STMCU小助手
发布时间:2022-1-1 20:00
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1.1 当前主流的嵌入式网络协议栈% G1 N& r' S4 p. _7 m) w8 X 当前主流的小型嵌入式网络协议栈主要有:uIP,LwIP,embOS/IP,uC/TCP-IP,FreeRTOS-TCP,Cyclone TCP,RL-TCPnet和ThreadX NetXDUO。当然,还有其它的网络协议栈,只是不被我们所知,这里把前面说到的其中几款协议栈进行简单的介绍。另外,物联网系统Contiki和Mbed OS也进行了介绍。# \, p& v2 \4 E5 S Q 1.2 uIP网络协议栈介绍 uIP主要用于8位和16位微控制器的小型嵌入式网络协议栈。最初,uIP 网络协议栈由瑞典计算机科学院的Adam Dunkels 开发,其源代码由C 语言编写,并完全开源。4 a6 @1 H! W9 a0 ?8 Z& h; `0 e) ~, \ 2 _& N$ x; R0 G# z" ^0 U uIP协议栈最大的优势就是短小精悍,Flash和RAM需求小,去掉了完整的 TCP/IP 中不常用的功能,简化了通讯流程,但保留了网络通信必须使用的协议,重点放在了 IP/TCP/ICMP/UDP/ARP 这些网络层和传输层协议上,保证了其代码的通用性和结构的稳定性。 ! v$ }3 v! z& b3 c9 e- d @# W& P4 f& s5 K/ l 1.3 LwIP网协议栈介绍 LwIP也是瑞典计算机科学院的Adam Dunkels 开发的开源TCP/IP协议栈。 LwIP属于小型嵌入式网络协议栈,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,它只需十几KB的RAM和40KB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。LwIP协议栈主要关注的是怎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。 LwIP的特点如下: , Q, [3 r$ p! s* a' P& a3 o4 T 支持的协议 IP, ICMP, UDP, TCP, IGMP, ARP, PPPoS, PPPoE, DHCP client, DNS client, AutoIP/APIPA (Zeroconf), SNMP agent。 , C# Q& W2 m9 w0 M- L( j0 L API接口函数& G' j4 A) F4 g4 j$ A8 F# a' ~! \ & t3 e3 [% |: x. p. Y1 J1 ? 提供专门的内部回调接口(Raw API),用于提高应用程序性能以及可选择的BSD Socket API (在多线程情况下使用) 。! f# w3 Y/ x$ U) \ ; i" I% u' T' M0 m, h) j- y 扩展功能: L/ [0 D1 a2 a) [3 j5 C7 ^5 i 通过多个网络接口进行IP转发,TCP拥塞控制,RTT估算和快速恢复/快速重传机制。 应用层的支持 - C, i2 X7 T* a d8 q. ~4 ]0 } HTTP server, SNTP client, SMTP client, ping, NetBIOS nameserver。3 g3 m+ ^3 E+ w 1.4 Contiki物联网系统介绍3 X2 {% e% A9 i9 n+ \8 t5 f7 d- [ Contiki的内核以及大部分的核心功能也是由瑞典计算机科学院的Adam Dunkels开发。 Contiki是一个小型的,开源的,易移植的多任务系统。可用于内存受限的网络系统,支持在各种平台上运行。Contiki最强大的还是它的网络功能,提供了强大的低功耗互联网通信,Contiki支持完整标准的IPv6和IPv4以及近几年新出的低功耗无线标准:6lowpan,RPL,CoAP。 如果使用Contik 的ContikiMAC和可休眠的路由器功能,即使是无线路由器也可以使用电池供电。# Y9 _ ~4 ?2 |5 g' ` 根据Contiki官方的说明,当前的定位就是:开源的物联网系统,将低成本、低功耗的设备连接到网络,通过强劲的网络功能来构建复杂的无线网络。2 \3 Y' d% C! ?& b7 D ' p( Z1 c9 h4 @ a9 H# y 作者Adam Dunkels 由前面的介绍,我们了解到uIP,LwIP和Contiki的作者都是他,所以我们有必要了解下。1 y& U2 G) I, m, N6 a6 x' F $ B& f4 m( a& P8 L" c! O9 U" J 1.5 embOS/IP网络协议栈介绍 embOS/IP是SEGGER出品的高性能小型网络协议栈,已经针对速度、功能和占用空间进行优化,纯C编写,几乎可以用于任何CPU上。它是作为embOS实时操作系统中间件存在的。 / j0 V2 f% I( m$ f0 x5 m& v embOS/IP的功能特性如下: 含有类似ANSI C 中socket.h的头文件,如果一个应用程序是用标准C Socket编写的,那么使用embOS/IP将极其方便移植。