TCP/IP LWIP FPGA 笔记

参考资料：

正点原子

LwIP 之 网络接口 netif（ethernetif.c、netif.c）-CSDN博客

IPv4/IPv6、DHCP、网关、路由_ipv6有网关的概念吗-CSDN博客

TCP/IP

        TCP/IP 协议中文名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是 Internet 最基本的协议、 Internet 国际互联网络的基础，由网络层的 IP 协议和传输层的 TCP 协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何 连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了 4 层的层级结构，每一层都呼叫它的下一 层所提供的协议来完成自己的需求。

        通俗而言：TCP 负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重 新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而 IP 是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

        TCP/IP 协议不是 TCP 和 IP 这两个协议的合称，而是指因特网整个 TCP/IP 协议族。从协议分层模型方 面来讲，TCP/IP 由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。OSI（Open System Interconnection） 是开放式系统互连参考模型，该模型将 TCP/IP 分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、 表示层和应用层。TCP/IP 模型与 OSI 模型对比如表 32.1.1 所示。

LWIP

        LWIP 是瑞典计算机科学院(SICS)的 Adam Dunkels 等开发的一个小型开源的 TCP/IP 协议栈，是 TCP/IP 的一种实现方式。LWIP 是轻量级 IP 协议，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40K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。关于 LWIP 的详细信息大家可以去 http://savannah.nongnu.org/projects/lwip/这个网站去查阅。

LWIP 的主要特性如下：

•IGMP 协议，用于网络组管理，可以实现多播数据的接收

•Internet 协议（IP），包括 IPv4 和 IPv6，支持 IP 分片与重装，包括通过多个网络接口的数据包转发

•用于网络维护和调试的 Internet 控制消息协议（ICMP）

•用户数据报协议（UDP）

•传输控制协议（TCP）拥塞控制，往返时间（RTT）估计，快速恢复和重传

•DNS，域名解析

•SNMP，简单网络管理协议

•动态主机配置协议（DHCP）

•以太网地址解析协议（ARP）

•AUTOIP，IP 地址自动配置

•PPP，点对点协议，支持 PPPoE

lwip212_v1_1

        lwip212_v1_1是一个基于开源 lwIP 库版本 2.1.2 构建的库（Vivado 2019.2 版本）。         lwip212_v1_1 库为 Ethernetlite（axi_ethernetlite）、TEMAC（axi_ethernet）以及千兆以太网控制器和 MAC （GigE）内核提供适配器。该库可以在 MicroBlaze、ARM Cortex-A9、ARM Cortex-A53 和 ARM Cortex-R5 处理器上运行。Ethernetlite 和 TEMAC 核心适用于 MicroBlaze 系统。千兆以太网控制器和 MAC（GigE）内核仅适用于 ARM Cortex-A9（MPSOC-7000 处理器设备）、ARM Cortex-A53 和 ARM Cortex-R5 系统（MPSOC UltraScale+ MPSoC）。

lwip212_v1_1 提供二种用户编程接口方式：

raw API 和 socket API

        Raw API：是为高性能和低内存开销而定制的。这种类型的 API 把网络协议栈和应用程序放在一个进程里，连接网络协议和应用程序的纽带是回调函数，回调函数实际上是一个普通的 C 函数。为了接收数据， 应用程序会首先向协议栈注册一个回调函数，当关联的连接有一个信息到达时，该回调函数就被协议栈调 用。这种实现方式即有优点也有缺点。

        优点是数据的接收和发送不会导致进程的切换，提供了最好的性能， 执行速度快，而且消耗的内存资源少；

        缺点是应用程序无法进行连续运算，因为网络协议的处理和运算是 在同一进程中完成的，二者无法并行发生。Raw API 是资源较少的嵌入式系统的首选方法，也是在没有操作系统的情况下运行 lwIP 时唯一可用的 API。

