1.Light weight IP（LWIP）轻量化的源码阅读 TCP/IP 协议
2.LWIP分析（三）——启动流程
3.正点原子lwIP学习笔记——IP协议
4.正点原子lwIP学习笔记——网络数据包管理

Light weight IP（LWIP）轻量化的 TCP/IP 协议

       Light weight IP（LWIP）轻量化的 TCP/IP 协议，由Adam Dunkels开发的源码阅读开源协议栈，旨在用少量资源消耗实现完整TCP/IP功能，源码阅读适合嵌入式系统。源码阅读

       LWIP支持多种协议，源码阅读如ARP、源码阅读校验工具源码分析ICMP、源码阅读IGMP、源码阅读UDP、源码阅读TCP、源码阅读PPP、源码阅读DNS、源码阅读DHCP、源码阅读IP、源码阅读SNMP和AUTOIP等，源码阅读适用于无操作系统环境，仅需少量RAM和ROM即可运行，适合资源受限的嵌入式设备。

       LWIP具有多种API，包括RAW API、LWIP API和SOCKET API，提供不同性能和易用性，适应多种网络应用程序需求。

       LWIP在嵌入式领域有显著优势：资源开销低、支持完整协议、灵境杀戮源码实现常见应用、高度可移植、开源免费且得到广泛验证。

       LWIP提供三种模式：RAW API、LWIP API和SOCKET API，其中RAW API将协议栈与应用置于同一进程，RAW API和LWIP API支持多线程，SOCKET API提供UNIX标准API。

       LWIP源码结构清晰，包含核心文件、基础类函数、域名解析、校验和、初始化、IP协议、内存管理、网卡操作、网络数据包管理、TCP协议、超时处理和UDP协议等模块。

       在STMF微控制器中，LWIP提供网络层、传输层功能，MAC层和PHY层由硬件实现。清单网站源码SMI接口允许访问PHY寄存器，MII和RMII用于MAC与外接PHY的互联，支持/Mbit/s数据传输。

       LWIP数据包和网络接口管理通过netif结构体实现，协议栈API包括用户编程接口和内核进程通信机制，支持数据包处理、连接管理和内核回调接口。

       编程实例展示了如何创建UDP和TCP线程，以实现网络应用程序的开发。

LWIP分析（三）——启动流程

       LWIP分析（三）——启动流程

       深入分析LWIP启动流程之前，需回顾前文对物理层结构与内存管理底层原理的铺垫。LWIP协议栈在设计上不仅涵盖多种网络硬件接口，如以太网、WiFi和NBIOT等，以实现对多样化联网硬件的支持。为了统一管理多接口，引入了“虚拟网卡”的概念。虚拟网卡实通过操作系统的网络驱动程序或LWIP自身驱动程序实现，与LWIP协议栈交互。

       虚拟网卡的主要功能包括建立链表管理多个网卡、配置输出和输入回调函数接口，并能在链表中增删网卡。每张网卡由netif结构体抽象，多网卡链接形成单向链表，绿豆指标源码此源码关键参数有指针next用于链表连接、output和input函数作为物理层与IP层间数据交换的回调指针。

       在虚拟网卡管理中，可实现网卡动态增减、配置及数据处理。网络数据包作为TCP/IP协议的基础处理对象，LWIP高效管理机制通过pbuf结构实现。pbuf管理多样化的数据包，从几百到几千字节不等，且支持在RAM或ROM中存储。

       pbuf结构体如下，基于单链表设计，type字段决定不同pbuf结构。

       包括PBUF_RAM、PBUF_POOL、PBUF_ROM和PBUF_REF等类型，提供高效数据包管理，适配数据传输需求。

       硬件接口初始化，实现LWIP协议栈启动的关键步骤。初始化以太网硬件接口，需配置系统时钟、工作模式和速度，通过MDIO接口管理PHY寄存器实现。源码转换dll接着初始化引脚并记录TX/RX FIFO位置，此流程贯穿硬件配置、驱动实现与数据传输的初始化阶段。

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。

       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，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。

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。