1.正点原子lwIP学习笔记——ICMP协议
2.正点原子lwIP学习笔记——IP协议
3.嵌入式网络那些事内容简介
4.正点原子lwIP学习笔记——网络数据包管理
5.使用 Contiki 快速构建 IoT 设备
正点原子lwIP学习笔记——ICMP协议
ICMP协议是协议一个网络层协议。一个新搭建好的源码网络,通常需要先进行一个基本的协议测试,以验证网络是源码否畅通;但IP协议并不提供可靠传输。如果数据包丢失了,协议IP协议并不能通知传输层是源码《达达麻将》源码否丢失以及丢失的原因。因此,协议我们需要ICMP协议来完成这样的源码功能。
总结来说,协议为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功机会。源码
ICMP协议类型与结构:对于ICMP协议中的协议差错报告报文,在lwIP中实现的源码是目的不可达以及超时的报文;对于超时报文,又分为两种,协议一种是源码生存时间TTL(在IP首部中),另一种是协议分片传输中,接收到一个分片后的超时等待时间超时;ICMP协议中的询问报文,lwIP实现的则是回送请求/应答报文。
无论是差错还是询问报文,前4个字节是一样的:第一个是类型,第二个是代码,例如超时就是0/1,0代表生存时间为0、1则是超时等待时间为0;后两个是校验和;之后的4个字节则是取决于ICMP报文的类型;整个ICMP的数据部分,长度取决于类型;整个ICMP报文是在网络层,可以说IP数据包包含了IP首部以及ICMP报文。
ICMP差错报文用于检测IP数据报在传输过程中的异常信息(目的不可达、源站抑制、重定向、超时、短线快枪指标公式源码参数错误)。
ICMP类型为3,则代表了是目的不可达;lwIP实现了代码值2、3、4的差错;ICMP类型为则代表了是超时错误;代码值0代表传输期间生存时间为0,1代表数据报组装期间生存时间为0。
ICMP查询报文用于诊断两个网络设备之间是否能够通信。
lwIP只处理ICMP类型0/8,代表了回显请求/应答;目的主机收到ICMP回送请求报文后立即回送应答报文,若源主机能收到ICMP回送应答报文,则说明到达该主机的网络正常(PING)。
ICMP报文数据结构:以上结构体位于icmp.h中;包括有ICMP的类型、代码、校验和、标志符以及序号五个变量。
差错报文中,前4个字节是类型、代码和校验后;后4个字节全为0;然后传输的数据就是因其差错的IP首部以及他的pbuf的前8个字节的数据;查询报文的前4个字节与差错报文一样;后4个字节中,2格式标识符,2个事序号;数据部分则是请求报文发送和应答报文重复(就是类型为8,就是回送请求,直接把类型改为0,变成回送应答)。
lwIP只实现目的不可达、超时差错报文,它们分别为icmp_dest_unreach和icmp_time_exceeded函数;这两种差错报文都是调用icmp_send_response发送;其源码和注释如下:
以上源码的逻辑,就是根据当前的type和code判断处理方式,判断得到是差错报文,就把被丢弃数据包的智慧康养系统源码pbuf中的IP首部和前8个字节数据拷贝到差错报文中(同样也是一个pbuf)。
请求报文发送,应答报文重复。简单来讲,应答包是在请求包的基础上修改得来;查询报文的源码和注释如下:
总结来说,ICMP的回送请求,把ICMP结构体的type从8改成0,然后把pbuf的payload上移个字节,添加IP首部,就变成了回送应答包。
这一篇的源码还是比较简单易懂的,没有太多要F跳转的内容,总的原理也比较清晰。
至此,lwIP的大部分协议都学完了,还剩下TCP和UDP协议,现在的lwIP框架如下:
