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9 }% ^7 ?1 x$ R( a4 Q 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。 9 o. M* g+ |" ^1 [/ y: k 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。. ~' f. U2 _: i ' ]& k) x C& b3 O7 }6 H 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。 1.3 LwIP网协议栈介绍2 p* g& Y+ T( D% l( c+ d9 C LwIP也是瑞典计算机科学院的Adam Dunkels 开发的开源TCP/IP协议栈。" u& i1 U' g; |) H& m& l 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。/ X* q) f$ L; {# ]7 n LwIP的特点如下: 支持的协议 IP, ICMP, UDP, TCP, IGMP, ARP, PPPoS, PPPoE, DHCP client, DNS client, AutoIP/APIPA (Zeroconf), SNMP agent。( u c2 \: g# N% t* q& W 3 j3 J( Z6 Q `3 z" w7 X' ~% l API接口函数/ t6 x: K4 d# {9 m3 M 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) 。/ D8 r' d% E4 u: ~* M1 n, r2 `+ X+ b 扩展功能4 `* |5 J# Q2 y; Z 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。- K& _( Y7 a5 b' I. k, w* H9 P 应用层的支持! Z- \' Y* K5 U3 j; t2 F1 \; A HTTP server, SNTP client, SMTP client, ping, NetBIOS nameserver。 1.4 Contiki物联网系统介绍 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。: l; Z+ {2 I" ~1 \6 [+ M/ h8 V 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。 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。; p B" T. h" J# t ^ 7 W$ p7 P' V4 N; R 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。 1.5 embOS/IP网络协议栈介绍 x9 r% O D! ]3 h0 w8 `6 | z 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。 # H% W1 w: t) {% h$ F& t9 C0 w+ f embOS/IP的功能特性如下:8 r/ ^7 |+ E" l6 \' ]" ^* | 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。9 N* E$ C( _/ S" _, w+ H" Z7 a 高性能。 代码容量小。: g6 x6 v: g5 g# \! u" ?, S& C% u% c 简单易用。 无需配置。 用于多任务环境的话,可以跟任何RTOS一起使用。" N& e; F) I! T 支持超快性能的零数据复制。% p H; k' L) ^9 R1 w4 G9 d z 标准的Socket接口。0 d9 e" |2 \0 t( I& p8 Q 支持原始Socket。 所有函数都有非阻塞版本。 连接数量仅受内存容量限制。 数据包重组。 驱动代码支持大部分常见的设备。 运行时可配置。0 d9 ~9 \& y9 o# ~1 S. K5 E, t6 y 支持PPP/PPPOE。 支持各种上层协议。 支持大部分常用MCU自带MAC和外置MAC。 % o4 f6 C2 u& z) T6 M3 A& T9 q! h0 I 具体支持协议和功能如下:
3 U3 F4 F3 I& B% r9 n' H& ? % ~- |- m- K a7 f 1.6 uC/TCP-IP网络协议栈介绍4 U; A$ Q9 m% C( L8 { 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。$ _( ]4 H9 L9 L7 x* _3 R; [9 J " s4 X% C& a" i) A# Q, X: K 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。 uC/TCP-IP支持的功能如下: * @& \, C1 j1 q9 @) C7 d! n
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。" \. s; _5 X' A" ^3 J 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。/ Z0 z4 p3 c$ c5 a 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。 : C7 t; C1 v. t( }1 R9 M7 ?7 d* [6 g m Mbed支持以太网,WiFi,IPv6,6LoWPAN和Bluetooth Low Energy (BLE)。 4 u6 c0 X& X& p9 C6 d9 i 1.8 FreeRTOS-TCP网络协议栈介绍1 w5 l: b4 t4 c; @7 U1 s q. h 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 4 N5 l$ e5 m, p* I 当前支持的功能如下:! p ?9 N; E. P8 L% W5 \" j ' W6 e# q8 c/ f0 e/ m
: J' w- {% C4 i: a) I1 L FreeRTOS-TCP的手册在网站的左侧列表上,比LwIP的文档好很多。
1 w) g- L. z9 A' h* t- C, [ 1.9 Cyclone TCP网络协议栈介绍 Cyclone TCP是开源的,功能齐全,整体框架如下:- Y) j+ p$ z( N4 Q' A. o0 K
# ]7 \. d( `/ P* O9 M; @ 支持的安全连接方式:
% w* O4 i, ]. q 各种加密应有尽有: $ e2 @/ O* G% Q3 l0 {+ i, p% R
4 v, c) d7 ^( e7 g" h; x 一般我们可以使用开源免费版的GPLv2授权方式:
0 ?6 m/ M4 {! A$ h2 m 1.10 RL-TCPnet网络协议栈介绍: g7 R! [) ~( W6 E, Y 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。
8 j' p1 I h# Q4 O8 {. a1 X 1.11 ThreadX NetXDUO网络协议栈$ V: v' p/ J4 @& X 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:- _, P+ u. t1 u& E0 u2 D ( F! o( w9 b r' c8 s, k: s/ t
各个行业的安全认证:+ T9 o2 ?* R0 t% w) e/ `" `
物联网协议方向安全认证:; _- U! P f: M l2 J 4 E3 R# @4 n. x1 q( m |, r
5 ~5 v& V+ F2 t/ l7 ? 加密库也做了认证:& i$ T# }2 |9 v: _+ g1 A
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。 # |- A' I( c w+ V9 v( N1 k1 R9 P( ? |
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