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- m* V9 n8 \0 H; _ 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。 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 e+ @4 d! F# W* G8 p 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。4 x6 {2 c9 [' A& d+ x9 f( d' ~" H . Y/ W3 i4 C1 {* A4 h 1.3 LwIP网协议栈介绍 {' n4 {6 n& C) |: U5 x- X LwIP也是瑞典计算机科学院的Adam Dunkels 开发的开源TCP/IP协议栈。* N2 @5 {0 A& E, Y9 J4 @2 y 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:3 J# A) y( J2 a* Y' n% o 支持的协议 V* C9 v" E. W IP, ICMP, UDP, TCP, IGMP, ARP, PPPoS, PPPoE, DHCP client, DNS client, AutoIP/APIPA (Zeroconf), SNMP agent。3 Z* Q1 b6 o$ y2 ?+ v% H6 U - M) \5 j) }, X& y API接口函数 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) 。2 Y2 p/ z4 u- a: M# p , S2 Y$ Z- e' a2 Y6 T 扩展功能 6 h( F% p y3 D/ A 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。4 b- P& f Q8 z 应用层的支持 * b0 Y, r, |+ I; @0 t# c HTTP server, SNTP client, SMTP client, ping, NetBIOS nameserver。! B8 k# ]/ p4 ^7 ~4 r 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。0 U% e( c, F: W+ r& u; F 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。0 _/ F: P2 {: D ` 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。 作者Adam Dunkels2 g# K# n1 m5 i- Y 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 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。 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。8 N' Y. U G1 G. X$ z3 N 高性能。 代码容量小。5 b) F# c9 X+ J- y. \ 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。 支持超快性能的零数据复制。 标准的Socket接口。8 k. {& I n1 h. h 支持原始Socket。- G# w; x" Q" b" E1 t4 {% l 所有函数都有非阻塞版本。 连接数量仅受内存容量限制。9 e H, U9 X$ e4 G( s0 L" X1 n) U 数据包重组。 K. c" F$ [0 P$ M 驱动代码支持大部分常见的设备。 运行时可配置。 支持PPP/PPPOE。* |3 w8 i9 E) P" H 支持各种上层协议。 e8 {8 l7 N& z- F% G5 _8 A7 f 支持大部分常用MCU自带MAC和外置MAC。/ ]4 w) P2 o5 U8 \ ! C! F" B4 I# ~; J, S0 }* @ 0 S" x$ X% i) F/ r; y( G 具体支持协议和功能如下:
$ P% Y, p2 F2 D- ?: X$ g2 w3 e& \ 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。 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。3 r3 _, M' N/ d+ ~: @ * ?& g) ]( d$ \' v/ o* L5 b3 d* N) F uC/TCP-IP支持的功能如下: ! z( ]/ C7 P% o @
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。 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。 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。4 G9 }6 k" U/ G0 H0 e 6 J6 O; u j' S9 i- \+ } Mbed支持以太网,WiFi,IPv6,6LoWPAN和Bluetooth Low Energy (BLE)。- h# z. X: Q% K6 I7 N4 }: v5 h / [, N9 k9 [$ x0 ] 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, J9 G2 O$ k$ W. x+ r8 t& Q) M ( @; c2 I$ [$ |5 T v 当前支持的功能如下: ! Y4 E2 ^: N. y8 ?
- C! i' o' s5 q e4 X! r6 ? FreeRTOS-TCP的手册在网站的左侧列表上,比LwIP的文档好很多。 " \3 F2 U( u% ^/ }8 k- T
1.9 Cyclone TCP网络协议栈介绍1 b: H1 ?/ b- Z( R" q 9 k' t1 Z) k( }) ^, {" @ Cyclone TCP是开源的,功能齐全,整体框架如下:
支持的安全连接方式: " A& f, M) I; @0 K9 c( w
& s. l y6 T6 F$ o) y n/ I 各种加密应有尽有:
& k5 @0 O) @, v, l4 j4 L! j 一般我们可以使用开源免费版的GPLv2授权方式:' _1 S' A: h' c$ H& c3 q: o: k5 O; T0 } # ?* s+ ^. S O" l0 L1 J5 Y1 v. h
1.10 RL-TCPnet网络协议栈介绍 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。
1 g+ ?9 }0 I" a6 k- q) [ 1.11 ThreadX NetXDUO网络协议栈, G5 M0 A: \( D" P: L4 w4 u4 x8 m 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:. _+ A: |2 h* z7 @0 m * e) v5 ]& P2 I9 |) V9 ]6 h
各个行业的安全认证:
) F: O. Q. ` h. x9 O 物联网协议方向安全认证:
加密库也做了认证:2 M1 F5 k( z/ ^: \$ T9 m $ w' O |4 j$ F, \; [
1.12 总结$ | ]5 J3 _4 w5 q8 b: C 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。3 H3 L1 F* F9 \ b% Z" `& b |
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