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onps是一個開源且完全自主開發(fā)的國產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，適用于資源受限的單片機系統(tǒng)，提供完整地ethernet/ppp/tcp/ip協(xié)議族實現(xiàn)，同時提供sntp、dns、ping等網(wǎng)絡(luò)工具，支持以太網(wǎng)環(huán)境下dhcp動態(tài)ip地址申請，也支持動態(tài)及靜態(tài)路由表。

協(xié)議棧還封裝實現(xiàn)了一個伯克利套接字（Berkeley sockets）層。

該層并沒有完全按照Berkeley sockets標準設(shè)計實現(xiàn)，而是我根據(jù)以往socket編程經(jīng)驗，以方便用戶使用、簡化用戶編碼為設(shè)計目標，重新聲明并定義了一組常見socket接口函數(shù)：

• socket：創(chuàng)建一個socket，目前僅支持udp和tcp兩種類型
• close：關(guān)閉一個socket，釋放當前占用的協(xié)議棧資源
• connect：與目標tcp服務(wù)器建立連接（阻塞型）或綁定一個固定的udp服務(wù)器地址
• connect_nb：與目標tcp服務(wù)器建立連接（非阻塞型）
• is_tcp_connected：獲取當前tcp鏈路的連接狀態(tài)
• send：數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)，tcp鏈路下為阻塞型
• send_nb：數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)，非阻塞型
• is_tcp_send_ok：數(shù)據(jù)是否已成功送達tcp鏈路的對端（收到tcp ack報文）
• sendto：udp數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)，發(fā)送數(shù)據(jù)到指定目標地址
• recv：數(shù)據(jù)接收函數(shù)，udp/tcp鏈路通用
• recvfrom：數(shù)據(jù)接收函數(shù)，用于udp鏈路，接收數(shù)據(jù)的同時函數(shù)會返回數(shù)據(jù)源的地址信息
• socket_set_rcv_timeout：設(shè)定recv()函數(shù)接收等待的時長，單位：秒
• bind：綁定一個固定端口、地址
• listen：tcp服務(wù)器進入監(jiān)聽狀態(tài)
• accept：接受一個到達的tcp連接請求
• tcpsrv_recv_poll：tcp服務(wù)器專用函數(shù)，等待任意一個或多個tcp客戶端數(shù)據(jù)到達信號
• socket_get_last_error：獲取socket最近一次發(fā)生的錯誤信息
• socket_get_last_error_code：獲取socket最近一次發(fā)生的錯誤編碼

協(xié)議棧簡化了傳統(tǒng)BSD socket編程需要的一些繁瑣操作，將一些不必要的操作細節(jié)改為底層實現(xiàn)，比如select/poll模型、阻塞及非阻塞讀寫操作等。

簡化并不意味著推翻，socket接口函數(shù)的基本定義、主要參數(shù)、使用方法并沒有改變，你完全可以根據(jù)以往經(jīng)驗及編程習(xí)慣快速上手并熟練使用onps棧sockets。

無須過多關(guān)注協(xié)議棧底層，利用socket api編程即可完全滿足復(fù)雜通訊應(yīng)用的需求，而不像LwIp一樣需要使用它自定義的一組接口函數(shù)才能達成同樣的目標。

為了適應(yīng)單片機系統(tǒng)對內(nèi)存使用極度變態(tài)的苛刻要求，onps協(xié)議棧在設(shè)計之初即考慮采用寫時零復(fù)制（zero copy）技術(shù)。用戶層數(shù)據(jù)在向下層協(xié)議傳遞過程中，協(xié)議棧采用buf list鏈表技術(shù)將它們鏈接到一起，直至將其發(fā)送出去，均無須任何內(nèi)存復(fù)制操作。

另外，協(xié)議棧采用buddy算法提供安全、可靠的動態(tài)內(nèi)存管理功能，以期最大限度地提高協(xié)議棧運行過程中的內(nèi)存利用率并盡可能地減少內(nèi)存碎片。

不同于本世紀00到10年代初，單片機的應(yīng)用場景中ucosii等rtos尚未大規(guī)模普及，前后臺系統(tǒng)還大行其道的時代，現(xiàn)如今大部分的應(yīng)用場景下開發(fā)人員選擇使用rtos已成為主流。

