Uip + Stm32移植问题总结

作者：Changing发表时间：07-26 21:37分类：电子相关3 Comments

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uIP 由瑞典计算机科学学院(网络嵌入式系统小组)的Adam Dunkels （http:///adam/uip/）开发。其源代码由C 语言编写，并完全公开，有了这个TCP/IP协议栈，让嵌入式可以实现的功能更为丰富。可以作为WebClient 向指定网站提交数据，可以作为WebServer作为网页服务器，提供一个小型的动态页面访问功能。由于是开源的免费协议栈，据说Uip没有考虑协议安全的问题。

首先介绍下移植的环境： stm32 + ENC28J60网络模块 

Enc28j60是带SPI 接口的独立以太网控制器，可以用mcu控制spi来实现tcp/ip数据流的收发，所以要先完成Enc28j60的驱动程序，再整合Uip。Uip是用标准的C语言实现，所以移植Uip在51单片机和stm32上类似。

经过几天的琢磨，已经将Uip的几个示例稳定运行。Uip中apps下的例子相互之间存在冲突，源程序中也有一些Error 要修改，我将Uip的文件结构做了一些调整。

Uip文件结构

先介绍下Uip下各个目录文件的功能：

├─apps                               apps目录 下为uip提供的一些应用示例
│  ├─dhcpc
│  ├─hello-world
│  ├─resolv
│  ├─smtp
│  ├─telnetd
│  ├─webclient
│  └─webserver
│      └─httpd-fs
├─doc                              doc下放置的为说明文档，程序中用不上  
│  └─html
├─lib                                lib下为内存块管理函数源码
├─uip                               uip下为uip和核心实现源码 
└─unix                              unix环境里的uip应用例子,可以参照这个例子实现应用

Uip+stm32 MDK下工程建立

stm32的目录结构建立可以参考 stm32 开发环境MDK+库文件配置 

User 放置 stm32 SPI配置以及Uip配置和Enc28j60和Uip的接口函数

uip下为uip的核心实现源码以及内存管理源码（即为Uip/uip+Uip/lib）

dev下为Enc28j60的驱动函数源码

apps为uip的各个示例应用源码（Uip/apps下的文件）包括smtp,rsolve,dhcp，telnetd,以及webclient

webserver 的文件结构较为复杂，独立一个文件夹

Uip移植

Uip的移植可以参考uip的unix的文件结构。

1. Uip的数据通过网卡Enc28j60从物理层剥离，所以需要先配置Uip和Enc28j60的数据交互。这个部分在tapdev.c文件中：

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#include "uip.h" #include "ENC28J60.h" /*---------------------------------------------------------------------------*/ void tapdev_init(unsigned char *my_mac) {     enc28j60Init(my_mac); } /*---------------------------------------------------------------------------*/ unsigned int tapdev_read(void) {     return enc28j60PacketReceive(UIP_CONF_BUFFER_SIZE,uip_buf); } /*---------------------------------------------------------------------------*/ void tapdev_send(void) {     enc28j60PacketSend(uip_len,uip_buf); } /*---------------------------------------------------------------------------*/

写网卡驱动程序，与具体硬件相关。这一步比较费点时间，不过好在大部分网卡芯片的驱动程序都有代码借鉴或移植。驱动需要提供三个函数，以Enc28j60 驱动为例。

tapdev_init（）：网卡初始化函数，初始化网卡的工作模式。

tapdev_read(void)：读包函数。将网卡收到的数据放入全局缓存区uip_buf 中，返回包的长度，赋给uip_len。

void tapdev_send(void)：发包函数。将全局缓存区uip_buf 里的数据（长度放在uip_len 中）发送出去。

2.由于uIP 协议栈需要使用时钟，为TCP 和ARP 的定时器服务。因此使用单片机的定时器或是stm32的滴答定时器用作时钟，每20ms 让计数tick_cnt 加1，这样，25 次计数（0.5S）满了后可以调用TCP 的定时处理程序。10S 后可以调用ARP 老化程序。uIP1.0 版本，增加了timer.c/timer.h，专门用来管理时钟，修改clock-arch.c如下：

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#include "clock-arch.h" #include "stm32f10x.h" extern __IO int32_t g_RunTime; /*---------------------------------------------------------------------------*/ clock_time_t clock_time(void) {     return g_RunTime; } /*---------------------------------------------------------------------------*/

使用stm32 滴答定时器中断代码：

User/stm32f10x_it.c

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__IO int32_t g_RunTime = 0; void SysTick_Handler(void) {     static uint8_t s_count = 0;     if (++s_count >= 10)     {         s_count = 0;         g_RunTime++;    /* 全局运行时间每10ms增1 */         if (g_RunTime == 0x80000000)         {             g_RunTime = 0;         }           } }

3.uipopt.h/uip-conf.h 是配置文件，用来设置本地的IP 地址、网关地址、MAC 地址、全局缓冲区的大小、支持的最大连接数、侦听数、ARP 表大小等。可以根据需要配置。

