??目前，網(wǎng)絡(luò)上多數(shù)文章所使用的LwIP版本為1.4.1。最新版本為2.0.3。從1.4.1到2.0.3（貌似從2.0.0開始），LwIP的源碼有了一定的變化，甚至于源碼的文件結(jié)構(gòu)也不一樣，內(nèi)部的一些實現(xiàn)源文件也被更新和替換了。

簡介

??LwIP使用netif來描述一個硬件網(wǎng)絡(luò)接口，但是由于網(wǎng)絡(luò)接口是直接與硬件打交道的，硬件不同則處理可能不同，必須由用戶提供最底層接口。LwIP的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動有一定的模型，/src/netif/ethernetif.c文件即為底層接口的驅(qū)動的模版，用戶為自己的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)驅(qū)動時應(yīng)參照此模塊。該文件中的函數(shù)通常為與硬件打交道的函數(shù)，當有數(shù)據(jù)接收的時候被調(diào)用，以使接收到的數(shù)據(jù)進入tcpip協(xié)議棧。
??簡單來說，netif是LwIP抽象出來的各網(wǎng)絡(luò)接口，協(xié)議棧可以使用多個不同的接口，而ethernetif則提供了netif訪問硬件的各接口，每個不同的接口有不同的ethernetif。

netif 結(jié)構(gòu)

??在LwIP中，是通過結(jié)構(gòu)體netif來描述一個硬件網(wǎng)絡(luò)接口的，在單網(wǎng)卡中，這個結(jié)構(gòu)體只有一個；多網(wǎng)卡中可有何網(wǎng)卡數(shù)目相同的netif結(jié)構(gòu)體，它們構(gòu)成一個數(shù)據(jù)鏈。該部分的定義在文件netif.c/h中，具體如下：