因此，協(xié)議棧在設(shè)計之初即不支持前后臺模式，其架構(gòu)設(shè)計建立在時下流行的rtos（RT-Thread、ucosii/iii等）之上。協(xié)議棧移植的主要工作也就自然是針對不同rtos編寫相關(guān)os適配層功能函數(shù)了。

當然，如果你有著極其特定的應(yīng)用場景，需要將onps棧移植到采用前后臺模式的單片機上，我的建議是保留tcp/udp之下協(xié)議層的通訊處理邏輯，調(diào)整上層的系統(tǒng)架構(gòu)使其適應(yīng)目標系統(tǒng)運行模式。

onps棧設(shè)計實現(xiàn)了一套完整的tcp/ip協(xié)議模型。從數(shù)據(jù)鏈路層到ip層，再到tcp/udp層以及之上的伯克利socket層，最后是用戶自己的通訊應(yīng)用層，onps棧實現(xiàn)了全棧覆蓋，能夠滿足絕大部分的網(wǎng)絡(luò)編程需求。其架構(gòu)如下：

可以看出，其與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程模型并沒有什么不同，用戶仍然是繼續(xù)利用socket api編寫常見的tcp及udp網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。同時你還可以利用協(xié)議棧提供的幾個網(wǎng)絡(luò)工具進行網(wǎng)絡(luò)校時、dns查詢等操作。

目錄結(jié)構(gòu)

名稱描述

bsd	伯克利sockets層的相關(guān)接口函數(shù)實現(xiàn)源文件
ethernet	以太網(wǎng)協(xié)議族如ethernet-ii/arp及emac層、dhcp客戶端等的相關(guān)實現(xiàn)源文件
include	協(xié)議棧的頭文件
ip	ip及其上層icmp/tcp/udp協(xié)議族的相關(guān)實現(xiàn)源文件
mmu	協(xié)議棧內(nèi)存管理模塊的相關(guān)實現(xiàn)源文件
net_tools	網(wǎng)絡(luò)工具實現(xiàn)源文件，如dns查詢、網(wǎng)絡(luò)校時、ping等
netif	網(wǎng)卡及路由管理等相關(guān)接口實現(xiàn)源文件
port	協(xié)議棧移植相關(guān)的源文件
ppp	ppp鏈路層相關(guān)實現(xiàn)源文件，包括lcp/ipcp/chap/pap等協(xié)議族的實現(xiàn)源文件
TcpServerForStackTesting	用于協(xié)議棧測試的tcp服務(wù)器，IDE為vs2015開發(fā)，目標系統(tǒng)為win7及以上
test_code	linux下的ppp撥號原理驗證文件

協(xié)議棧支持主流的ARM Cortex系列MCU，支持Keil MDK、IAR等常見IDE。移植的核心工作就是完成RTOS模擬層的編寫及適配，詳細的移植說明請參考《onps網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧移植及使用說明v1.0》一文：

https://gitee.com/Neo-T/open-npstack/releases/download/v1.0.0.221017/onps%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%8D%8F%E8%AE%AE%E6%A0%88%E7%A7%BB%E6%A4%8D%E5%8F%8A%E4%BD%BF%E7%94%A8%E8%AF%B4%E6%98%8Ev1.0.7z

本說明提供了STM32F103RCT6及STM32F407VET6兩種硬件平臺的移植樣例，每種樣例分別針對RT-Thread和ucosii兩種RTOS。樣例工程經(jīng)過了嚴格的內(nèi)部測試，可以直接使用。

如果你沒有太多時間，或者樣例工程與你的目標平臺并不匹配，你可以直接參考協(xié)議棧移植的一般性指導(dǎo)文件《onps棧移植手冊》:

https://gitee.com/Neo-T/open-npstack/raw/master/onps%E6%A0%88%E7%A7%BB%E6%A4%8D%E6%89%8B%E5%86%8C.pdf

協(xié)議棧開發(fā)的一般性指導(dǎo)文件請參考

《onps棧API接口手冊》：

https://gitee.com/Neo-T/open-npstack/raw/master/onps%E6%A0%88API%E6%8E%A5%E5%8F%A3%E6%89%8B%E5%86%8C.pdf)

《onps棧用戶使用手冊》：

https://gitee.com/Neo-T/open-npstack/raw/master/onps%E6%A0%88%E7%94%A8%E6%88%B7%E4%BD%BF%E7%94%A8%E6%89%8B%E5%86%8C.pdf

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總結(jié)

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