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 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。 7 e* s6 _8 Z! \ 1.2 uIP网络协议栈介绍) j* f& [% R' y5 b' [3 @ 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。 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。 , }; ` L+ F' v" |5 U; b' k # G+ _0 x! Q& V( _) D1 | 1.3 LwIP网协议栈介绍6 z; @5 T3 ^3 M9 s LwIP也是瑞典计算机科学院的Adam Dunkels 开发的开源TCP/IP协议栈。4 Z4 G2 g7 _- A 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。! }3 ?; u7 c% z% Y. o 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。 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) 。 * e$ [ n% E0 b; o2 t) }) Z 扩展功能- y3 ?* E0 ?$ F, V: F3 L* C, Z" f 2 d! i; h0 m! G2 [ 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。- c& M" F% k5 @6 o, k0 _ 应用层的支持2 d* F% V; `$ B/ @1 T: m HTTP server, SNTP client, SMTP client, ping, NetBIOS nameserver。 1.4 Contiki物联网系统介绍; _/ V2 L+ ^+ l' y 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。: u0 R2 @9 X6 h T 8 Y6 q% t4 t2 `4 H: e" u$ H+ o 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。: J6 n" N1 [ Z, f2 e+ ?% h 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。0 D7 E7 ]: t- r7 ^% e b 作者Adam Dunkels, r% ^7 G/ p3 c, r: u- h9 g0 P 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。. M( K6 r7 e) d; Z 1.5 embOS/IP网络协议栈介绍/ U+ Q0 ?5 ]7 l8 V9 j3 F) F 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。4 V: W* c( `/ c embOS/IP的功能特性如下:# H4 j7 M7 d# E. M N ) [' J9 n6 o3 K1 b+ H- w 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。! E( d2 L0 P9 T) @3 k 高性能。 代码容量小。 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。* C+ t1 W/ R: I( z. M7 _ 支持超快性能的零数据复制。: _- I) B& X& Q' Q1 m9 x 标准的Socket接口。# J7 ^$ @/ U+ [! q6 @2 V 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。. g6 W9 {* P* O: [ 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。 支持PPP/PPPOE。' [) z* Y6 Y, O0 i 支持各种上层协议。 支持大部分常用MCU自带MAC和外置MAC。, n! r# E) O5 z0 N# T$ `& ]/ Y 9 |3 q1 T3 M- o) j8 U 具体支持协议和功能如下:5 Z; y( g) ^7 x6 O
, k `) a! s2 k, E0 G 1.6 uC/TCP-IP网络协议栈介绍. o8 B% T+ G' a 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。6 Z" s" }0 X9 {1 @( L # S% X+ R; Z: t; n5 K# y# O+ u) f 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。9 X2 s0 p! D% u) R% c: z6 Y: r2 \& g uC/TCP-IP支持的功能如下: + C! ^' d6 f7 N) w
/ Z! W, O: O& k4 Z# x/ ^% a 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。: N0 Z8 C2 a1 Y& p2 i- y 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。 ! ^& W5 F# Y0 I* p 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。" s" |4 Z, H) c6 a0 Z Mbed支持以太网,WiFi,IPv6,6LoWPAN和Bluetooth Low Energy (BLE)。) b+ i1 S$ ]) t* b4 y 5 a o3 n) S& k; v 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3 h8 b# A) z, P& a 当前支持的功能如下:3 T% g: g* A/ [& h
FreeRTOS-TCP的手册在网站的左侧列表上,比LwIP的文档好很多。
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:' ?' S+ p: v, h
" N/ j+ m& H# x+ b0 e 支持的安全连接方式:2 ^, h9 L' a9 m; y6 Q: n) {5 B $ `+ v: c4 n. |7 |' Y! _. [5 q7 h7 @
- @4 F' I2 M, P- S6 k 各种加密应有尽有:: C% A, d* r4 L6 A5 V$ \4 K g' f. e( E% M, D$ I" Z
( V& k8 E) `/ f; r# Z" C+ L 一般我们可以使用开源免费版的GPLv2授权方式:' V# v0 i$ Q7 u+ v% u: @6 U/ J ( N z5 C D$ z1 _) n
) u. ?4 m5 w& N7 a8 a 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。( b0 V% S7 ~+ z: h& ]* [ . v8 q L! x8 @1 ? ~5 _
1.11 ThreadX NetXDUO网络协议栈9 X* W0 Q, m1 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:
- @6 C3 B) R4 P8 H! F8 R 各个行业的安全认证: 2 _% ~" H2 h( {9 N/ H
物联网协议方向安全认证:8 L- S0 q6 I0 P: p$ G( z + f7 T5 j! k& k# L+ S8 w5 D
加密库也做了认证: 7 Q$ J- Y- m+ c" b# N6 X
1.12 总结8 l/ S& Y1 R6 Y, x/ P+ x3 i. b2 I* w* Z 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。 6 i+ d0 ~) _! w) S |
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