正点原子lwIP学习笔记——IP协议
IP协议,作为TCP/IP协议族的核心,负责TCP、UDP、ICMP、IGMP等数据的传输(IPv4和IPv6)。它提供了无连接、不可靠的服务,这意味着数据传输不需维持对方信息,每次发送数据都需要明确目标IP地址,且不能保证数据包准确到达,只尽力而为,如发送失败会通知上层协议但不重传。40级喷子源码推荐
IP协议的功能包括:寻址,当主机间跨网段通信时,数据通过主机发送到路由器,路由器根据IP地址的网络号和主机号进行转发;利用路由表决定数据包的传输路径,目标网络、下一跳地址和子网掩码是关键信息;当数据包大小超过MTU(通常字节),则需要进行分片和重组。
IP协议与ARP、ICMP和IGMP等配合工作。与MAC地址(物理地址)不同,IP地址是网络层以上的标识,分为五类。理解IP协议内容,IPv4的首部结构包含字节的固定部分,如差分服务区域、总长度、标识符、标志等,以及源和目标IP地址等信息。
IP分片原理涉及MTU限制,当数据包超过MTU,就需要进行分片操作,比如字节的数据可能被分为多个片段,每个片段包含偏移量、标志等字段。pbuf内存分配和重组过程是关键,例如,使用pbuf结构存储和传递数据,订单同步源码怎么用TCP和IP头部会插入pbuf,通过ip_reassdata结构连接分片,直到所有分片接收完整后进行重组。
IP重组是根据到达顺序重新组合分片,lwIP处理分片时,ip_reassdata链表用于存储和管理未完整接收的数据包。源码中的函数如ip4_reass()和ip_reass_chain_frag_into_datagram_and_validate()处理了这些逻辑,确保数据包在到达目的地后正确组合。
总的来说,理解lwIP协议的这部分内容,关注核心原理和源码示例,把握数据传输的完整逻辑,包括IP首部字段、分片与重组,以及与MAC地址、TCP/IP协议的交互,是十分重要的。
嵌入式网络那些事内容简介
本文将深入探讨嵌入式网络领域中的关键协议栈LwIP,专为网络TCP/IP协议的初学者和嵌入式网络开发人员设计。从LwIP源代码的解析开始,我们将逐一揭示TCP/IP协议各层的机制和其实现原理,帮助读者理解其内在运作。
通过构建简易实验环境,本书详细讲解了LwIP在嵌入式设备组网中的移植过程,包括实际操作和注意事项。此外,书中还提供了丰富的编程案例,让学习者能在实践中掌握LIP的运用,并实现理论知识与实践的结合。
对于TCP/IP学习者而言,本书是一本理想的入门和精通指南,配套的实验平台和实例让学习过程更为直观和高效。对于初入嵌入式领域的人员,实验平台的设计使得入门变得简单,通过实践操作,他们能更快地熟悉嵌入式开发。
最后,无论你是经验丰富的嵌入式网络开发者还是新手,本书都可作为你的实用参考手册,提供丰富的实战指导和深入理解LwIP协议的途径。
正点原子lwIP学习笔记——网络数据包管理
TCP/IP作为一种数据通信机制,其协议栈的实现本质上是对数据包的处理。为了实现高效率的处理,lwIP数据包管理提供了一种高效的机制。协议栈各层能够灵活处理数据包,同时减少数据在各层间传递时的时间和空间开销,这是提高协议栈工作效率的关键。在lwIP中,这种机制被称为pbuf。
用户的数据经过申请pbuf,拷贝到pbuf结构的内存堆中。在应用层,数据的前面加上应用层首部,在传输层加上传输层首部,最后在网络层加上网络层首部。
pbuf用于lwIP各层间数据传递,避免各层拷贝数据!
lwIP与标准TCP/IP协议栈的区别在于,lwIP是一种模糊分层的TCP/IP协议,大大提高了数据传输效率!
