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  • HelloXV1.77网络功能简介


    HelloXV1.77的网络功能做了较大程度的加强,移植了业界广泛使用的lwIP协议栈,并做了很多优化工作,修正了其中的一些bug。同时,实现了一个network字符界面应用程序,可以对网络功能进行调试。同时实现了一个抽象的以太网管理框架(Ethernet Framework),实现了一套标准的网络驱动程序接口,屏蔽了不同网络驱动程序之间的差异。这样,不同的硬件,其驱动代码是不同的,但是只要遵循这一套标准的接口规范,就可以无缝挂接到HelloX内核中。

    下面简要介绍V1.77版的网络调试程序network,在此基础上,简要介绍一下HelloX的网络驱动程序编写方法。

    Network程序

    在字符shell模式下,输入network并回车,即可进入network应用程序。该程序提供了如下一些网络相关命令:

    scan命令

    该命令用于扫描所有可用的WiFi热点,前提是需要有WLAN硬件支持。该命令会列出所有扫描到的AP热点,如下:

    [network-view]scan

    Available WiFi list:

     -----------------------------

      00:BSSID = 20004E9C, RSSI = 76, SSID = 'HelloX_HGW_AP', channel = 1

      01:BSSID = 2000508C, RSSI = 15, SSID = 'Celleden_Map1600', channel = 6

    如果发现想要连接的热点不在上述列表中,可多执行几次scan命令,很多情况下,一次scan是无法扫描到所有热点的。

    assoc命令

    assoc用于跟某个指定的WiFi热点相关联。Scan只是扫描出一些可用的热点,但是如果需要跟某个热点进行连接,则必须使用assoc命令。如下:

    [network-view]assoc HelloX_HGW_AP

    上述命令用于连接到名字为“HelloX_HGW_AP”的WiFi热点。注意,该WiFi热点必须是开放的不加密热点,因为上述命令没有指定连接密码。

    如果是要连接一个加密的WiFi热点,则可以用/k参数指定连接的密码:

    [network-view]assoc HelloX_HGW_AP /k0123456789012

    后面是密码。当前只支持WEP加密,因此密码必须是13个字节。

    再次说明一下,当前值支持开放不加密的WiFi热点,以及基于WEP加密的WiFi热点,尚不支持WPA加密热点,因此要希望连接成功,必须修改WiFi热点的配置,修改为开放不加密,或者使用WEP加密(密码要设置为13位数字)。

    showint命令

    该命令用于显示出系统中所有网络接口的统计信息,比如接收报文个数,发送报文个数等。下列是一个简单的输出例子:

    [network_view]showint

     Statistics information for interface 'Marvel_WLAN_Int':

       Send frame #       : 17

       Success send #     : 17

       Send bytes size    : 2946

       Receive frame #    : 14

       Success recv #     : 14

       Receive bytes size : 1778

    各输出字段的含义是自解释的。

    iflist命令

    能够则列举出系统中所有的网络接口,与其对应的IP地址等信息。与showint不同的是,iflist显示的是网络接口的静态信息(IP地址/掩码/缺省网关等),而showint显示的则是网络接口的动态信息。

    下面是iflist的一个输出例子:

    [network_view]iflist

     --------------------------------------

     Inetface name : Ma

         IPv4 address   : 192.168.43.173

         IPv4 mask      : 255.255.255.0

         IPv4 gateway   : 192.168.43.1

         Interface MTU  : 1500

     --------------------------------------

     Inetface name : lo

         IPv4 address   : 127.0.0.1

         IPv4 mask      : 255.0.0.0

         IPv4 gateway   : 127.0.0.1

         Interface MTU  : 0

    上面显示了两个网络接口,第一个是WLAN接口,名字只包含了起始的2个字节。

    setif命令

    setif命令则用于修改接口的静态配置参数。比如,可以通过下列方式,为一个网络接口设置静态的IP地址:

    setif Marvel_WLAN_Int /a 192.168.0.100 /m 255.255.255.0 /g 192.168.0.1

    其中Marvel_WLAN_Int是接口的名字(showint命令可以显示),后面分别是该接口的IP地址/子网掩码/缺省网关。需要注意的是,缺省情况下,接口上是启动DHCP功能的,试图自动获取IP地址。一旦通过上述命令设置静态IP地址,则会同时把该接口上的DHCP功能关闭。