        Socket API：提供了一个基于 open-read-write-close 模块的 BSD socket-style 接口，需要操作系统，是标准的网络开发的API，正常情况下是基于进程方式开发的（LWIP裸机情况下没有进程的概念，没有优先级关系，只有嵌套关系）。

        此接口在性能和内存要求方面不如 Raw API 高效，不适用于小型嵌入式系统，但移植性更好，占的资源更多。

PS 的千兆以太网控制器

        在介绍 PS 的千兆以太网控制器之前，我们首先了解下 MAC 与 PHY 芯片及 GMII 与 RGMII 接口。

        以太网卡工作在 OSI 模型的最后两层，物理层和数据链路层，物理层定义了数据传送与接收所需要的 电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。

        物理层的芯 片称之为 PHY。此外 PHY 还提供了和对端设备连接的重要功能并通过 LED 灯显示出当前的连接的状态和 工作状态。

        当我们给网卡接入网线的时候，PHY 不断发出的脉冲信号检测到对端有设备，它们通过一套标准的语言交流，互相协商并确定连接速度、工作模式、是否采用流控等。

        通常情况下，协商的结果是两个设备中能同时支持的最大速度和最好的双工模式。

        这个技术被称为 AutoNegotiation，即自协商。

        数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接 口等功能。

        以太网卡中数据链路层的芯片称之为 MAC 控制器。

         MAC 控制器与 PHY 通过 MII（Medium Independent Interface）接口进行连接。MII 接口有很多类型， 千兆以太网多使用GMII（Gigabit Medium Independent Interface）或RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface）接口进行连接。