/** Generic data structure used for all lwIP network interfaces.* The following fields should be filled in by the initialization* function for the device driver: hwaddr_len, hwaddr[], mtu, flags */ struct netif {/** pointer to next in linked list */struct netif *next;#if LWIP_IPV4/** IP address configuration in network byte order */ip_addr_t ip_addr; /* IP 地址 */ip_addr_t netmask; /* 子網(wǎng)掩碼 */ip_addr_t gw; /* 網(wǎng)關(guān) */ #endif /* LWIP_IPV4 */ #if LWIP_IPV6/** Array of IPv6 addresses for this netif. */ip_addr_t ip6_addr[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];/** The state of each IPv6 address (Tentative, Preferred, etc).* @see ip6_addr.h */u8_t ip6_addr_state[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES]; #endif /* LWIP_IPV6 *//** This function is called by the network device driver* to pass a packet up the TCP/IP stack. */netif_input_fn input; /* 函數(shù)指針，從網(wǎng)卡中接收一包數(shù)據(jù) */ #if LWIP_IPV4/** This function is called by the IP module when it wants* to send a packet on the interface. This function typically* first resolves the hardware address, then sends the packet.* For ethernet physical layer, this is usually etharp_output() */netif_output_fn output; /* IP層調(diào)用此函數(shù)向網(wǎng)卡發(fā)送一包數(shù)據(jù) */ #endif /* LWIP_IPV4 *//** This function is called by ethernet_output() when it wants* to send a packet on the interface. This function outputs* the pbuf as-is on the link medium. */netif_linkoutput_fn linkoutput; /* ARP模塊調(diào)用這個函數(shù)向網(wǎng)卡發(fā)送一包數(shù)據(jù) */ #if LWIP_IPV6/** This function is called by the IPv6 module when it wants* to send a packet on the interface. This function typically* first resolves the hardware address, then sends the packet.* For ethernet physical layer, this is usually ethip6_output() */netif_output_ip6_fn output_ip6; #endif /* LWIP_IPV6 */ #if LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK/** This function is called when the netif state is set to up or down*/netif_status_callback_fn status_callback; #endif /* LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK */ #if LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK/** This function is called when the netif link is set to up or down*/netif_status_callback_fn link_callback; #endif /* LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK */ #if LWIP_NETIF_REMOVE_CALLBACK/** This function is called when the netif has been removed */netif_status_callback_fn remove_callback; #endif /* LWIP_NETIF_REMOVE_CALLBACK *//** This field can be set by the device driver and could point* to state information for the device. */void *state; /* 這個成員變量注意以下，主要是將 網(wǎng)卡的某些私有數(shù)據(jù)傳遞給上層，用戶可以自由發(fā)揮，也可以不用。下面會有詳細說明。*/ #ifdef netif_get_client_datavoid* client_data[LWIP_NETIF_CLIENT_DATA_INDEX_MAX + LWIP_NUM_NETIF_CLIENT_DATA]; #endif #if LWIP_IPV6_AUTOCONFIG/** is this netif enabled for IPv6 autoconfiguration */u8_t ip6_autoconfig_enabled; #endif /* LWIP_IPV6_AUTOCONFIG */ #if LWIP_IPV6_SEND_ROUTER_SOLICIT/** Number of Router Solicitation messages that remain to be sent. */u8_t rs_count; #endif /* LWIP_IPV6_SEND_ROUTER_SOLICIT */ #if LWIP_NETIF_HOSTNAME/* the hostname for this netif, NULL is a valid value */const char* hostname; #endif /* LWIP_NETIF_HOSTNAME */ #if LWIP_CHECKSUM_CTRL_PER_NETIFu16_t chksum_flags; #endif /* LWIP_CHECKSUM_CTRL_PER_NETIF*//** maximum transfer unit (in bytes) */u16_t mtu; /* 網(wǎng)絡(luò)一次可以傳送的最大字節(jié)數(shù)，對于以太網(wǎng)一般設(shè)為 1500 *//** number of bytes used in hwaddr */u8_t hwaddr_len; /* 硬件地址長度，對于以太網(wǎng)就是 MAC 地址長度，為 6 各字節(jié) *//** link level hardware address of this interface */u8_t hwaddr[NETIF_MAX_HWADDR_LEN];/** flags (@see @ref netif_flags) */u8_t flags; /* 網(wǎng)卡狀態(tài)信息標志位，是很重要的控制字段，它包括網(wǎng)卡功能使能、廣播使能、 ARP 使能等等重要控制位。*//** descriptive abbreviation */char name[2]; /* 字段用于保存每一個網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口的名字。用兩個字符的名字來標識網(wǎng)絡(luò)接口使用的設(shè)備驅(qū)動的種類，名字由設(shè)備驅(qū)動來設(shè)置并且應(yīng)該反映通過網(wǎng)絡(luò)接口表示的硬件的種類。比如藍牙設(shè)備（ bluetooth）的網(wǎng)絡(luò)接口名字可以是 bt，而 IEEE 802.11b WLAN 設(shè)備的名字就可以是 wl，當然設(shè)置什么名字用戶是可以自由發(fā)揮的，這并不影響用戶對網(wǎng)絡(luò)接口的使用。當然，如果兩個網(wǎng)絡(luò)接口具有相同的網(wǎng)絡(luò)名字，我們就用 num 字段來區(qū)分相同類別的不同網(wǎng)絡(luò)接口。 *//** number of this interface */u8_t num; /* 用來標示使用同種驅(qū)動類型的不同網(wǎng)絡(luò)接口 */ #if MIB2_STATS/** link type (from "snmp_ifType" enum from snmp_mib2.h) */u8_t link_type;/** (estimate) link speed */u32_t link_speed;/** timestamp at last change made (up/down) */u32_t ts;/** counters */struct stats_mib2_netif_ctrs mib2_counters; #endif /* MIB2_STATS */ #if LWIP_IPV4 && LWIP_IGMP/** This function could be called to add or delete an entry in the multicastfilter table of the ethernet MAC.*/netif_igmp_mac_filter_fn igmp_mac_filter; #endif /* LWIP_IPV4 && LWIP_IGMP */ #if LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD/** This function could be called to add or delete an entry in the IPv6 multicastfilter table of the ethernet MAC. */netif_mld_mac_filter_fn mld_mac_filter; #endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD */ #if LWIP_NETIF_HWADDRHINTu8_t *addr_hint; #endif /* LWIP_NETIF_HWADDRHINT */ #if ENABLE_LOOPBACK/* List of packets to be queued for ourselves. */struct pbuf *loop_first;struct pbuf *loop_last; #if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFSu16_t loop_cnt_current; #endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */ #endif /* ENABLE_LOOPBACK */ };

netif鏈表

??LwIP使用鏈表（單向鏈表）來管理多個網(wǎng)絡(luò)接口。在netif.c中有如下全局變量struct netif *netif_list;和struct netif *netif_default;，其中前者就是網(wǎng)絡(luò)接口鏈表指針，后者表示默認情況下（有多網(wǎng)口時）使用哪個網(wǎng)絡(luò)接口。
??netif.c中第一部分就是添加一個會換接口（即127.0.0.1）。具體函數(shù)為void netif_init(void)。該函數(shù)在LwIP初始化時被調(diào)用（tcpip_init -> lwip_init -> netif_init）。