#define UIP_FIXEDADDR 1

决定uIP是否使用一个固定的IP地址。

如果uIP使用一个固定的IP地址，应该置位（set）这些uipopt.h中的选项。如果不的话，则应该使用宏uip_sethostaddr(),uip_setdraddr() 和 uip_setnetmask()。

#define UIP_PINGADDRCONF 0            Ping IP地址赋值。

#define UIP_FIXEDETHADDR 0            指明uIP ARP模块是否在编译时使用一个固定的以太网MAC地址。

#define UIP_TTL 255                           uIP发送的IP packets的IP TTL (time to live)。

#define UIP_REASSEMBLY 0                uIP支持IP packets的分片和重组。

#define UIP_REASS_MAXAGE 40          一个IP fragment在被丢弃之前可以在重组缓冲区中存在的最大时间。

#define UIP_UDP 0                              是否编译UDP的开关。

#define UIP_ACTIVE_OPEN 1                决定是否支持uIP打开一个连接。

#define UIP_CONNS 10                        同时可以打开的TCP连接的最大数目。由于TCP连接是静态分配的，减小这个数目将占用更少的RAM。每一个TCP连接需要大约30字节的内存。

#define UIP_LISTENPORTS 10                同时监听的TCP端口的最大数目。每一个TCP监听端口需要2个字节的内存。

#define UIP_RECEIVE_WINDOW 32768   建议的接收窗口的大小。如果应用程序处理到来的数据比较慢，那么应该设置的小一点（即，相对与uip_buf缓冲区的大小来说），相反如果应用程序处理数据很快，可以设置的大一点（32768字节）。

#define UIP_URGDATA 1                       决定是否支持TCP urgent data notification。

#define UIP_RTO 3                                The initial retransmission timeout counted in timer pulses.不要改变

#define UIP_MAXRTX 8                         在中止连接之前，应该重发一个段的最大次数。不要改变

#define UIP_TCP_MSS (UIP_BUFSIZE – UIP_LLH_LEN – 40)             TCP段的最大长度。它不能大于UIP_BUFSIZE – UIP_LLH_LEN – 40.

#define UIP_TIME_WAIT_TIMEOUT 120    一个连接应该在TIME_WAIT状态等待多长。不要改变

#define UIP_ARPTAB_SIZE 8                    ARP表的大小。如果本地网络中有许多到这个uIP节点的连接，那么这个选项应该设置为一个比较大的值。

#define UIP_BUFSIZE 1500                        uIP packet缓冲区不能小于60字节，但也不必大于1500字节。

#define UIP_STATISTICS 1                        决定是否支持统计数字。统计数字对调试很有帮助，并展示给用户。

#define UIP_LOGGING 0                        输出uIP登陆信息。

#define UIP_LLH_LEN 14                        链接层头部长度。对于SLIP，应该设置成0。

uip-conf.h 中增加几个主要结构体定义，不include任何应用

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#define UIP_CONF_LOGGING         0                //logging off typedef int uip_tcp_appstate_t;         //出错可注释 typedef int uip_udp_appstate_t;         //出错可注释 /*#include "smtp.h"*/ /*#include "hello-world.h"*/ /*#include "telnetd.h"*/ /*#include "webserver.h"*/ /*#include "dhcpc.h"*/ /*#include "resolv.h"*/ /*#include "webclient.h"*/ #include "app_call.h"                    //加入一个Uip的数据接口文件

uIP 在接受到底层传来的数据包后，调用UIP_APPCALL( )，将数据送到上层应用程序处理。

User/app_call.c

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#include "stm32f10x.h" #ifndef UIP_APPCALL     #define UIP_APPCALL                 Uip_Appcall #endif #ifndef UIP_UDP_APPCALL     #define UIP_UDP_APPCALL             Udp_Appcall #endif void Uip_Appcall(void); void Udp_Appcall(void); void Uip_Appcall(void) {       } void Udp_Appcall(void) {       }