例程模板：

/** Copyright (C) 2018 - 2019 Xilinx, Inc.* All rights reserved.** Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,* are permitted provided that the following conditions are met:** 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice,*    this list of conditions and the following disclaimer.* 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,*    this list of conditions and the following disclaimer in the documentation*    and/or other materials provided with the distribution.* 3. The name of the author may not be used to endorse or promote products*    derived from this software without specific prior written permission.** THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED* WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF* MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT* SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,* EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT* OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS* INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN* CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING* IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY* OF SUCH DAMAGE.**/#include <sleep.h>
#include "netif/xadapter.h"
#include "platform_config.h"
#include "xil_printf.h"
#include "lwip/init.h"
#include "lwip/inet.h"#if LWIP_IPV6==1
#include "lwip/ip6_addr.h"
#include "lwip/ip6.h"
#else#if LWIP_DHCP==1
#include "lwip/dhcp.h"
extern volatile int dhcp_timoutcntr;
err_t dhcp_start(struct netif *netif);
#endif
#define DEFAULT_IP_ADDRESS "192.168.1.10"
#define DEFAULT_IP_MASK "255.255.255.0"
#define DEFAULT_GW_ADDRESS "192.168.1.1"
#endif /* LWIP_IPV6 */#ifdef XPS_BOARD_ZCU102
#ifdef XPAR_XIICPS_0_DEVICE_ID
int IicPhyReset(void);
#endif
#endifstatic int complete_nw_thread;
static sys_thread_t main_thread_handle;void print_app_header();
void start_application();#define THREAD_STACKSIZE 1024struct netif server_netif;#if LWIP_IPV6==1
static void print_ipv6(char *msg, ip_addr_t *ip)
{print(msg);xil_printf(" %s\n\r", inet6_ntoa(*ip));
}
#elsestatic void print_ip(char *msg, ip_addr_t *ip)
{xil_printf(msg);xil_printf("%d.%d.%d.%d\n\r", ip4_addr1(ip), ip4_addr2(ip),ip4_addr3(ip), ip4_addr4(ip));
}static void print_ip_settings(ip_addr_t *ip, ip_addr_t *mask, ip_addr_t *gw)
{print_ip("Board IP:       ", ip);print_ip("Netmask :       ", mask);print_ip("Gateway :       ", gw);
}static void assign_default_ip(ip_addr_t *ip, ip_addr_t *mask, ip_addr_t *gw)
{int err;xil_printf("Configuring default IP %s \r\n", DEFAULT_IP_ADDRESS);err = inet_aton(DEFAULT_IP_ADDRESS, ip);if(!err)xil_printf("Invalid default IP address: %d\r\n", err);err = inet_aton(DEFAULT_IP_MASK, mask);if(!err)xil_printf("Invalid default IP MASK: %d\r\n", err);err = inet_aton(DEFAULT_GW_ADDRESS, gw);if(!err)xil_printf("Invalid default gateway address: %d\r\n", err);
}
#endif /* LWIP_IPV6 */void network_thread(void *p)
{
#if ((LWIP_IPV6==0) && (LWIP_DHCP==1))int mscnt = 0;
#endif/* the mac address of the board. this should be unique per board */u8_t mac_ethernet_address[] = { 0x00, 0x0a, 0x35, 0x00, 0x01, 0x02 };xil_printf("\n\r\n\r");xil_printf("-----lwIP Socket Mode TCP Server Application------\r\n");/* Add network interface to the netif_list, and set it as default */if (!xemac_add(&server_netif, NULL, NULL, NULL, mac_ethernet_address,PLATFORM_EMAC_BASEADDR)) {xil_printf("Error adding N/W interface\r\n");return;}#if LWIP_IPV6==1server_netif.ip6_autoconfig_enabled = 1;netif_create_ip6_linklocal_address(&server_netif, 1);netif_ip6_addr_set_state(&server_netif, 0, IP6_ADDR_VALID);print_ipv6("\n\rlink local IPv6 address is:",&server_netif.ip6_addr[0]);
#endif /* LWIP_IPV6 */netif_set_default(&server_netif);/* specify that the network if is up */netif_set_up(&server_netif);/* start packet receive thread - required for lwIP operation */sys_thread_new("xemacif_input_thread",(void(*)(void*))xemacif_input_thread, &server_netif,THREAD_STACKSIZE, DEFAULT_THREAD_PRIO);complete_nw_thread = 1;/* Resume the main thread; auto-negotiation is completed */vTaskResume(main_thread_handle);#if ((LWIP_IPV6==0) && (LWIP_DHCP==1))dhcp_start(&server_netif);while (1) {vTaskDelay(DHCP_FINE_TIMER_MSECS / portTICK_RATE_MS);dhcp_fine_tmr();mscnt += DHCP_FINE_TIMER_MSECS;if (mscnt >= DHCP_COARSE_TIMER_SECS*1000) {dhcp_coarse_tmr();mscnt = 0;}}
#elsevTaskDelete(NULL);
#endif
}void main_thread(void *p)
{
#if ((LWIP_IPV6==0) && (LWIP_DHCP==1))int mscnt = 0;
#endif#ifdef XPS_BOARD_ZCU102IicPhyReset();
#endif/* initialize lwIP before calling sys_thread_new */lwip_init();/* any thread using lwIP should be created using sys_thread_new */sys_thread_new("nw_thread", network_thread, NULL,THREAD_STACKSIZE, DEFAULT_THREAD_PRIO);/* Suspend Task until auto-negotiation is completed */if (!complete_nw_thread)vTaskSuspend(NULL);#if LWIP_IPV6==0
#if LWIP_DHCP==1while (1) {vTaskDelay(DHCP_FINE_TIMER_MSECS / portTICK_RATE_MS);if (server_netif.ip_addr.addr) {xil_printf("DHCP request success\r\n");break;}mscnt += DHCP_FINE_TIMER_MSECS;if (mscnt >= 10000) {xil_printf("ERROR: DHCP request timed out\r\n");assign_default_ip(&(server_netif.ip_addr),&(server_netif.netmask),&(server_netif.gw));break;}}#elseassign_default_ip(&(server_netif.ip_addr), &(server_netif.netmask),&(server_netif.gw));
#endifprint_ip_settings(&(server_netif.ip_addr), &(server_netif.netmask),&(server_netif.gw));
#endif /* LWIP_IPV6 */xil_printf("\r\n");/* print all application headers */print_app_header();xil_printf("\r\n");/* start the application*/start_application();vTaskDelete(NULL);return;
}int main()
{main_thread_handle = sys_thread_new("main_thread", main_thread, 0,THREAD_STACKSIZE, DEFAULT_THREAD_PRIO);vTaskStartScheduler();while(1);return 0;
}

