ，如果是ARP包 ，则挪用etharp_input函数去处理 ；如果是IP包 ，则交给IP相关函数去处理。
在udpecho demo中使用的是IPV4协议 ，因此 ，会挪用ip4_input函数。
在ip4_input函数中会对ip数据报的相关字段进行检验 ，例如长度 ，校验和 ，版本号等等 ，也会判断该数据包是否是发送给外地的 ，如果不是发送给外地的数据包 ，可能还要对其进行转发或者抛弃 ，如果数据报没有问题 ，IP层就会凭据传输层的协议类型将数据包传送到差别的入口函数之中 ，例如udp_input, tcp_input函数等。
IP层数据发送
在传输层协议需要通过IP层来发送数据时 ，在上层函数之中会挪用ip4_output_if_src函数 ，在该函数中 ，又会去挪用ip4_output_if_opt_src函数 ，它会将传输数据封装到ip数据报之中 ，填写数据报之中的目标IP地点 ，源IP地点 ，协议类型等相关信息。然后再去挪用etharp_output() ，它会解析MAC地点 ，组装以太网帧并并发送。在etharp_output()函数之中 ，最终会去挪用网络接口层的相关发送函数。
LWIP传输层与应用层
网络层已经通过IP协议等完成了数据报在各台主机之间传输的的功效 ，可是数据还没有抵达最终目的地—主机上的某个特定应用程序。
IP层通过传输层的协议将数据包递交给应用程序 ，常用的传输层协议有UDP协议 ，TCP协议等。
此处以UDP协议为例 ，它是一种较为简单的传输层协议 ，经常应用于局域网情况以及视频播放领域 ，以UDP为例结合SDK代码讲解一下传输层是如何实现数据交互的。
UDP报文
在使用UDP传输数据时 ，它会将数据封装在UDP报文之中 ，在IP层又会将数据包封装在IP报文之中 ，在物理层又会将IP数据包封装在物理数据帧之中。
一份用户数据在被发送时共经历了三次封装。
UDP相关数据结构
在LWIP源码的udp.h之中 ，界说了报文首部数据结构以及UDP控制块。
LwIP报文首部数据结构为udp_hdr, 界说了 UDP 报文首部的各个字段, 划分为16位源端口号src, 16位目标端口号dest, 16位用户数据报总长度, 以及16位的校验和。
LwIP还界说了UDP控制块 ，纪录与UDP通信的所有相关信息 ，如源端口号、目标端口号、源IP地点、目标IP地点以及收到数据时的回调函数等等 ，系统会为每一个基于UDP协议的进程创立一个UDP控制块 ，并且将其与对应的端口绑定 ，并将所有的UDP控制块用一个链表连接起来。当UDP接收到一个报文的时候 ，会去遍历链表上的所有控制块 ，通过端口号来找到匹配的控制块 ，并将数据通过回调函数通报到上层应用。
UDP报文接收
在IP层 ，当接收到一个包括UDP报文的数据报时 ，udp_input函数就会被挪用 ，该函数之中进行了一些报文正当性的检测 ，然后凭据报文中的端口信息查找UDP控制块 ，最后通过UDP控制块之中的回调函数recv_udp将数据通报到应用层 ，如果找不到对应的端口 ，那么会返回一个端口不可达数据包。
UDP报文发送
UDP报文发送依靠IP层提供的效劳 ，用户在发送数据时需要在应用程序之中挪用udp_send或者是udp_sendto,应用程序之中将用户数据填到pbuf数据区域,并将pubf作为参数传入udp_send或udp_sendto之中。
udp_send和udp_sendto之间的区别就是udp_sendto将数据发送到指定的ip地点和端口号 ，udp_send将数据发送到UDP控制块之中界说的ip地点和端口号。udp_send实际上也是挪用udp_sendto来进行数据的发送 ，最终这两个函数都是会去挪用udp_sendto_if。
dp_sendto_if函数之中会完成udp报文的组装和发送 ，最终会挪用Ip层的发送函数去发送报文。
LWIP应用层
在应用层一般会通过挪用传输层的一些函数来编写特定的应用程序 ，从而实现数据的通报 ，在udpecho demo之中 ，当接收到数据之后 ，在udp控制块中绑定的接收回调函数中又会去挪用udp_sendto函数。
除了上面介绍的一些协议外 ，LWIP还支持ICMP、IGMP、PPP、DHCP等协议 ，并且SOCKET API以及NETCONN API使用起来越发简单 ，可是RAW/Callback API的使用有助于更好的理解LWIP协议。
对LWIP协议栈感兴趣的读者可自行深入了解。
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