# X/ v# u1 v" O: {5 ^* _( w 高性能。 代码容量小。 简单易用。! s9 L% b5 I! O 无需配置。! R G* M7 p; _1 w 用于多任务环境的话,可以跟任何RTOS一起使用。 支持超快性能的零数据复制。* N1 I) w' Z; z- @; f! y 标准的Socket接口。 支持原始Socket。 i2 ^" q- Y: W8 @: \% v; ^" | 所有函数都有非阻塞版本。 y% H1 O' G1 z/ o) w9 }7 B 连接数量仅受内存容量限制。' T5 A+ `/ t1 C 数据包重组。 驱动代码支持大部分常见的设备。- `+ a6 l: k$ y0 U# u, p* f" n* ] 运行时可配置。# Y1 p+ N* K9 U2 B 支持PPP/PPPOE。 支持各种上层协议。8 W. v: ~- C: ], w: O2 o3 L 支持大部分常用MCU自带MAC和外置MAC。 2 X5 D) c. D' E6 B' v' P, R: h x 具体支持协议和功能如下:
( }/ z# \7 ]) O( Y 1.6 uC/TCP-IP网络协议栈介绍 uC/TCP-IP是Micrium发布的小型协议栈,这个协议栈不像uCOS那么多人去使用,因为源码是不开源的,所以相比uCOS来说,研究uC/TCP-IP的人非常少。 & @ G' a5 p5 L u8 I6 t. Y 不过从2017年开始,Micrium推出了傻瓜式图形开发平台Platform Builder,打算全面推广uCOS及其所有中间件,以后应该会有不少人去用。; z3 |6 [+ A" i1 d G4 i 2 Q& I3 L! i, q. b uC/TCP-IP支持的功能如下:
更多uC/TCP-IP相关的知识可以上其官网。另外,uCTCP/TCP-IP也是收费的。8 I9 i* i# n( Q% t% ] 9 r& u$ [/ I% }# b, i& x$ [ 1.7 Mbed OS物联网系统介绍 Mbed OS是ARM官方这两年新推出的,发展迅猛,是一种专为物联网 (IoT) 中的设备而设计的开源嵌入式操作系统。该操作系统非常适合涉及智能城市、智能家庭和穿戴式设备等领域的应用程序。 " @( _9 a; S9 ?7 P3 F9 ~& G C Mbed操作系统在微控制器上属于Mbed IoT设备的客户端部分,专为Mbed设备连接器、Mbed设备服务器和 Mbed客户端配合使用而设计。总的来说,这一平台提供了全面的 IoT 解决方案,从驱动、开发环境、软件、开发工具到物联网云端的一条龙服务,以便能够大规模创建和部署IoT 设备。/ w; U5 y7 |6 |3 J n % p" v" |- y* ]) }. F Mbed支持以太网,WiFi,IPv6,6LoWPAN和Bluetooth Low Energy (BLE)。9 i$ n* a ?; y6 G" h 1.8 FreeRTOS-TCP网络协议栈介绍 FreeRTOS-TCP网络协议栈是FreeRTOS官方在2016年年初发布的,也是开源免费的,有兴趣可以研究下 当前支持的功能如下:# u/ y4 }# e! w% e l
FreeRTOS-TCP的手册在网站的左侧列表上,比LwIP的文档好很多。* j; N+ l: N, Z" ^/ b
1.9 Cyclone TCP网络协议栈介绍4 Q d7 s' F, I& ~ ( T+ l8 J% s( V( S/ g! z, u! u" |, m Cyclone TCP是开源的,功能齐全,整体框架如下: 8 l: J& v* U- A8 p! H) d* I3 w2 @( }
支持的安全连接方式:& y: z2 @2 d! v; @ w0 Z' U* r' o
各种加密应有尽有: q, e$ w, n, d
% |7 e- V0 W+ B/ ?. R) z6 C 一般我们可以使用开源免费版的GPLv2授权方式: 6 }6 H: s+ r* f1 y
1.10 RL-TCPnet网络协议栈介绍) y$ \3 t' H* ^ RL-TCPnet是KEIL发布的,功能也比较全面,而且抗网络攻击通过 Achilles Level 1认证。2 E3 r3 J+ e% I! C- ] # l8 J1 e9 ~: m A& F b9 d
1.11 ThreadX NetXDUO网络协议栈 ThreadX的网络协议栈对其它网络协议栈几乎是碾压性优势。一张图,几乎涵盖了我们日常项目大部分应用:
, n% w% \' ? ^9 ~ s) m, Y 各个行业的安全认证:
物联网协议方向安全认证:
加密库也做了认证: 2 Y1 F1 z$ N/ l6 Q- C& @( E4 W
1.12 总结 本章主要为大家讲解了几款主流的嵌入式网络协议栈,让大家对当前的小型嵌入式网络协议栈有一个整体的了解,关于这几款嵌入式协议栈的更多知识可以上其官网进行了解和学习。 . f- \; H! C$ j5 z& B" ~' i # \3 ?& z7 p9 Q$ |: E4 [ 5 O* c% d. \( `4 e4 q- D) c6 B |
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