进程：

/*------------------------------------------------ ---------------------------* 
* 例程：sys_thread_new 
*----------------- -------------------------------------------------- -----* 
* 描述： 
* 启动一个优先级为“prio”的新线程，该线程将在函数“thread()”中开始执行。 “arg”参数将作为参数传递给 thread() 函数。返回新 
* 线程的 id。 id 和优先级均取决于系统。
* 输入： 
* char *name：线程的名称。
* void (* thread)(void *arg)：指向要运行的函数的指针。这个函数接受一个 void* 类型的参数。
* void *arg：传递给线程函数的参数。
* int stacksize：线程所需的堆栈大小（以字节为单位）。
* int prio：线程的优先级。
* 输出： 
* sys_thread_t -- 指向每个线程超时的指针。
*------------------------------------------------- --------------------------*/

/*---------------------------------------------------------------------------** Routine:  sys_thread_new*---------------------------------------------------------------------------** Description:*      Starts a new thread with priority "prio" that will begin its*      execution in the function "thread()". The "arg" argument will be*      passed as an argument to the thread() function. The id of the new*      thread is returned. Both the id and the priority are system*      dependent.* Inputs:*      char *name              -- Name of thread*      void (* thread)(void *arg) -- Pointer to function to run.*      void *arg               -- Argument passed into function*      int stacksize           -- Required stack amount in bytes*      int prio                -- Thread priority* Outputs:*      sys_thread_t            -- Pointer to per-thread timeouts.*---------------------------------------------------------------------------*/
sys_thread_t sys_thread_new( const char *pcName, 
void( *pxThread )( void *pvParameters ), 
void *pvArg, int iStackSize, int iPriority )
{
xTaskHandle xCreatedTask;
portBASE_TYPE xResult;
sys_thread_t xReturn;xResult = xTaskCreate( pxThread, ( const char * const) pcName, iStackSize, pvArg, iPriority, &xCreatedTask );if( xResult == pdPASS ){xReturn = xCreatedTask;}else{xReturn = NULL;}return xReturn;
}/** Prints an assertion messages and aborts execution.*/
void sys_assert( const char *pcMessage )
{(void) pcMessage;for (;;){}
}
/*-------------------------------------------------------------------------** End of File:  sys_arch.c*-------------------------------------------------------------------------*/

进程定义：

主进程

void main_thread(void *p)
{
#if ((LWIP_IPV6==0) && (LWIP_DHCP==1))int mscnt = 0;
#endif#ifdef XPS_BOARD_ZCU102IicPhyReset();
#endif/* initialize lwIP before calling sys_thread_new */lwip_init();/* any thread using lwIP should be created using sys_thread_new */sys_thread_new("nw_thread", network_thread, NULL,THREAD_STACKSIZE, DEFAULT_THREAD_PRIO);/* Suspend Task until auto-negotiation is completed */if (!complete_nw_thread)vTaskSuspend(NULL);#if LWIP_IPV6==0
#if LWIP_DHCP==1while (1) {vTaskDelay(DHCP_FINE_TIMER_MSECS / portTICK_RATE_MS);if (server_netif.ip_addr.addr) {xil_printf("DHCP request success\r\n");break;}mscnt += DHCP_FINE_TIMER_MSECS;if (mscnt >= 10000) {xil_printf("ERROR: DHCP request timed out\r\n");assign_default_ip(&(server_netif.ip_addr),&(server_netif.netmask),&(server_netif.gw));break;}}#elseassign_default_ip(&(server_netif.ip_addr), &(server_netif.netmask),&(server_netif.gw));
#endifprint_ip_settings(&(server_netif.ip_addr), &(server_netif.netmask),&(server_netif.gw));
#endif /* LWIP_IPV6 */xil_printf("\r\n");/* print all application headers */print_app_header();xil_printf("\r\n");/* start the application*/start_application();vTaskDelete(NULL);return;
}

