LwIP应用开发实战指南:基于STM32
| 作者 |
| 刘火良 杨森 |
| 丛书名 |
| 电子与嵌入式系统设计丛书 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社 |
| ISBN |
| 9787111635826 |
| 简要 |
| 以LwIP源码为核心，结合经典的云-管-端物联网应用实例，由浅入深，讲解LwIP技术和应用开发。配套野火STM32 M4/M7系列开发板，提供完整源代码，极具操作性。 |
| 简介 |
| 内容简介书籍计算机书籍 本书以LwIP源码为核心，讲解TCP/IP协议栈的实现，讲解常见的网络协议，讲解LwIP各层之间的数据传递，最终辅以实战案例，教你如何连接各大云平台，配套野火STM32 M4/M7系列开发板，提供完整源代码，极具操作性。 |
| 目录 |
| 前 言 第1章 网络协议概述 1 1.1 常用网络协议 1 1.2 网络协议的分层模型 2 1.3 协议层报文间的封装与拆封 3 第2章 LwIP概述 5 2.1 LwIP的优缺点 5 2.2 LwIP的文件说明 6 2.2.1 获取LwIP源码文件 6 2.2.2 LwIP文件说明 8 2.3 LwIP的说明文档 11 2.4 使用vs code查看源码 14 2.4.1 查看文件中的符号列表和函数列表 14 2.4.2 函数定义跳转 15 2.5 LwIP源码里的示例 16 2.6 LwIP的3种编程接口 17 2.6.1 RAW/Callback API 17 2.6.2 Netconn API 18 2.6.3 Socket API 19 第3章 开发平台 20 3.1 以太网概述 20 3.1.1 PHY层 20 3.1.2 MAC子层 21 3.2 STM32的ETH外设 23 3.3 MII和RMII接口 24 3.4 PHY：LAN8720A 25 3.5 硬件设计 27 3.6 软件设计 29 3.6.1 获取STM32的裸机工程模板 29 3.6.2 添加bsp_eth.c与bsp_eth.h 29 3.6.3 修改stm32f4xx_hal_conf.h文件 35 第4章 LwIP的网络接口管理 37 4.1 netif结构体 37 4.2 netif的使用 41 4.3 与netif相关的底层函数 45 4.4 ethernetif.c文件内容 46 4.4.1 ethernetif数据结构 46 4.4.2 ethernetif_init() 47 4.4.3 low_level_init() 48 第5章 LwIP的内存管理 50 5.1 几种内存分配策略 50 5.1.1 固定大小的内存块 50 5.1.2 可变长度分配 51 5.2 动态内存池 52 5.2.1 内存池的预处理 52 5.2.2 内存池的初始化 57 5.2.3 内存分配 58 5.2.4 内存释放 59 5.3 动态内存堆 61 5.3.1 内存堆的组织结构 61 5.3.2 内存堆初始化 62 5.3.3 内存分配 64 5.3.4 内存释放 67 5.4 使用C库的malloc和free函数来管理内存 71 5.5 LwIP中的配置 72 第6章 网络数据包 74 6.1 TCP/IP的分层思想 74 6.2 LwIP的线程模型 75 6.3 pbuf结构体说明 76 6.4 pbuf的类型 77 6.4.1 PBUF_RAM类型的pbuf 78 6.4.2 PBUF_POOL类型的pbuf 78 6.4.3 PBUF_ROM和PBUF_REF类型的pbuf 80 6.5 pbuf_alloc() 81 6.6 pbuf_free() 84 6.7 其他pbuf操作函数 88 6.7.1 pbuf_realloc() 88 6.7.2 pbuf_header() 88 6.7.3 pbuf_take()、pbuf_copy()、pbuf_chain()和pbuf_ref() 88 6.8 网卡中使用的pbuf 88 6.8.1 low_level_output() 88 6.8.2 low_level_input() 91 6.8.3 ethernetif_input() 93 第7章 无操作系统移植LwIP 94 7.1 将LwIP添加到裸机工程 94 7.2 移植头文件 97 7.3 移植网卡驱动 103 7.4 LwIP时基 111 7.5 协议栈初始化 112 7.6 获取数据包 114 7.6.1 查询方式 114 7.6.2 ping命令详解 115 7.6.3 中断方式 116 第8章 有操作系统移植LwIP 119 8.1 向LwIP中添加操作系统 119 8.1.1 复制FreeRTOS源码到工程文件夹 119 8.1.2 添加FreeRTOS源码到工程组文件夹 120 8.1.3 指定FreeRTOS头文件的路径 120 8.1.4 修改stm32f10x_it.c 121 8.2 lwipopts.h文件需要加入的配置 122 8.3 sys_arch.c/h文件的编写 126 8.4 网卡底层的编写 136 8.5 协议栈初始化 138 8.6 移植后使用ping命令测试基本响应 141 第9章 LwIP一探究竟 142 9.1 网卡数据传入LwIP内核的流程 142 9.2 内核超时处理 142 9.2.1 sys_timeo结构体与超时链表 144 9.2.2 注册超时事件 144 9.2.3 超时检查 147 9.3 tcpip_thread线程 149 9.4 LwIP中的消息 151 