LWIP学习笔记（5）RAW

lwip有3种编成接口，分别为：RAW、NETCONN和SOCKET。

RAW：RAW编程接口不需要操作系统的支持，可以直接裸机使用LWIP，但是RAW的编程接口比较复杂，RAW使用的是回调机制，需要大家了解回调函数。
NETCONN和SOCKET：这两种编程接口需要有操作系统的支持，否则的话没法使用，但是这两种接口使用起来比较简单。

udp控制块
控制块里面描述了一个UDP连接的所有信息，包括源端口号、目的端口号、源IP地址、目的IP地址等。用户的UDP编程，本质上都是对UDP的控制块进行操作。
系统为每一个连接分配一个UDP控制块，并将其组织在一个链表上，当UDP层收到IP层的报文时，会去遍历整个链表，找出与报文部首匹配的控制块，并调用控制块中注册的函数来完成报文的处理。

在udp.h中：

struct udp_pcb {/** Common members of all PCB types */IP_PCB;/* Protocol specific PCB members */struct udp_pcb *next;//标识UDP控制块状态信息u8_t flags;/** ports are in host byte order */u16_t local_port, remote_port;#if LWIP_MULTICAST_TX_OPTIONS
#if LWIP_IPV4/** outgoing network interface for multicast packets, by IPv4 address (if not 'any') */ip4_addr_t mcast_ip4;
#endif /* LWIP_IPV4 *//** outgoing network interface for multicast packets, by interface index (if nonzero) */u8_t mcast_ifindex;/** TTL for outgoing multicast packets */u8_t mcast_ttl;
#endif /* LWIP_MULTICAST_TX_OPTIONS */#if LWIP_UDPLITE/** used for UDP_LITE only */u16_t chksum_len_rx, chksum_len_tx;
#endif /* LWIP_UDPLITE *//** receive callback function *///回调函数//UDP协议接收数据后处理过程//lwip内核调用udp_recv_fn recv;//回调函数的参数/** user-supplied argument for the recv callback */void *recv_arg;
};

udp raw编程接口

新建一个UDP的PCB控制块

struct udp_pcb *
udp_new(void)
{struct udp_pcb *pcb;LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();pcb = (struct udp_pcb *)memp_malloc(MEMP_UDP_PCB);/* could allocate UDP PCB? */if (pcb != NULL) {/* UDP Lite: by initializing to all zeroes, chksum_len is set to 0* which means checksum is generated over the whole datagram per default* (recommended as default by RFC 3828). *//* initialize PCB to all zeroes */memset(pcb, 0, sizeof(struct udp_pcb));pcb->ttl = UDP_TTL;
#if LWIP_MULTICAST_TX_OPTIONSudp_set_multicast_ttl(pcb, UDP_TTL);
#endif /* LWIP_MULTICAST_TX_OPTIONS */}return pcb;
}

如果MEMP_UDP_PCB类型的内存池用完就无法申请，个数可以在lwipotps.h中定义。

将一个pcb控制块从链表中删除，并释放这个控制块的内存

void
udp_remove(struct udp_pcb *pcb)
{struct udp_pcb *pcb2;LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();LWIP_ERROR("udp_remove: invalid pcb", pcb != NULL, return);mib2_udp_unbind(pcb);/* pcb to be removed is first in list? */if (udp_pcbs == pcb) {/* make list start at 2nd pcb */udp_pcbs = udp_pcbs->next;/* pcb not 1st in list */} else {for (pcb2 = udp_pcbs; pcb2 != NULL; pcb2 = pcb2->next) {/* find pcb in udp_pcbs list */if (pcb2->next != NULL && pcb2->next == pcb) {/* remove pcb from list */pcb2->next = pcb->next;break;}}}memp_free(MEMP_UDP_PCB, pcb);
}

为UDP的PCB绑定一个本地ip地址和端口号

实质是设置udp_pcb内部本地ip、port字段并把他添加到udp_pcbs链表上

err_t
udp_bind(struct udp_pcb *pcb, const ip_addr_t *ipaddr, u16_t port)
{struct udp_pcb *ipcb;u8_t rebind;
#if LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_SCOPESip_addr_t zoned_ipaddr;
#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_SCOPES */LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();#if LWIP_IPV4/* Don't propagate NULL pointer (IPv4 ANY) to subsequent functions */if (ipaddr == NULL) {ipaddr = IP4_ADDR_ANY;}
#else /* LWIP_IPV4 */LWIP_ERROR("udp_bind: invalid ipaddr", ipaddr != NULL, return ERR_ARG);
#endif /* LWIP_IPV4 */LWIP_ERROR("udp_bind: invalid pcb", pcb != NULL, return ERR_ARG);LWIP_DEBUGF(UDP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE, ("udp_bind(ipaddr = "));ip_addr_debug_print(UDP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE, ipaddr);LWIP_DEBUGF(UDP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE, (", port = %"U16_F")\n", port));rebind = 0;/* Check for double bind and rebind of the same pcb */for (ipcb = udp_pcbs; ipcb != NULL; ipcb = ipcb->next) {/* is this UDP PCB already on active list? */if (pcb == ipcb) {rebind = 1;break;}}

