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uIP特性

uIP協議棧往掉了完整的TCP/IP中不常用的功能，簡化了通訊流程，但保存了網絡通訊必須使用的協議，設計重點放在了IP/TCP/ICMP/UDP/ARP這些網絡層和傳輸層協議上，保證了其代碼的通用性和結構的穩定性。

由于uIP協議棧專門為嵌進式系統而設計，因此還具有如下優越功能：

（1）????代碼非常少，其協議棧代碼不到6K，很方便閱讀和移植。

（2）????占用的內存數非常少，RAM占用僅幾百字節。

（3）????其硬件處理層、協議棧層和應用層共用一個全局緩存區，不存在數據的拷貝，且發送和接收都是依靠這個緩存區，極大的節省空間和時間。

（4）????支持多個主動連接和被動連接并發。

（5）????其源代碼中提供一套實例程序：web服務器，web客戶端，電子郵件發送程序(SMTP客戶端)，Telnet服務器，?DNS主機名解析程序等。通用性強，移植起來基本不用修改就可以通過。

（6）????對數據的處理采用輪循機制，不需要操縱系統的支持。

由于uIP對資源的需求少和移植輕易，大部分的8位微控制器都使用過uIP協議棧,?而且很多的著名的嵌進式產品和項目(如衛星，Cisco路由器，無線傳感器網絡)中都在使用uIP協議棧。

uIP架構

uIP相當于一個代碼庫，通過一系列的函數實現與底層硬件和高層應用程序的通訊，對于整個系統來說它內部的協議組是透明的，從而增加了協議的通用性。uIP協議棧與系統底層和高層應用之間的關系如圖2－1所示。

????從上圖可以看出，uIP協議棧主要提供了三個函數供系統底層調用。即uip_init(), uip_input()?和uip_periodic()。其與應用程序的主要接口是UIP_APPCALL( )。

uip_init()是系統初始化時調用的，主要初始化協議棧的偵聽端口和默認所有連接是封閉的。

當網卡驅動收到一個輸進包時，將放進全局緩沖區uip_buf中，包的大小由全局變量uip_len約束。同時將調用uip_input()函數，這個函數將會根據包首部的協議處理這個包和需要時調用應用程序。當uip_input()返回時，一個輸出包同樣放在全局緩沖區uip_buf里，大小賦給uip_len。假如uip_len是0，則說明沒有包要發送。否則調用底層系統的發包函數將包發送到網絡上。

uIP周期計時是用于驅動所有的uIP內部時鐘事件。當周期計時激發，每一個TCP連接都會調用uIP函數uip_periodic()。類似于uip_input()函數。uip_periodic()函數返回時，輸出的IP包要放到uip_buf中，供底層系統查詢uip_len的大小發送。

由于使用TCP/IP的應用場景很多，因此應用程序作為單獨的模塊由用戶實現。uIP協議棧提供一系列接口函數供用戶程序調用，其中大部分函數是作為C的宏命令實現的，主要是為了速度、代碼大小、效率和堆棧的使用。用戶需要將應用層進口程序作為接口提供給uIP協議棧，并將這個函數定義為宏UIP_APPCALL()。這樣，uIP在接受到底層傳來的數據包后，在需要送到上層應用程序處理的地方，調用UIP_APPCALL( )。在不用修改協議棧的情況下可以適配不同的應用程序。

uIP在MCS-51單片機上的移植

1．為此項目建立一個keil C工程，建立src目錄存放源文件。

2．通過閱讀uip-1.0\unix\main.c，了解uIP的的主循環代碼架構，并將main.c放到src目錄下。

3．仿照uip-1.0\unix\tapdev.c寫網卡驅動程序，與具體硬件相關。這一步比較費點時間，不過好在大部分網卡芯片的驅動程序都有代碼鑒戒或移植。驅動需要提供三個函數，以RTL9019AS驅動為例。

etherdev_init（）：網卡初始化函數，初始化網卡的工作模式。

u16_t etherdev_read(void)：讀包函數。將網卡收到的數據放進全局緩存區uip_buf中，返回包的長度，賦給uip_len。

void etherdev_send(void)：發包函數。將全局緩存區uip_buf里的數據（長度放在uip_len中）發送出往。

所以，收包和發包主要是操縱uip_buf和uip_len。具體驅動分析可參考《第三章??網絡芯片的驅動》。

4．由于uIP協議棧需要使用時鐘，為TCP和ARP的定時器服務。因此使用單片機的定時器0用作時鐘，每20ms讓計數TIck_cnt加1，這樣，25次計數（0.5S）滿了后可以調用TCP的定時處理程序。10S后可以調用ARP老化程序。對uIP1.0版本，增加了timer.c/timer.h，專門用來治理時鐘，都放到src下。

5．uIP協議棧的主要內容在uip-1.0\uip\下的uip.c/uip.h中，放到src下。假如需要ARP協議，需要將uip_arp.c和uip_arp.h也放到src下。

6．uipopt.h/uip-cONf.h是配置文件，用來設置本地的IP地址、網關地址、MAC地址、全局緩沖區的大小、支持的最大連接數、偵聽數、ARP表大小等。需要放在src下，并且根據需要配置。在V1.00版本中對配置做了如下修改：

（1）配置IP地址，默認先關IP，在初始化中再設定。

#define UIP_FIXEDADDR???0

#define UIP_IPADDR0?????192

#define UIP_IPADDR1?????168

#define UIP_IPADDR2?????1?