1. 如果启用了DHCP，定义一个计数器 mscnt。

2. 如果目标平台是 XPS_BOARD_ZCU102，则执行 IicPhyReset()，这可能是与PHY相关的初始化。

3. 调用 lwip_init() 进行lwIP协议栈的初始化。

4. 通过 sys_thread_new 创建一个名为 "nw_thread" 的新线程，该线程执行 network_thread 函数。这个函数主要用于网络接口的配置和启动lwIP协议栈中的相关功能。

5. 在启动网络线程后，通过 vTaskSuspend(NULL) 暂停当前任务，直到网络线程完成。

6. 如果启用了DHCP且未启用IPv6，进入一个循环，等待DHCP请求成功。如果超时，输出错误信息并分配默认的IP地址。

7. 如果未启用IPv6，通过 assign_default_ip 分配默认的IP地址、子网掩码和网关。

8. 打印网络配置信息。

9. 调用 print_app_header() 打印应用程序的头部信息。

10. 调用 start_application() 启动应用程序。

11. 通过 vTaskDelete(NULL) 结束当前线程。

        总体而言，这段代码是一个lwIP网络应用程序的入口点，负责初始化lwIP协议栈、创建网络线程、进行网络配置和启动应用程序。在网络线程完成初始化后，主线程通过 vTaskSuspend 暂停，等待网络线程完成后继续执行。

子进程 ：网络配置进程

LwIP 之 网络接口 netif（ethernetif.c、netif.c）-CSDN博客

struct netif
Generic data structure used for all lwIP network interfaces.
The following fields should be filled in by the initialization
function for the device driver: hwaddr_len, hwaddr[], mtu, flagshwaddr_len：表示硬件地址（MAC地址）的长度。hwaddr[]：表示硬件地址（MAC地址）的数组。mtu：表示最大传输单元（Maximum Transmission Unit），
即网络接口可以传输的最大数据包的大小。flags：表示网络接口的标志。这可以包括各种有关网络接口状态或特性的标志。这些字段的填充是在设备驱动程序的初始化函数中进行的，以确保网络接口能够正确地工作。
这是在lwIP协议栈中管理网络接口的基本信息的一种方式。

void network_thread(void *p)
{
#if ((LWIP_IPV6==0) && (LWIP_DHCP==1))int mscnt = 0;
#endif/* the mac address of the board. this should be unique per board */u8_t mac_ethernet_address[] = { 0x00, 0x0a, 0x35, 0x00, 0x01, 0x02 };xil_printf("\n\r\n\r");xil_printf("-----lwIP Socket Mode TCP Server Application------\r\n");/* struct netif *xemac_add(struct netif *netif, ip_addr_t *ipaddr, *  ip_addr_t *netmask, ip_addr_t *gw, *  unsigned char *mac_ethernet_address, UINTPTR mac_baseaddr) *//* 将网络接口添加到netif_list，并将其设置为默认*//* Add network interface to the netif_list, and set it as default */if (!xemac_add(&server_netif, NULL, NULL, NULL, mac_ethernet_address,PLATFORM_EMAC_BASEADDR)) {xil_printf("Error adding N/W interface\r\n");return;}#if LWIP_IPV6==1server_netif.ip6_autoconfig_enabled = 1;netif_create_ip6_linklocal_address(&server_netif, 1);netif_ip6_addr_set_state(&server_netif, 0, IP6_ADDR_VALID);print_ipv6("\n\rlink local IPv6 address is:",&server_netif.ip6_addr[0]);
#endif /* LWIP_IPV6 */netif_set_default(&server_netif);/* specify that the network if is up */netif_set_up(&server_netif);/* The input thread calls lwIP to process any received packets.* This thread waits until a packet is received (sem_rx_data_available), * and then calls xemacif_input which processes 1 packet at a time.*//* start packet receive thread - required for lwIP operation */sys_thread_new("xemacif_input_thread",(void(*)(void*))xemacif_input_thread, &server_netif,THREAD_STACKSIZE, DEFAULT_THREAD_PRIO);complete_nw_thread = 1;/* Resume the main thread; auto-negotiation is completed */vTaskResume(main_thread_handle);#if ((LWIP_IPV6==0) && (LWIP_DHCP==1))dhcp_start(&server_netif);while (1) {vTaskDelay(DHCP_FINE_TIMER_MSECS / portTICK_RATE_MS);dhcp_fine_tmr();mscnt += DHCP_FINE_TIMER_MSECS;if (mscnt >= DHCP_COARSE_TIMER_SECS*1000) {dhcp_coarse_tmr();mscnt = 0;}}
#elsevTaskDelete(NULL);
#endif
}

