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

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