9.4.1 消息结构 151 9.4.2 数据包消息 153 9.4.3 API消息 154 9.5 揭开LwIP的神秘面纱 158 第10章 ARP 159 10.1 数据链路层概述 159 10.2 MAC地址的基本概念 159 10.3 初识ARP 160 10.4 以太网帧结构 160 10.5 IP地址映射为物理地址 161 10.6 ARP缓存表 162 10.7 ARP缓存表的超时处理 165 10.8 ARP报文 167 10.9 发送ARP请求包 170 10.10 数据包接收流程 172 10.10.1 以太网中数据包的接收 172 10.10.2 ARP数据包处理 176 10.10.3 更新ARP缓存表 178 10.11 数据包发送流程 182 10.11.1 etharp_output() 182 10.11.2 etharp_output_to_arp_index() 185 10.11.3 etharp_query() 186 第11章 IP 193 11.1 IP地址 193 11.1.1 概述 193 11.1.2 IP地址编址 193 11.1.3 特殊IP地址 195 11.2 局域网和广域网的概念 196 11.2.1 局域网 196 11.2.2 广域网 196 11.3 网络地址转换 197 11.4 IP数据报 198 11.5 IP数据报的数据结构 202 11.6 IP数据报分片 204 11.7 IP数据报发送 208 11.8 IP数据报接收 214 第12章 ICMP 222 12.1 ICMP功能简介 222 12.2 ICMP报文结构 223 12.3 ICMP报文类型 224 12.3.1 ICMP差错报告报文 224 12.3.2 ICMP查询报文 226 12.4 LwIP中的ICMP实现 227 12.4.1 ICMP报文数据结构 227 12.4.2 发送ICMP差错报文 229 12.4.3 处理ICMP报文 231 第13章 TCP 235 13.1 TCP服务概述 235 13.2 TCP的特性 235 13.2.1 连接机制 235 13.2.2 确认与重传 235 13.2.3 缓冲机制 236 13.2.4 全双工通信 236 13.2.5 流量控制 236 13.2.6 差错控制 237 13.2.7 拥塞控制 237 13.3 端口号的概念 237 13.4 TCP报文段结构 239 13.4.1 TCP报文段的封装 239 13.4.2 TCP报文段格式 239 13.5 TCP连接 243 13.5.1 “三次握手”建立连接 243 13.5.2 “四次挥手”终止连接 246 13.6 TCP状态 247 13.6.1 LwIP中定义的TCP状态 247 13.6.2 TCP状态转移 248 13.7 TCP中的数据结构 250 13.8 窗口的概念 253 13.8.1 接收窗口 254 13.8.2 发送窗口 254 13.9 TCP报文段处理 255 13.9.1 报文段缓冲队列 255 13.9.2 TCP报文段发送 256 13.9.3 TCP报文段接收 260 第14章 UDP 265 14.1 UDP概述 265 14.2 UDP常用端口号 266 14.3 UDP报文 266 14.4 UDP报文的数据结构 267 14.4.1 UDP报文首部结构体 267 14.4.2 UDP控制块 267 14.5 UDP报文发送 270 14.6 UDP报文接收 272 第15章 使用Netconn接口编程 277 15.1 netbuf结构体 277 15.2 netbuf相关函数说明 279 15.2.1 netbuf_new() 279 15.2.2 netbuf_delete() 279 15.2.3 netbuf_alloc() 280 15.2.4 netbuf_free() 280 15.2.5 netbuf_ref() 281 15.2.6 netbuf_chain() 282 15.2.7 netbuf_data() 282 15.2.8 netbuf_next()与netbuf_first() 282 15.2.9 netbuf_copy() 283 15.2.10 netbuf_take() 284 15.2.11 其他操作netbuf的宏定义 285 15.3 netconn结构体 285 15.4 netconn函数接口说明 287 15.4.1 netconn_new() 287 15.4.2 netconn_delete() 288 15.4.3 netconn_getaddr() 290 15.4.4 netconn_bind() 290 15.4.5 netconn_connect() 291 15.4.6 netconn_disconnect() 292 15.4.7 netconn_listen() 293 15.4.8 netconn_accept() 293 15.4.9 netconn_recv() 295 15.4.10 netconn_send() 296 15.4.11 netconn_sendto() 297 15.4.12 netconn_write() 298 15.4.13 netconn_close() 301 15.5 实验 302 15.5.1 TCP Client实验 302 15.5.2 TCP Client实验现象 307 15.5.3 TCP Server实验 308 15.5.4 TCP Server实验现象 