1. 定义了一个函数 network_thread，该函数接受一个 void* 类型的参数，通常用于线程传递。

2. 初始化了一个以太网 MAC 地址 mac_ethernet_address。

3. 添加网络接口到 netif_list 中，并设置为默认接口。

4. 如果启用了IPv6，配置IPv6地址。

5. 将网络接口标记为 "up"，表示网络接口已准备好接收和发送数据。

6. 启动一个新的线程 xemacif_input_thread，用于处理接收到的网络数据包：监听EMAC；

7. 标记网络线程已完成（complete_nw_thread = 1）。

8. 恢复主线程的执行（vTaskResume(main_thread_handle)）。

9. 如果未启用IPv6且启用了DHCP，启动DHCP客户端并进入一个无限循环等待DHCP完成。

10. 如果启用了IPv6或未启用DHCP，通过 vTaskDelete(NULL) 结束当前线程。

        总体而言，这段代码负责配置网络接口，启动lwIP协议栈的相关功能，包括处理接收到的数据包和启动DHCP客户端。在网络配置完成后，它通过 vTaskResume 恢复主线程的执行。

DHCP

        IPv4/IPv6、DHCP、网关、路由_ipv6有网关的概念吗-CSDN博客
        DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）是一种网络协议，用于自动分配IP地址和其他网络配置信息给计算机或设备。以下是DHCP的基本原理和功能：

        自动IP地址分配： DHCP允许计算机或设备在加入网络时自动获取IP地址，而无需手动配置。这有助于简化网络管理，特别是在大型网络中。

        配置信息分发： 除了IP地址外，DHCP还可以分配其他网络配置信息，包括子网掩码、网关、DNS服务器等。这使得设备能够在连接到网络时获取所有必要的配置信息。

        动态分配： DHCP支持动态IP地址分配，其中IP地址是从一个地址池中动态分配的，而不是静态分配给特定设备。这有助于更有效地管理IP地址资源。

        租约机制： DHCP分配的IP地址是有限期的，称为租约。设备在租约到期前可以续租，否则将释放该IP地址，返回到地址池中供其他设备使用。这有助于防止未使用的IP地址占用网络资源。

        减少配置错误： DHCP减少了手动配置IP地址和相关网络信息的可能性，从而降低了配置错误的风险。

        在上述代码中，DHCP被用于自动获取IP地址，并通过循环定期调用DHCP的定时器函数来处理DHCP过程。DHCP的执行过程会在后台自动完成，直到获取到有效的IP地址或超时。