要使用LwIP必須調(diào)用tcpip_init完成對LwIP的初始化。

添加/刪除接口

??向網(wǎng)絡(luò)接口鏈表中添加新接口必須通過以下函數(shù)

struct netif * netif_add(struct netif *netif, #if LWIP_IPV4const ip4_addr_t *ipaddr, const ip4_addr_t *netmask, const ip4_addr_t *gw, #endif /* LWIP_IPV4 */void *state, netif_init_fn init, netif_input_fn input);

下面簡單具體分析以下添加新接口：

??網(wǎng)絡(luò)接口鏈表的操作非常簡單，新添加的接口在鏈表最前面！
??從網(wǎng)絡(luò)接口鏈表中刪除指定的接口必須通過以下函數(shù)void netif_remove(struct netif *netif);刪除也非常簡單，遍歷鏈表找到指定的接口，刪除！

netif使用

??那么具體該如何使用呢？其實使用還是非常簡單的。首先我們需要針對我們的網(wǎng)絡(luò)接口頂一個netif結(jié)構(gòu)體變量struct netif xnetif;，接下來就是初始化。通過上面的結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)，其中有非常多的函數(shù)指針，后續(xù)對于網(wǎng)絡(luò)接口的操作，基本全是通過各個函數(shù)指針來實現(xiàn)的！通常，我們會在LwIP初始化中，用以下函數(shù)添加自己的網(wǎng)絡(luò)接口：

/* 通過該函數(shù)，將網(wǎng)絡(luò)接口添加到鏈表中 */netif_add(&xnetif, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL, &ethernetif_init, &tcpip_input);/* Registers the default network interface.*/netif_set_default(&xnetif);if (EthStatus == (ETH_INIT_FLAG | ETH_LINK_FLAG)){/* Set Ethernet link flag */xnetif.flags |= NETIF_FLAG_LINK_UP;/* When the netif is fully configured this function must be called.*/netif_set_up(&xnetif);}else{/* When the netif link is down this function must be called.*/netif_set_down(&xnetif);}

ethernetif各函數(shù)

??上面說過，每個netif接口都需要一個底層接口文件提供訪問硬件的支持。在LwIP提供的模板ethernetif.c文件中，上來就是一個如下的結(jié)構(gòu)體：

struct ethernetif {struct eth_addr *ethaddr;/* Add whatever per-interface state that is needed here. */ };

??該結(jié)構(gòu)用來描述底層硬件設(shè)備，該結(jié)構(gòu)體唯一不可或缺的是MAC地址，它是LWIP用于相應(yīng)ARP查詢的核心數(shù)據(jù)。其他如果沒有特殊需要，可以不添加其他成員數(shù)據(jù)。主要用于將底層硬件設(shè)備的一些私有數(shù)據(jù)通過netif ->state傳遞給上層（在ethernetif_init函數(shù)中賦值netif->state = ethernetif;）。一般用不到改結(jié)構(gòu)。因為在netif結(jié)構(gòu)中，基本包含了所有需要的信息。
??ethernetif.c文件中提供的函數(shù)主要有以下這么幾個：

• static void low_level_init(struct netif *netif);
• static struct pbuf * low_level_input(struct netif *netif);
• static err_t low_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p);
• void ethernetif_input( void * pvParameters )- low_level_output;
• err_t ethernetif_init(struct netif *netif);