连接到指定的ip地址主机的指定端口号，其实就是设置pcb控制块的remote_ip和remote_port

err_t
udp_connect(struct udp_pcb *pcb, const ip_addr_t *ipaddr, u16_t port)
{struct udp_pcb *ipcb;LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();LWIP_ERROR("udp_connect: invalid pcb", pcb != NULL, return ERR_ARG);LWIP_ERROR("udp_connect: invalid ipaddr", ipaddr != NULL, return ERR_ARG);if (pcb->local_port == 0) {err_t err = udp_bind(pcb, &pcb->local_ip, pcb->local_port);if (err != ERR_OK) {return err;}}ip_addr_set_ipaddr(&pcb->remote_ip, ipaddr);
#if LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_SCOPES/* If the given IP address should have a zone but doesn't, assign one now,* using the bound address to make a more informed decision when possible. */if (IP_IS_V6(&pcb->remote_ip) &&ip6_addr_lacks_zone(ip_2_ip6(&pcb->remote_ip), IP6_UNKNOWN)) {ip6_addr_select_zone(ip_2_ip6(&pcb->remote_ip), ip_2_ip6(&pcb->local_ip));}
#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_SCOPES */pcb->remote_port = port;pcb->flags |= UDP_FLAGS_CONNECTED;LWIP_DEBUGF(UDP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE, ("udp_connect: connected to "));ip_addr_debug_print_val(UDP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE,pcb->remote_ip);LWIP_DEBUGF(UDP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE, (", port %"U16_F")\n", pcb->remote_port));/* Insert UDP PCB into the list of active UDP PCBs. */for (ipcb = udp_pcbs; ipcb != NULL; ipcb = ipcb->next) {if (pcb == ipcb) {/* already on the list, just return */return ERR_OK;}}/* PCB not yet on the list, add PCB now */pcb->next = udp_pcbs;udp_pcbs = pcb;return ERR_OK;
}

断开连接

void
udp_disconnect(struct udp_pcb *pcb)
{LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();LWIP_ERROR("udp_disconnect: invalid pcb", pcb != NULL, return);/* reset remote address association */
#if LWIP_IPV4 && LWIP_IPV6if (IP_IS_ANY_TYPE_VAL(pcb->local_ip)) {ip_addr_copy(pcb->remote_ip, *IP_ANY_TYPE);} else {#endifip_addr_set_any(IP_IS_V6_VAL(pcb->remote_ip), &pcb->remote_ip);
#if LWIP_IPV4 && LWIP_IPV6}
#endifpcb->remote_port = 0;pcb->netif_idx = NETIF_NO_INDEX;/* mark PCB as unconnected */udp_clear_flags(pcb, UDP_FLAGS_CONNECTED);
}

通过一个PCB控制块发送数据

err_t
udp_send(struct udp_pcb *pcb, struct pbuf *p)
{LWIP_ERROR("udp_send: invalid pcb", pcb != NULL, return ERR_ARG);LWIP_ERROR("udp_send: invalid pbuf", p != NULL, return ERR_ARG);if (IP_IS_ANY_TYPE_VAL(pcb->remote_ip)) {return ERR_VAL;}/* send to the packet using remote ip and port stored in the pcb */return udp_sendto(pcb, p, &pcb->remote_ip, pcb->remote_port);
}

接收函数

接收处理是ip层收到ip数据报后通过协议字段判断是udp后调用udp_input
udp_input根据报文中源目ip、port寻找匹配的udp控制块，
port匹配原则如下，
1.首先寻找与报文中源目port都匹配的且处于连接状态的控制块，若没有
2.寻找与报文中目地port匹配的非连接状态的控制块
ip匹配原则如下，
1.报文是非广播包，且本地绑定的是任意ip
2.绑定的ip和报文目的ip一致
3.对于广播包，控制块的ip要和广播包在同一网段
如果匹配不到会返回一个端口不可达icmp报文
匹配好后就调用之前注册的回调函数，注意收到的数据包由用户释放，即回调函数内部释放。代码在udp.c,我就不粘贴了。

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