LwIP 之 网络接口 netif（ethernetif.c、netif.c）-CSDN博客

 LwIP使用netif来描述一个硬件网络接口，但是由于网络接口是直接与硬件打交道的，硬件不同则处理可能不同，必须由用户提供最底层接口。

        LwIP的网络驱动有一定的模型，/src/netif/ethernetif.c文件即为底层接口的驱动的模版，用户为自己的网络设备实现驱动时应参照此模块。

        该文件中的函数通常为与硬件打交道的函数，当有数据接收的时候被调用，以使接收到的数据进入tcpip协议栈。
  简单来说，netif是LwIP抽象出来的各网络接口，协议栈可以使用多个不同的接口，而ethernetif则提供了netif访问硬件的各接口，每个不同的接口有不同的ethernetif。

print_app_header

void print_app_header(void)
{xil_printf("TCP server listening on port %d\r\n",TCP_CONN_PORT);
#if LWIP_IPV6==1xil_printf("On Host: Run $iperf -V -c %s%%<interface> -i %d -t 300 -w 2M\r\n",inet6_ntoa(server_netif.ip6_addr[0]),INTERIM_REPORT_INTERVAL);
#elsexil_printf("On Host: Run $iperf -c %s -i %d -t 300 -w 2M\r\n",inet_ntoa(server_netif.ip_addr),INTERIM_REPORT_INTERVAL);
#endif /* LWIP_IPV6 */
}

1. 使用 xil_printf 函数输出TCP服务器监听的端口号，通过 %d 显示 TCP_CONN_PORT 变量的值。

2. 使用条件编译判断IPv6是否启用，如果启用，输出一条IPv6相关的命令提示，包括使用 iperf 工具进行测试的命令。其中，inet6_ntoa 函数用于将IPv6地址转换成可打印的字符串格式，并获取 server_netif 结构体中的第一个IPv6地址（server_netif.ip6_addr[0]）。

3. 如果未启用IPv6，输出一条IPv4相关的命令提示，同样包括使用 iperf 工具进行测试的命令。其中，inet_ntoa 函数用于将IPv4地址转换成可打印的字符串格式，并获取 server_netif 结构体中的IPv4地址（server_netif.ip_addr）。

        这样，该函数为用户提供了与TCP服务器通信的建议命令，方便用户在主机上运行相应的 iperf 命令进行性能测试。

start_application

1.启动Socket，失败则打印；

2.

void start_application(void)
{int sock, new_sd;
#if LWIP_IPV6==1struct sockaddr_in6 address, remote;
#elsestruct sockaddr_in address, remote;
#endif /* LWIP_IPV6 */int size;/* set up address to connect to */memset(&address, 0, sizeof(address));
#if LWIP_IPV6==1if ((sock = lwip_socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {xil_printf("TCP server: Error creating Socket\r\n");return;}address.sin6_family = AF_INET6;address.sin6_port = htons(TCP_CONN_PORT);address.sin6_len = sizeof(address);
#elseif ((sock = lwip_socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {xil_printf("TCP server: Error creating Socket\r\n");return;}address.sin_family = AF_INET;address.sin_port = htons(TCP_CONN_PORT);address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
#endif /* LWIP_IPV6 */if (bind(sock, (struct sockaddr *)&address, sizeof (address)) < 0) {xil_printf("TCP server: Unable to bind to port %d\r\n",TCP_CONN_PORT);close(sock);return;}if (listen(sock, 1) < 0) {xil_printf("TCP server: tcp_listen failed\r\n");close(sock);return;}size = sizeof(remote);while (1) {if ((new_sd = accept(sock, (struct sockaddr *)&remote,(socklen_t *)&size)) > 0)sys_thread_new("TCP_recv_perf thread",tcp_recv_perf_traffic, (void*)&new_sd,TCP_SERVER_THREAD_STACKSIZE,DEFAULT_THREAD_PRIO);}
}