#define UIP_IPADDR3?????9

#define UIP_NETMASK0????255

#define UIP_NETMASK1????255

#define UIP_NETMASK2????255

#define UIP_NETMASK3????0??

#define UIP_DRIPADDR0???192

#define UIP_DRIPADDR1???168

#define UIP_DRIPADDR2???1?

#define UIP_DRIPADDR3???1??

（2）使能MAC地址

#define UIP_FIXEDETHADDR 1 ?

#define UIP_ETHADDR0????0x00?

#define UIP_ETHADDR1????0x4f

#define UIP_ETHADDR2????0x49

#define UIP_ETHADDR3????0x12

#define UIP_ETHADDR4????0x12?

#define UIP_ETHADDR5????0x13

（3）使能ping功能

#define UIP_PINGADDRCONF??1

（4）封閉主動請求連接的功能

#define UIP_ACTIVE_OPEN 0

（5）將uip_tcp_appstate_t定位u8_t類型。

（6）由于單片機是大端結構，因此宏定義需要修改

#define UIP_CONF_BYTE_ORDER??????UIP_BIG_ENDIAN

（7）暫時不移植打印信息，先封閉

#define UIP_CONF_LOGGING?????0

（8）定義數據結構類型

typedef unsigned char u8_t;

typedef unsigned int u16_t;

typedef unsigned long u32_t;

7．?假如使用keil C的小模式編譯，需要在大部分的RAM的變量前增加xdata。

8．data為keil C的關鍵詞，代碼中所有出現data的地方（主要是參數、局部變量、結構體成員）改為pucdata或ucdata。

9．解決編譯過程中的錯誤。uIP協議棧為C語言編寫，編譯過程中的題目比較少，并且輕易解決。?

uIP的主控制循環

通過實際的代碼說明uIP協議棧的主控制循環。?
void main(void)

{

???

???

????timer_set(&periodic_timer, CLOCK_CONF_SECOND / 2);

????timer_set(&arp_timer, CLOCK_CONF_SECOND * 10);

????

????init_Timer();

?

????uip_init();

uip_arp_init();

?

????example1_init();

?

????etherdev_init();

?

????uip_ipaddr(ipaddr, 192,168,1,9);

????uip_sethostaddr(ipaddr);

????uip_ipaddr(ipaddr, 192,168,1,16);

????uip_setdraddr(ipaddr);

????uip_ipaddr(ipaddr, 255,255,255,0);

????uip_setnetmask(ipaddr);

?

????while(1)

????{

?

?

????uip_len = etherdev_read();

?

????if(uip_len > 0)

????{

???

????????if(BUF->type == htons(UIP_ETHTYPE_IP))

????????{

????????????uip_arp_ipin();

????????????uip_input();

?????

????????????if(uip_len > 0)

????????{

????????????????uip_arp_out();

????????????????etherdev_send();

????????????}

????????}

?

????????else if(BUF->type == htons(UIP_ETHTYPE_ARP)) {

?????????uip_arp_arpin();

?????????????if(uip_len > 0)

?????????{

?????????????????etherdev_send();

?????????????}

??????}

????????}

?

????????else if(timer_expired(&periodic_timer))

????????{

????????timer_reset(&periodic_timer);

????????for(i = 0; i < UIP_CONNS; i++)

????????{

???????????uip_periodic(i);

???????????if(uip_len > 0)

??????????{

??????????????uip_arp_out();

??????????????etherdev_send();

????????????????}

??????????}?????????

?????????

??????????if(timer_expired(&arp_timer))

??????????{

?????????????timer_reset(&arp_timer);

?????????????uip_arp_timer();

??????????}

????????}

??}

??return;

}

uIP協議棧提供的主要接口

提供的接口在uip.h中，為了減少函數調用造成的額外支出，大部分接口函數以宏命令實現的。

????1．初始化uIP協議棧：uip_init()

????2．處理輸進包：uip_input()

????3．處理周期計時勢件：uip_periodic()

????4．開始監聽端口：uip_listen()

????5．連接到遠程主機：uip_connect()

????6．接收到連接請求：uip_connected()

????7．主動封閉連接：uip_close()

????8．連接被封閉：uip_closed()

????9．發出往的數據被應答：uip_acked()

????10．在當前連接發送數據：uip_send()

????11．在當前連接上收到新的數據：uip_newdata()

????12．告訴對方要停止連接：uip_stop()

????13．連接被意外終止：uip_aborted()

總結

以上是生活随笔為你收集整理的uIP协议栈分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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