    如果要重新打开DHCP功能,则使用如下命令:

    setif Marvel_WLAN_Int /d enable

    而下列命令,则用于重新启动接口上的DHCP功能:

    setif Marvel_WLAN_Int /d enable

    重启DHCP功能的目的,是为了立即在接口上发出DHCP请求。缺省情况下,DHCP功能是以指数退避方式来发送DHCP请求报文的,即当接口刚刚使能的时候,会发送DHCP请求,如果没有收到响应,则会在2秒后再发一次,然后是4秒,然后是8秒…以此类推。如果想立即在接口上重新发出DHCP请求,则使用上述命令restart一下即可。

    Ping命令

    这是最常用的诊断命令,后面直接跟IP地址即可。下面是一个简单的输出例子:

    [network_view]ping 192.168.43.1

     Ping 192.168.43.1 with 64 bytes packet:

      [0]Reply from 192.168.43.1,size = 64,time = 40(ms)

      [1]Reply from 192.168.43.1,size = 64,time = 180(ms)

      [2]Reply from 192.168.43.1,size = 64,time = 180(ms)

     ping statistics: total send = 3,received = 3,0 loss.

    如果希望改变缺省的ping报文长度,则可以增加一个参数:

    ping 192.168.43.1 /l 1024

    上述命令以1024字节为ping报文长度。缺省情况下,会连续ping三个报文,然后结束。如果希望ping更多的报文,则使用下列命令:

    ping 192.168.43.1 /c 1000

    上述命令可以ping1000个报文。当然,l参数和c参数可以一起使用。

    HelloX网络驱动程序编写方法

    HelloX实现了一个基于线程轮询机制的以太网驱动程序框架,系统中有一个叫做eth_thread的线程,定时(每隔100ms)轮询网卡驱动程序,试图接收数据帧。如果有合适的数据帧到达,则eth_thread会把这个数据帧递交到IP层处理。

        因此,要实现一个以太网驱动程序,需要遵循HelloX的以太网驱动框架,具体来说,就是要实现下列函数:

    初始化函数

    原型如下,这个函数在以太网驱动程序被加载的时候,会被HelloX调用,用于完成硬件的初始化功能。当然,如果不需要初始化,完全可以写成下列形式:

    static BOOL Int_Init(__ETHERNET_INTERFACE*pInt)

    {

           returnTRUE;

    }

    硬件的初始化,还可以放在驱动程序的入口函数中,下面会提及。

    报文发送函数

    原型如下:

    static BOOL SendFrame(__ETHERNET_INTERFACE*pInt);

    在IP层试图发送报文的时候,以太网驱动框架会调用这个函数。所发送的数据帧已经在IP层面准备好(包括源MAC地址/目的MAC地址等),存放在pInt对象的一个缓冲区中(如下代码),驱动程序只需要发送即可。

    typedef struct tag__ETHERNET_INTERFACE{

           char                    ethName[MAX_ETH_NAME_LEN +1];

           char                    ethMac[ETH_MAC_LEN];

           char                    SendBuff[ETH_DEFAULT_MTU];//Sending buffer.

           int                     buffSize;                 

           __ETH_INTERFACE_STATE   ifState;      

           LPVOID                  pL3Interface; 

           LPVOID                  pIntExtension; //Privateinformation.

           ……

    }__ETHERNET_INTERFACE;

    其中SendBuff是存放待发送数据帧的缓冲区,buffSize是数据帧的长度,必须小于ETH_DEFAULT_MTU(1500)。

    在SendFrame函数中,只需要操作硬件,把SendBuff中的内容送到物理网络上,然后返回即可。

    数据帧接收函数

    该函数原型如下,会被HelloX的以太网管理框架周期性的调用,以判断是否有数据帧到达:

    static struct pbuf*RecvFrame(__ETHERNET_INTERFACE* pInt);

    在这个函数中,硬件判断有数据帧到达,则需要创建一个pbuf,把数据帧从硬件缓冲区中拷贝到pbuf里面,然后返回这个pbuf。比如下面的实例代码:

    static struct pbuf*Marvel_RecvFrame(__ETHERNET_INTERFACE* pInt)

    {

    struct eth_packet  *rx_pkt    =&pgmarvel_priv->rx_pkt;

     struct pbuf         *p, *q;

     u16                 len        =0;

     int                 l          = 0;

     char                *buffer    = NULL;

     

           p= NULL;

