[发明专利]一种基于lwIP协议栈多网口多连接的通讯系统

摘要

本发明公开了一种基于lwIP协议栈多网口多连接的通讯系统，包括逻辑处理单元、外接网口单元、存储单元和时钟单元；逻辑处理单元包括CPU，在CPU上移植μC/OS II系统，并在μC/OS II系统上移植入开源的lwIP协议栈；逻辑处理单元用于处理外接网口单元输入的通讯帧以及向外接网口单元输出通讯帧；外接网口单元包括多个外部网络接口，外部网络接口包括以太网控制器、PHY芯片和RJ45接口；时钟单元由RTC时钟芯片经总线与逻辑处理单元相连。本发明应用层不再区分多网口任务或者处理函数，建立的应用层数据处理任务或者函数不随着外部网口数量或者连接数量的变化发生变化，对所有网口发起的所有TCP连接统一管理。

主权项

1.一种基于lwIP协议栈多网口多连接的通讯系统，其特征在于，包括逻辑处理单元、外接网口单元、存储单元和时钟单元；所述逻辑处理单元包括一个CPU，在所述CPU上移植μC/OS II系统，并在所述μC/OS II系统上移植入开源的lwIP协议栈；逻辑处理单元用于处理外接网口单元输入的通讯帧以及向外接网口单元输出通讯帧，并为每个外部网络接口建立对应的lwIP协议栈中的虚拟网络接口；逻辑处理单元中应用层包括UDP处理任务和TCP处理任务，所述UDP处理任务实现应用层与lwIP协议栈之间UDP报文交互，所述TCP处理任务实现应用层与lwIP协议栈之间TCP报文交互；所述外接网口单元包括多个外部网络接口，每个所述外部网络接口包括以太网控制器、PHY芯片和RJ45接口；所述时钟单元由RTC时钟芯片经总线与逻辑处理单元相连接；所述存储单元经总线与逻辑处理单元相连接；通讯帧输入的处理方法如下：(1A)通讯帧进入外接网口单元中的一个外部网络接口，经所述外部网络接口中的RJ45接口，经PHY芯片到达以太网控制器，所述以太网控制器对通讯帧处理，完成网口中断信号发出；(2A)所述逻辑处理单元接到中断信号后，调用所述外部网络接口对应的网口中断处理函数对通讯帧进行处理；(3A)网口中断处理函数将所述通讯帧以消息邮箱发送至外部网络接口对应的消息处理任务；(4A)所述消息处理任务将通讯帧由外部网络接口对应的虚拟网络接口的通讯帧输入函数处理，经所述通讯帧输入函数处理后，通讯帧进入lwIP协议栈内部处理流程；(5A)所述lwIP协议栈将需提交给应用层的TCP报文提交给TCP处理任务，将需提交给应用层的UDP报文提交给UDP处理任务；通讯帧输出的处理方法如下：(1B)所述逻辑处理单元中的TCP处理任务需要往外部发送通讯帧时，先将所述通讯帧发送至lwIP协议栈，进入lwIP协议栈内部处理；(2B)lwIP协议栈处理待发送通讯帧，判断需要发往的lwIP协议栈虚拟网络接口；(3B)虚拟网络接口收到待发送通讯帧后，通过该虚拟网络接口的通讯帧发送模块将上述通讯帧发送至外部网络接口的发送驱动函数，由所述发送驱动函数完成通讯帧向外部网络接口的输出；(4B)所述逻辑处理单元中的UDP处理任务需要往外部发送通讯帧时，先将所述通讯帧发送至lwIP协议栈，进入lwIP协议栈内部处理；(5B)lwIP协议栈处理待发送通讯帧，判断需要发往的lwIP协议栈虚拟网络接口；(6B)虚拟网络接口收到待发送通讯帧后，通过该虚拟网络接口的通讯帧发送模块将通讯帧发送至外部网络接口的发送驱动函数，由发送驱动函数完成上述通讯帧向外部网络的输出；对TCP处理任务的处理方法如下：(1C)获取lwIP协议栈内部处于稳定状态的TCP连接链表头结点，进入步骤(2C)；(2C)检查当前结点对应的TCP连接是否有效；(3C)如果连接有效，进入步骤(4C)，如果连接无效，则回到步骤(1C)；(4C)等待接收步骤(3C)中的TCP连接的数据；(5C)判断步骤(4C)中的等待接收动作的返回值，如果正常则进入步骤(6C)，否则进入步骤(7C)；(6C)对TCP报文进行处理，完成后进入步骤(8C)；(7C)TCP连接异常处理模块，完成后进入步骤(8C)；(8C)获取处于稳定状态的TCP连接链表下一个结点，进入步骤(2C)。