LwIP协议栈的实现

lwIP是TCP/IP协议栈的一个实现。lwIP协议栈主要关注的是怎么样减少内存的使用和代码的大小，这样就可以让lwIP适用于资源有限的小型平台例如嵌入式系统。为了简化处理过程和内存要求，lwIP对API进行了裁减，可以不需要复制一些数据。

LwIP是LightWeight(轻型)IP协议，有无操作系统的支持都可以运行。LwIP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用，一般它只需要几百字节的RAM和40K左右的ROM就可以运行，这使LwIP协议栈适合在低端的嵌入式系统中使用。

其主要特性如下：

①支持多网络接口下的IP转发；

②支持ICMP协议；

③包括实验性扩展的UDP(用户数据报协议)；

④包括阻塞控制、RTT估算、快速恢复和快速转发的TCP(传输控制协议)；

⑤提供专门的内部回调接口(RawAPI)，用于提高应用程序性能；

⑥可选择的Berkeley接口API(在多线程情况下使用)。

(1)信号量

LwIP中需要使用信号量进行通信，所以在sys_arch中应实现相应的信号量结构体structsys_semt和处理函数sys_sem_new()、sys_sem_free()、sys_sem_signal()和sys_arch_sem_wait()。由于μC/OS已经实现了信号量OSEVENT的各种操作，并且功能和LwIP上面几个函数的目的功能是完全一样的，所以只要把μC/OS的函数重新包装成上面的函数，就可直接使用。

(2)消息队列

LwIP使用消息队列来缓冲、传递数据报文，因此要实现消息队列结构sys_mbox_t，以及相应的操作函数：sys_mbox_new()、sys_mbox_free()、sys_mbox_post()和sys_arch_mbox_fetch()。μC/OS实现了消息队列结构及其操作，但是μC/OS没有对消息队列中的消息进行管理，因此不能直接使用，必须在μC/OS的基础上重新实现。具体实现时，对队列本身的管理利用μC/OS自己的OSQ操作完成，然后使用μC/OS中的内存管理模块实现对消息的创建、使用、删除和回收，两部分综合起来形成了LwIP的消息队列功能。

(3)定时器函数

LwIP中每个和TCP/IP相关的任务的一系列定时事件组成一个单向链表，每个链表的起始指针存在lwip_timeouts的对应表项中，如图2所示。移植时需要实现structsys_timeouts*sys_arch_timeouts(void)函数，该函数返回目前正处于运行态的线程所对应的timeout队列指针。

(4)创建新线程函数

在μC/OS中，没有线程(thread)的概念，只有任务(Task)。它提供了创建新任务的系统API调用OSTaskCreate，因此只要把OSTaskCreate封装一下，就可以实现sys_thread_new。需要注意的是LwIP中的thread并没有μC/OS中优先级的概念，实现时要由用户事先为LwIP中创建的线程分配好优先级。

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