      /*Obtain the size of the packet and put it into the "len" variable. */

      len= lbs_rev_pkt();

          

     if(len > 0){

                  buffer= rx_pkt->data;

                  /*We allocate a pbuf chain of pbufs from the pool. */

                  p= pbuf_alloc(PBUF_RAW, len, PBUF_POOL);

                  if(p != NULL){

                         for(q = p; q != NULL; q = q->next){

                                memcpy((u8_t*)q->payload,(u8_t*)&buffer[l], q->len);

                                l= l + q->len;

               }   

             }

             else

                  {

             }

      }

     return p;

    }

    如果硬件判断没有数据帧到达,则只需要返回NULL即可。

    特定功能的控制函数

    原型如下:

    static BOOL Eth_Ctrl(__ETHERNET_INTERFACE*pInt,DWORD dwOperation,LPVOID pData);

    对于一些以太网的特定控制功能,比如设置MTU大小,修改速率,WiFi的扫描AP/附着AP等,通过这个函数实现。dwOperation指明了需要的操作。

    如果没有特殊需要,也可以不需要实现该函数。建议的实现方式是,实现一个只返回TRUE的空函数,比如:

    static BOOLMarvel_Ctrl(__ETHERNET_INTERFACE* pInt,DWORD dwOperation,LPVOID pData)

    {

           returnTRUE;

    }

    实现驱动程序入口函数

    实现完成上述函数之后,还需要实现一个以太网驱动程序的入口函数,这个入口函数会被HelloX的以太网管理框架调用,用于加载以太网驱动程序。在入口函数中,需要做系列工作:

    1. 初始化硬件;

    2. 调用AddEthernetInterface,向系统中注册以太网接口。

    下面是一个实现实例:

    BOOL Marvel_Initialize(LPVOID pData)

    {

           __ETHERNET_INTERFACE*pMarvelInt = NULL;

           char                  mac[ETH_MAC_LEN];

          

       //初始化硬件,获得硬件的MAC地址,存放在mac数组中。

          

           //调用AddEthernetInterface,注册接口。

           pMarvelInt= EthernetManager.AddEthernetInterface(

             MARVEL_ETH_NAME,  //以太网的名字,任意字符串,不能包含空格。

             &mac[0],               //MAC地址。

    NULL,                 //初始化函数的参数。

    Int_Init,                //接口初始化函数,对应上述Int_Init函数

    SendFrame,             //数据帧发送函数

    RecvFrame,             //数据帧接收函数

    Eth_Ctrl);               //控制函数。

           if(NULL== pMarvelInt)

           {

                  returnFALSE;

           }

           returnTRUE;

    }

    调用AddEthernetInterface的时候,需要使用上面实现的四个操作函数作为参数。调用成功后,会返回一个以太网对象指针,可以保存起来,供后期卸载以太网接口的时候用。

    在以太网驱动入口数组中增加一项

    最后一步,就是在以太网驱动程序入口函数数组中增加一项,告诉操作系统以太网驱动程序的存在。这样操作系统在初始化的时候,就会调用驱动程序入口函数,加载驱动程序。入口函数数组位于network/ethernet/ethentry.c文件中,下面是一个示例:

    __ETHERNET_DRIVER_ENTRYEthernetDriverEntry[] =

    {

    #ifdef __CFG_NET_MARVELLAN

           {Marvel_Initialize,NULL},

    #endif

     //Please add your ethernet driver's entry here.

     {NULL,NULL}

    };

    其中Marvel_Initialize是驱动程序入口函数,NULL是入口函数的参数,可以是任意指针。注意,该数组中的第一个网络接口,会被系统自动设置为缺省网络接口,即缺省网关所在的接口,或者HelloX默认路由所在的接口。

    这样以太网驱动程序就编写完成了。建议把以太网驱动程序的代码,存放在driver/STM32目录下。重新编译HelloX,即可实现以太网驱动程序的加载。

    以太网驱动程序加载成功后,即可食用network程序,进行诊断和调试。如果命令级别的诊断无法发现问题,则可以启用代码级的调试。具体来说,在ethif.h文件中,打开以太网调试开关(__ETH_DEBUG),重新编译并加载运行,即可输出网络运行过程中的更加详细的信息。

     HelloX V1.77的代码,可以从github上下载:

    github.com/hellox-project/hellox_stm32

    有任何问题,欢迎加入QQ群讨论:38467832


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