基于嵌入式OS的LwIP協(xié)議棧

PROFINET IO設(shè)備協(xié)議棧的基本實(shí)現(xiàn)思路

PROFINET IO協(xié)議的難點(diǎn)在于其協(xié)議狀態(tài)機(jī)不是一個(gè)分層的上下層關(guān)系，而是一種復(fù)雜的關(guān)系，因?yàn)楦鱾€(gè)狀態(tài)機(jī)都有可能有接口調(diào)用，耦合度很高，一口氣完整實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧難度很大。

PROFINET IO設(shè)備通信的一般過(guò)程

對(duì)于一個(gè)PROFINET IO設(shè)備來(lái)說(shuō)，其實(shí)就是一種協(xié)議轉(zhuǎn)換器，將連接的輸入模塊的數(shù)據(jù)，如AI、DI等，用PROFINET協(xié)議打包成PROFINET IO協(xié)議的字節(jié)流。將PROFINET IO協(xié)議中的字節(jié)流轉(zhuǎn)換成輸出模塊的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)成DO、AO等。因此可以考慮從IO設(shè)備和IO控制器通信的角度去分解協(xié)議棧及其協(xié)議機(jī)組成。

PROFINET IO設(shè)備協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化思路

PROFINET IO設(shè)備的通信協(xié)議主要用于完成與IO控制器的通信，其中通信過(guò)程主要包含有：尋址流程、組態(tài)流程、數(shù)據(jù)交互流程和報(bào)警流程。如果說(shuō)以上通信流程的每一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)一種協(xié)議機(jī)，那么可以考慮用一種循序漸進(jìn)的實(shí)現(xiàn)思路，考慮使用一種基本的代碼框架來(lái)實(shí)現(xiàn)以上的流程，就可以滿足大部分PROFINET IO設(shè)備的基本應(yīng)用。

基于LwIP的協(xié)議棧設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)通信協(xié)議棧程序，需要具備內(nèi)存管理、任務(wù)管理、進(jìn)程間通信、信號(hào)量、時(shí)鐘、定時(shí)處理等功能，從頭開(kāi)始難度巨大，而且容易出錯(cuò)。因此在一個(gè)已有成熟的代碼體系中做升級(jí)比較合適，LwIP框架體系就十分滿足要求，正所謂站在巨人的肩膀上看得遠(yuǎn)。

LwIP已經(jīng)在arp.c中實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)包的分發(fā)，因此只需在該文件中增加PROFIENT實(shí)時(shí)報(bào)文類型和LLDP報(bào)文類型的幀處理，保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)優(yōu)先處理，也就不需要另外設(shè)計(jì)一層映射協(xié)議機(jī)（LMPM）。

小結(jié)

一個(gè)基于嵌入式OS的LwIP協(xié)議棧采用分層架構(gòu)，作為一款輕量級(jí)的TCPIP協(xié)議棧，不僅包括IP、UDP、ARP等協(xié)議，還實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存管理、數(shù)據(jù)包管理、時(shí)鐘、定時(shí)等功能，簡(jiǎn)直就說(shuō)居家旅行，開(kāi)發(fā)新協(xié)議棧的第一選擇。

審核編輯：黃飛