基于ZYNQ的LWIP网络TCP/IP调试
1、LWIP介绍
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 。
2、硬件搭建
硬件平台采用PCIe-403信号处理板，该板卡上有两片FPGA，一片为VU13P，另一片为ZYNQ。千兆网口是挂到ZYNQ上的，故使用PS跑LWIP协议栈。PCIE-403的原理框图如下：
PS外挂的以太网PHY芯片，采用裕太微电子的YT8531SH。YT8531C是高度集成的物理层芯片（以太网收发器），符合 10Base-T、 100Base-TX 和 1000Base-T IEEE802.3 标准，提供了所有必要的物理层功能。 YT8531 采用最先进的 DSP 技术和模拟前端（ AFE），实现了交叉检测和自动校正、极性校正、自适应均衡、串音消除、回声消除、定时恢复和纠错等功能，以提供10Mbps、 100Mbps 或 1000Mbps 的强大传输和接收能力。
4、硬件平台搭建
1：构建zynq核，双击核心打开后配置Perpheral I/O Pins,
2：PCIE403选择enet0网口，一点要注意勾选MDIO，
3：使用bank1 需要选择LVCOMS1.8V，后续选项需要选择fast。
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- 回环测试代码
- 回环主代码
- 回环测试代码
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工程回环测试代码位于打开工程后main主函数下面的lwip_INIT函数内部。
在函数内部可以对IP地址和端口号进行配置。
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- 配置ip相关
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LWIP_DHCP此处为设置静态IP和DHCP，IP4_ADDR是设置地址的宏。
init_platform();
#if LWIP_IPV6==0
#if LWIP_DHCP==1
ipaddr.addr = 0;
gw.addr = 0;
netmask.addr = 0;
#else
IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 1, 10);
IP4_ADDR(&netmask, 255, 255, 255, 0);
IP4_ADDR(&gw, 192, 168, 1, 1);
#endif
#endif
print_app_header();
lwip_init();
#if (LWIP_IPV6 == 0)
if (!xemac_add(echo_netif, &ipaddr, &netmask,
&gw, mac_ethernet_address,
PLATFORM_EMAC_BASEADDR)) {
xil_printf("Error adding N/W interface\n\r"); return -1;
}
#else
if (!xemac_add(echo_netif, NULL, NULL, NULL, mac_ethernet_address,
PLATFORM_EMAC_BASEADDR)) {
xil_printf("Error adding N/W interface\n\r");
return -1;
}
echo_netif->ip6_autoconfig_enabled = 1;
netif_create_ip6_linklocal_address(echo_netif, 1);
netif_ip6_addr_set_state(echo_netif, 0, IP6_ADDR_VALID);
print_ip6("\n\rBoard IPv6 address ", &echo_netif->ip6_addr[0].u_addr.ip6);
#endif
netif_set_default(echo_netif);
platform_enable_interrupts();
netif_set_up(echo_netif);
#if (LWIP_IPV6 == 0)
#if (LWIP_DHCP==1)
dhcp_start(echo_netif);
dhcp_timoutcntr = 24;
while(((echo_netif->ip_addr.addr) == 0) && (dhcp_timoutcntr > 0))
xemacif_input(echo_netif);
if (dhcp_timoutcntr <= 0) {
if ((echo_netif->ip_addr.addr) == 0) {
xil_printf("DHCP Timeout\r\n");
xil_printf("Configuring default IP of 192.168.1.10\r\n");
IP4_ADDR(&(echo_netif->ip_addr), 192, 168, 1, 10);
IP4_ADDR(&(echo_netif->netmask), 255, 255, 255, 0);
IP4_ADDR(&(echo_netif->gw), 192, 168, 1, 1);
}
}
ipaddr.addr = echo_netif->ip_addr.addr;
gw.addr = echo_netif->gw.addr;
netmask.addr = echo_netif->netmask.addr;
#endif
print_ip_settings(&ipaddr, &netmask, &gw);
#endif
start_application();
1：IP4_ADDR()：用于初始化 IP 地址、子网掩码和网关地址，只有在使用静态 IP 时才调用。
2：xemac_add()：将网络接口添加到 lwIP 的接口列表中，并将指定的 IP 地址、网关、子网掩码与网卡（MAC 地址）绑定，是配置网络的核心函数。
3：netif_set_default()：将当前网络接口设置为系统默认的网络接口。
4：netif_set_up()：启动网络接口，使其可以正常工作，相当于把网卡设置为“up”状态。
5：dhcp_start()：在启用 DHCP 的情况下启动 DHCP 客户端，请求动态分配 IP 地址。
6：xemacif_input()：接收网络数据包，是 DHCP 或其他协议正常运行所必需的，在 DHCP 等待阶段用于接收服务器返回的 IP 地址。
7：print_ip_settings()：打印当前使用的 IP 地址、子网掩码和网关，方便调试和查看配置结果。
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- 关键函数解释
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1. TcpFastTmrFlag & tcp_fasttmr() 含义：lwIP 的 TCP 协议需要周期性地运行维护任务，比如管理重传、超时等。 tcp_fasttmr() 是lwIP中的 快速定时器函数，需要每一段时间调用一次。 TcpFastTmrFlag由一个定时器中断或定时回调设置为 1。
2. TcpSlowTmrFlag & tcp_slowtmr() ：tcp_slowtmr() 是慢速定时器函数。 用于处理超时连接、慢重传等。 通常会在中断或者 xil_timer_handler()中设置这个Flag。
3. xemacif_input(echo_netif);接收来自以太网 MAC 接口的数据包。xemacif_input() 是将以太网接口（EMAC）中接收到的包传递给 lwIP 协议栈处理的函数。echo_netif 是一个 struct netif 类型变量，表示网络接口（如 eth0）。
4. transfer_data();这个是可以自己写的应用层函数，比如 TCP echo 服务器中处理连接、收发数据的逻辑。实现如 tcp_write()、tcp_recv() 等。
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- YT8531SH 寄存器读取
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LWIP在初始化后在任意地方那个加上此代码就可以查看YT8531寄存器状态。
for (addr = 0; addr < 31; addr++)
{
XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, 0, addr, &status);
xil_printf(" addr = 0x%04x status = 0x%04x\r\n",addr,status);
}
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- 回环结果测试
- 测试工具
- 回环结果测试
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串口网络助手。NetAssist。
硬件连接：
需要网线端口与PC端直连即可。
测试表现：
使用网络助手发送数据到板卡，板卡收到后就能回传数据。