这是定义在pbuf.h中的关键结构体pbuf。通过指针next构建出了一个数据包的单向链表;payload指向的是现在这个结构体所存储的数据区域;tot_len是所有的数据长度,包括当前pbuf和后续所有pbuf;而len就是指当前pbuf的长度;type_internal有四种类型;ref代表当前pbuf被引用的次数。
右边展示的pbuf_layer就是用来首部地址偏移,用来对应相应的结构体。
PBUF_RAM采用内存堆,长度不定,一般用在传输数据;PBUF_POOL采用内存池,固定大小的内存块,所以分配速度快(一般字节,就是分配3个PBUF_POOL的内存池),一般用在中断服务中;PBUF_ROM和PBUF_REF都是内存池形式,而且只有pbuf没有数据区域,数据都是直接指向了内存区(PBUF_ROM指向ROM中,PBUF_REF指向RAM中)。
左边第一幅对应PBUF_RAM;中间两幅对应PBUF_POOL;最后一幅对应PBUF_ROM和PBUF_REF。
其中PBUF_RAM和PBUF_POOL相对更为常用。
更多的函数,都可以在pbuf.c和.h中找到。pbuf_alloc()如果是PBUF_REF或者是PBUF_ROM,就会如上图所示,创建一个结构体指针p,然后会进入pbuf_alloc_reference;该函数中,会申请一个pbuf结构体大小的内存;然后调用pbuf_init_alloced_pbuf进行初始化,初始化可以如上图所示。
如果是PBUF_POOL,会定义q和last两个pbuf结构体指针,q和last都初始化为NULL,rem_len(剩余长度)初始化为(用户指定需要构建的长度);然后q会经过内存申请,qlen则是去rem_len和当前可申请的数据大小(PBUF_POOL_BUFSIZE_ALIGNED - LWIP_MEM_ALIGN_SIZE(offset))取小值,然后同样经过pbuf_init_alloced_pbuf初始化q中的pbuf结构体;然后会把offset清零,就是说之后的pbuf都没有offset了,只有第一个链表的元素有offset;经过if判断并判断rem_len的大小,只要还有剩余就会回去循环继续执行上述操作,直到完成3个内存块的初始化。
首先会计算payload_len和alloc_len,如果是传输数据,那么LWIP_MEM_ALIGN_SIZE(offset)就是,计算得到payload_len=,alloc_len=;然后进入判断payload和alloc的长度是否
进入判断p是否为空,不为空证明还没有释放;进入while语句,每一次都--ref(引用次数);然后类似链表删除,调用相应的pbuf类型的内存释放(内存堆或者内存池),直到p全部被释放。源码如下:
这个就要看你使用的是什么类型,然后会根据类型来决定payload_len的大小,进行相应的payload指针指向数据区前的首部字段。
这一章主要讲述了lwIP中重要的pbuf缓冲,具体有哪些数据构成,为之后的学习奠定基础,确定了pbuf除了所需传输的数据,还有哪些变量需要添加,如何申请对应的pbuf内存大小,以及对应的内存堆和内存池。
使用 Contiki 快速构建 IoT 设备
Contiki操作系统,从其诞生至今,已经成为了物联网(IoT)开发领域中不可或缺的一部分。始于年,其源头可追溯到梅拉达伦大学计算机科学学生Dunkels的毕业项目,旨在使用无线传感器追踪曲棍球运动员的关键信号。在为项目实现中,他不得不编写了用于与计算机网络交互的代码,即后来的LwIp(轻量级互联网协议),尽管LwIp今天在许多微控制器和其他产品中仍有应用,但Dunkels认为它仍不够轻量。因此,他创建了microIP,最终演化成了Contiki操作系统。
Contiki的诞生和发展引起了研究人员和爱好者的广泛关注,并在近几年吸引了商业用户,如Rad-DX的发射物检测设备和Zolertia的噪音监测系统。为了支持Contiki在商业应用中的快速成长,Dunkels离开了瑞典计算机科学院的教授职位,创立了Thingsquare公司,致力于为Contiki设备提供基于云的后端服务,简化了开发者将硬件设备与智能手机、网络连接在一起的过程。
Contiki的开发体验被设计得非常友好。官方提供了包含所有工具和源码的Ubuntu镜像,用户可以通过虚拟机的方式运行,也可以在自己的操作系统上搭建原生开发环境。开发者只需克隆Contiki的最新源码,并设置编译工具,如GCC-ARM编译工具和SDCC工具(用于架构的MCU)。此外,通过SRecord工具生成可用于烧录的hex文件,用户可以选择使用SmartRF Flash Programmer 2进行下载,或者在MacOSX上直接下载固件。
以TI的SimpleLink™ CC Wireless MCU LaunchPad™ Kit为例,开发者需要在Contiki目录下运行特定命令确保使用最新版本的ccxxware。接着,用户可以编译示例代码,如ccxx-demo,并下载运行。在这一过程中,Contiki内置的UART下载固件功能为开发者提供了便捷的下载方式,特别是通过MacOSX上的python脚本和pyserial工具,无需依赖Windows环境。
Contiki的发展历程和其在物联网领域中的应用,展示了其在快速构建原型、轻松在不同硬件平台之间切换方面的强大优势。随着物联网技术的不断演进,Contiki将继续为开发者提供更加高效、灵活的解决方案,推动物联网领域的创新与发展。