314 15.5.5 UDP实验 315 15.5.6 UDP实验现象 319 第16章 使用Socket接口编程 321 16.1 什么是Socket 321 16.2 LwIP中的Socket 321 16.3 Socket API 322 16.3.1 socket() 322 16.3.2 bind() 323 16.3.3 connect() 324 16.3.4 listen() 325 16.3.5 accept() 325 16.3.6 read()、recv()、recvfrom() 325 16.3.7 sendto() 326 16.3.8 send() 327 16.3.9 write() 327 16.3.10 close() 327 16.3.11 ioctl()、ioctlsocket() 327 16.3.12 setsockopt() 328 16.3.13 getsockopt() 329 16.4 实验 329 16.4.1 TCP Client实验 329 16.4.2 TCP Server实验 331 16.4.3 UDP实验 333 第17章 使用RAW API接口编程 335 17.1 RAW API的UDP编程 335 17.1.1 新建控制块：udp_new() 335 17.1.2 绑定控制块：udp_bind() 336 17.1.3 建立会话：udp_connect() 337 17.1.4 断开会话：udp_disconnect() 338 17.1.5 接收数据：udp_recv() 339 17.1.6 发送数据：udp_send()与udp_sendto() 339 17.1.7 删除UDP控制块：udp_remove() 341 17.2 RAW API的TCP编程 341 17.2.1 新建控制块：tcp_new() 341 17.2.2 绑定控制块：tcp_bind() 342 17.2.3 控制块监听：tcp_listen() 343 17.2.4 处理连接：tcp_accept() 345 17.2.5 建立连接：tcp_connect() 346 17.2.6 终止连接：tcp_close() 348 17.2.7 接收数据：tcp_recv() 350 17.2.8 发送数据：tcp_sent() 350 17.2.9 异常处理：tcp_err() 351 17.2.10 周期性回调：tcp_poll() 351 17.2.11 构建报文段：tcp_write() 352 17.2.12 更新接收窗口：tcp_recved() 352 17.3 实验 353 17.3.1 TCP Client实验 353 17.3.2 TCP Server实验 358 17.3.3 UDP实验 360 第18章 使用JPerf工具测试网速 362 18.1 iPerf与JPerf 362 18.2 测试网络速度 362 18.2.1 获取JPerf网络测速工具 362 18.2.2 测试开发板接收速度（Netconn API） 363 18.2.3 测试开发板接收速度（Socket API） 366 18.2.4 测试开发板发送速度（Netconn API） 369 18.2.5 测试开发板发送速度（Socket API） 372 18.3 提高LwIP网络传输的速度 375 第19章 HTTP 377 19.1 什么是HTTP 377 19.2 URL与资源 378 19.3 HTTP报文 379 19.4 使用Postman获取论坛数据 380 19.5 使用开发板获取论坛数据 382 第20章 HTTP服务器 386 20.1 Hello World网页demo 386 20.2 提供网页控制LED开关的功能 389 第21章 MQTT协议 394 21.1 MQTT协议概述 394 21.2 MQTT通信模型 394 21.3 消息主题与服务质量 395 21.4 MQTT控制报文 396 21.4.1 固定报头 396 21.4.2 可变报头 397 21.4.3 有效载荷 400 21.5 移植MQTT协议 401 21.6 cJSON移植 407 第22章 连接到百度天工物接入 411 22.1 物接入概述 411 22.2 使用IoT Hub 411 22.2.1 创建计费套餐 411 22.2.2 创建项目 411 22.2.3 创建策略 413 22.2.4 创建身份与创建用户 413 22.2.5 MQTT软件测试连接 415 22.3 开发板连接IoT Hub 417 22.4 IoT Hub的规则引擎 422 22.4.1 什么是规则引擎 422 22.4.2 使用规则引擎 422 22.5 数据可视化 424 22.5.1 IoT Hub的时序数据库 424 22.5.2 IoT Hub的物可视 426 第23章 连接到阿里云物联 429 23.1 使用阿里云物联 429 23.2 MQTT软件测试连接 431 23.3 开发板连接阿里云物联 434 23.4 阿里云物联的规则引擎 435 第24章 连接到OneNET 437 24.1 使用OneNET 437 24.2 测试连接 438 24.3 开发板连接OneNET 439 24.4 添加数据流 441 24.5 系统主题的发布格式 442 24.6 使用开发板发布数据点 443 24.7 数据可视化 446 |
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