4.加入uIP 的的主循环代码架构

User/main.c

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#include "stm32f10x.h" #include "stdio.h" #include "string.h" #include "uip.h" #include "uip_arp.h" #include "tapdev.h" #include "timer.h" #include "ENC28J60.h" #include "SPI.h" #define  PRINTF_ON  1 #define BUF ((struct uip_eth_hdr *)&uip_buf[0]) #ifndef NULL #define NULL (void *)0 #endif /* NULL */ static unsigned char mymac[6] = {0x04,0x02,0x35,0x00,0x00,0x01}; void RCC_Configuration(void); void GPIO_Configuration(void); void USART_Configuration(void); int main(void) {     int i;     uip_ipaddr_t ipaddr;     struct timer periodic_timer, arp_timer;     RCC_Configuration();     GPIO_Configuration();     USART_Configuration();     SPInet_Init();     timer_set(&periodic_timer, CLOCK_SECOND / 2);     timer_set(&arp_timer, CLOCK_SECOND * 10);     SysTick_Config(72000);          //配置滴答计时器     //以太网控制器驱动初始化     tapdev_init(mymac);         //Uip 协议栈初始化     uip_init();     uip_ipaddr(ipaddr, 192, 168, 1, 15);     //配置Ip     uip_sethostaddr(ipaddr);     uip_ipaddr(ipaddr, 192, 168, 1, 1);     //配置网关     uip_setdraddr(ipaddr);     uip_ipaddr(ipaddr, 255, 255, 255, 0);   //配置子网掩码     uip_setnetmask(ipaddr);     while(1){             uip_len = tapdev_read();                                //从网卡读取数据                   if(uip_len > 0)         {                                                       //如果数据存在则按协议处理             if(BUF->type == htons(UIP_ETHTYPE_IP)) {         //如果收到的是IP数据，调用uip_input()处理                 uip_arp_ipin();                                                     uip_input();                 /* If the above function invocation resulted in data that                    should be sent out on the network, the global variable uip_len is set to a value > 0. */                 if(uip_len > 0)                 {                   uip_arp_out();                   tapdev_send();                 }             }else if(BUF->type == htons(UIP_ETHTYPE_ARP)){    //如果收到的是ARP数据，调用uip_arp_arpin处理                 uip_arp_arpin();                 /* If the above function invocation resulted in data that                    should be sent out on the network, the global variable uip_len is set to a value > 0. */                 if(uip_len > 0)                 {                   tapdev_send();                 }             }               }else if(timer_expired(&periodic_timer)){           //查看0.5s是否到了，调用uip_periodic处理TCP超时程序               timer_reset(&periodic_timer);               for(i = 0; i < UIP_CONNS; i++) {                           uip_periodic(i);                           /* If the above function invocation resulted in data that                        should be sent out on the network, the global variable uip_len is set to a value > 0. */                           if(uip_len > 0)                     {                       uip_arp_out();                       tapdev_send();                     }               }                                                 for(i = 0; i < UIP_UDP_CONNS; i++)               {                           uip_udp_periodic(i);                                //处理udp超时程序                           /* If the above function invocation resulted in data that                        should be sent out on the network, the global variable uip_len is set to a value > 0. */                           if(uip_len > 0)                     {                       uip_arp_out();                       tapdev_send();                     }               }                           /* Call the ARP timer function every 10 seconds. */            //10s到了就处理ARP               if(timer_expired(&arp_timer))               {                     timer_reset(&arp_timer);                     uip_arp_timer();               }         }     } } /*******************************Stm32 Set***************************************/ void GPIO_Configuration(void) {     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                                                                                                                                                                                                                                                            GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;             GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);           GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;               GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure); } void RCC_Configuration(void) {     /* 定义枚举类型变量 HSEStartUpStatus */     ErrorStatus HSEStartUpStatus;     /* 复位系统时钟设置*/     RCC_DeInit();     /* 开启HSE*/     RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);     /* 等待HSE起振并稳定*/     HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();     /* 判断HSE起是否振成功，是则进入if()内部 */     if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)     {         /* 选择HCLK（AHB）时钟源为SYSCLK 1分频 */         RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);         /* 选择PCLK2时钟源为 HCLK（AHB） 1分频 */         RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);         /* 选择PCLK1时钟源为 HCLK（AHB） 2分频 */         RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);         /* 设置FLASH延时周期数为2 */         FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);         /* 使能FLASH预取缓存 */         FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);         /* 选择锁相环（PLL）时钟源为HSE 1分频，倍频数为9，则PLL输出频率为 8MHz * 9 = 72MHz */         RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);         /* 使能PLL */         RCC_PLLCmd(ENABLE);         /* 等待PLL输出稳定 */         while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);         /* 选择SYSCLK时钟源为PLL */         RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);         /* 等待PLL成为SYSCLK时钟源 */         while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);     }     /* 打开APB2总线上的GPIOA时钟*/     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);           }    void USART_Configuration(void) {     USART_InitTypeDef USART_InitStructure;     USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;     USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable;     USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low;     USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;                                                                                                                                                          USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable;     USART_ClockInit(USART1 , &USART_ClockInitStructure);     USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;     USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;     USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;     USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;     USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;     USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;     USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);     USART_Cmd(USART1,ENABLE); } #if  PRINTF_ON int fputc(int ch,FILE *f) {     USART_SendData(USART1,(u8) ch);     while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET);     return ch; } #endif

5.解决编译过程中的错误。归总如下：

• Uip/uip-split.c  注释所有的 tcpip_output()函数  消除uip_fw_output()函数的注释
• Uip/memb.c 中 memb_free()函数 返回值 return -1 改为 return 1
• Apps/resolv.c 中resolv_conf() 中 

                 //resolv_conn = uip_udp_new(dnsserver, HTONS(53));

                  resolv_conn = uip_udp_new((uip_ipaddr_t*)dnsserver, HTONS(53));

解决完所有问题后，编译成功后下载到stm32，ping 测试。。