数据收发相关函数：

lwip_recvfrom

int s: 套接字描述符，标识特定的套接字。
void *mem: 用于存储接收数据的缓冲区的指针。
size_t len: 缓冲区的长度，表示 mem 所指向的缓冲区的最大容量。
int flags: 一些标志，用于指定接收操作的行为。struct sockaddr *from: 用于存储发送方地址信息的结构体指针。
在UDP套接字中，此参数用于获取发送方的地址信息。
socklen_t *fromlen: 指向存储发送方地址长度的变量的指针。
在UDP套接字中，用于获取发送方地址信息的长度。接收来源EMAC的数据，来自EMAC的数据会有一部分缓冲于此，
与void *mem: 用于存储接收数据的缓冲区的指针。这个缓冲区存在差别，此处存放的是解析后的数据。
通常不需要指定。

lwip_recvfrom(int s, void *mem, size_t len, int flags,struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen)
{struct lwip_sock *sock;ssize_t ret;LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_recvfrom(%d, %p, %"SZT_F", 0x%x, ..)\n", s, mem, len, flags));sock = get_socket(s);if (!sock) {return -1;}
#if LWIP_TCPif (NETCONNTYPE_GROUP(netconn_type(sock->conn)) == NETCONN_TCP) {ret = lwip_recv_tcp(sock, mem, len, flags);lwip_recv_tcp_from(sock, from, fromlen, "lwip_recvfrom", s, ret);done_socket(sock);return ret;} else
#endif{u16_t datagram_len = 0;struct iovec vec;struct msghdr msg;err_t err;vec.iov_base = mem;vec.iov_len = len;msg.msg_control = NULL;msg.msg_controllen = 0;msg.msg_flags = 0;msg.msg_iov = &vec;msg.msg_iovlen = 1;msg.msg_name = from;msg.msg_namelen = (fromlen ? *fromlen : 0);err = lwip_recvfrom_udp_raw(sock, flags, &msg, &datagram_len, s);if (err != ERR_OK) {LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_recvfrom[UDP/RAW](%d): buf == NULL, error is \"%s\"!\n",s, lwip_strerr(err)));sock_set_errno(sock, err_to_errno(err));done_socket(sock);return -1;}ret = (ssize_t)LWIP_MIN(LWIP_MIN(len, datagram_len), SSIZE_MAX);if (fromlen) {*fromlen = msg.msg_namelen;}}sock_set_errno(sock, 0);done_socket(sock);return ret;
}

 lwip_read

ssize_t
lwip_read(int s, void *mem, size_t len)
{return lwip_recvfrom(s, mem, len, 0, NULL, NULL);
}

lwip_send

int s: 套接字描述符，标识特定的套接字。
const void *data: 指向要发送数据的缓冲区的指针。
size_t size: 要发送的数据的字节数。
int flags: 一些标志，用于指定发送操作的行为。

ssize_t
lwip_send(int s, const void *data, size_t size, int flags)
{struct lwip_sock *sock;err_t err;u8_t write_flags;size_t written;LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_send(%d, data=%p, size=%"SZT_F", flags=0x%x)\n",s, data, size, flags));sock = get_socket(s);if (!sock) {return -1;}if (NETCONNTYPE_GROUP(netconn_type(sock->conn)) != NETCONN_TCP) {
#if (LWIP_UDP || LWIP_RAW)done_socket(sock);
#if LWIP_UDP_OPT_BLOCK_TX_TILL_COMPLETEreturn lwip_sendto_blocking(s, data, size, flags, NULL, 0);
#elsereturn lwip_sendto(s, data, size, flags, NULL, 0);
#endif
#else /* (LWIP_UDP || LWIP_RAW) */sock_set_errno(sock, err_to_errno(ERR_ARG));done_socket(sock);return -1;
#endif /* (LWIP_UDP || LWIP_RAW) */}write_flags = (u8_t)(NETCONN_COPY |((flags & MSG_MORE)     ? NETCONN_MORE      : 0) |((flags & MSG_DONTWAIT) ? NETCONN_DONTBLOCK : 0));written = 0;err = netconn_write_partly(sock->conn, data, size, write_flags, &written);LWIP_DEBUGF(SOCKETS_DEBUG, ("lwip_send(%d) err=%d written=%"SZT_F"\n", s, err, written));sock_set_errno(sock, err_to_errno(err));done_socket(sock);/* casting 'written' to ssize_t is OK here since the netconn API limits it to SSIZE_MAX */return (err == ERR_OK ? (ssize_t)written : -1);
}