??其中對外的接口只有ethernetif_init函數(shù)。

ethernetif_init

??該函數(shù)完成對于網(wǎng)絡(luò)接口的初始化工作。它是在對LwIP初始化函數(shù)中通過netif_add( &EMAC_if, &xIpAddr, &xNetMast, &xGateway, NULL, ethernetif_init, tcpip_input );來被調(diào)用的。具體見以下注釋：

err_t ethernetif_init(struct netif *netif) {LWIP_ASSERT("netif != NULL", (netif != NULL));#if LWIP_NETIF_HOSTNAMEnetif->hostname = "lwip"; /* Initialize interface hostname */#endif /* LWIP_NETIF_HOSTNAME */netif->name[0] = IFNAME0;netif->name[1] = IFNAME1;#if LWIP_IPV4#if LWIP_ARP || LWIP_ETHERNET#if LWIP_ARPnetif->output = etharp_output; /* 數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)，其最終還是會調(diào)用 netif->linkoutput */#else/* The user should write ist own code in low_level_output_arp_off function */netif->output = low_level_output_arp_off;#endif /* LWIP_ARP */#endif /* LWIP_ARP || LWIP_ETHERNET */#endif /* LWIP_IPV4 */#if LWIP_IPV6 //0netif->output_ip6 = ethip6_output;#endif /* LWIP_IPV6 */netif->linkoutput = low_level_output; /* 這個才是最底層發(fā)送函數(shù)（將數(shù)據(jù)交給硬件發(fā)送）*//* initialize the hardware */low_level_init(netif);// etharp_init();// sys_timeout(ARP_TMR_INTERVAL, arp_timer, NULL);return ERR_OK; }

low_level_init

??該函數(shù)主要是對網(wǎng)卡進行一系列的初始化工作，例如：初始化MAC地址、建立接收數(shù)據(jù)的任務(wù)等。

low_level_input

??該函數(shù)負責從網(wǎng)卡中接收數(shù)據(jù)。正常從LwIP的緩沖池中申請一個 pbuf結(jié)構(gòu)，存放數(shù)據(jù)。

ethernetif_input

??該函數(shù)即為網(wǎng)卡數(shù)據(jù)接收任務(wù)。LwIP中是通過一個task（ethernetif_input）輪詢檢查DMA控制器的狀態(tài)以判斷是否有數(shù)據(jù)接收到。接收的數(shù)據(jù)傳輸流程如下：
硬件接口取數(shù) -> low_level_input -> tcpip_input（通過函數(shù)指針s_pxNetIf->input）

void ethernetif_input( void * pvParameters ) {struct pbuf *p;for( ;; ){/* 1. 該信號量會在網(wǎng)卡的中斷中有數(shù)據(jù)時被發(fā)送 */if (xSemaphoreTake( s_xSemaphore, emacBLOCK_TIME_WAITING_FOR_INPUT)==pdTRUE){TRY_GET_NEXT_FRAME:p = low_level_input( s_pxNetIf ); /* 2. 從網(wǎng)卡中取數(shù)據(jù) */if(p != NULL) /* 有數(shù)據(jù) */{/* 3. 將數(shù)據(jù)（pbuf的地址）傳遞到 TCP/IP協(xié)議棧（s_pxNetIf->input在netif_add函數(shù)中賦值為函數(shù)tcpip_input ） */if (ERR_OK != s_pxNetIf->input( p, s_pxNetIf)){pbuf_free(p);}else{goto TRY_GET_NEXT_FRAME; /* 4. 接收成功后，返回繼續(xù)接收數(shù)據(jù)，直到網(wǎng)卡中沒有數(shù)據(jù)了 */}}/* 5. 如果沒有數(shù)據(jù)了，則會再次返回第 1 步收信號量 */}} }

low_level_output

??Output過程是由應(yīng)用程序以主動方式觸發(fā)的。在TCP/IP協(xié)議棧中，要發(fā)送的發(fā)送的數(shù)據(jù)最終被傳遞給了ip_output_if函數(shù)。查看代碼可知，該函數(shù)中直接調(diào)用了netif->output函數(shù)，在上面的ethernetif_init函數(shù)中有對這個變量【函數(shù)指針】賦值，它就是etharp_output。
??要發(fā)送的數(shù)據(jù)的額傳輸流程如下：
ip_output_if -> etharp_output（通過函數(shù)指針netif->output）-> ethernet_output -> low_level_output（通過函數(shù)指針netif->linkoutput） -> 硬件設(shè)備

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的LwIP 之二 网络接口 netif（ethernetif.c、netif.c）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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