STM32NET學(xué)習(xí)筆記 UDP部分

1.前言

嵌入式以太網(wǎng)開發(fā)是一個(gè)很有挑戰(zhàn)性的工作。通過幾個(gè)月的學(xué)習(xí)，我個(gè)人覺得大致有兩條途徑。第一條途徑，先通過高級(jí)語言熟悉socket編程，例如C#或C++，對(duì)bind，listen，connect，accept等函數(shù)熟悉之后，應(yīng)用 lwIP。第二種途徑，通過分析嵌入式以太網(wǎng)代碼，結(jié)合TCPIP協(xié)議棧規(guī)范逐步實(shí)踐代碼。第一種途徑效率高，開發(fā)周期短，編寫出來的代碼性能穩(wěn)定，第二種途徑花的時(shí)間長，開發(fā)出來的代碼功能不完善，但是由于緊緊結(jié)合TCPIP規(guī)范，可以了解的內(nèi)容較多，適合學(xué)習(xí)。本文通過分析和修改AVRNET源碼，逐步實(shí)現(xiàn)TCPIP協(xié)議棧的各個(gè)子部分，包括ETHERNET部分，ARP部分，IP部分，ICMP部分，UDP部分，TCP部分和HTTP部分?！?strong>STM32NET學(xué)習(xí)筆記——索引】【代碼倉庫】

本文將實(shí)現(xiàn)UDP部分。

UDP協(xié)議全稱為用戶數(shù)據(jù)協(xié)議，是一種簡單有效的運(yùn)輸協(xié)議。和以太網(wǎng)首部和IP首部相似，UDP首部也有自身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義。從運(yùn)輸協(xié)議開始引入端口的概念，端口相當(dāng)于一個(gè)應(yīng)用程序的標(biāo)識(shí)符。相對(duì)于TCP協(xié)議而言，UDP協(xié)議簡單的多。本文將實(shí)現(xiàn)UDP協(xié)議，并通過幾個(gè)簡單的案例說明UDP的使用。

1.2 相關(guān)資料

【ENC28J60學(xué)習(xí)筆記】

【AVRNET項(xiàng)目(國外)】

【AVR webserver項(xiàng)目(國外)】

1.3 代碼倉庫

【代碼倉庫】——CSDN Code代碼倉庫。

2 UDP部分實(shí)現(xiàn)

UDP功能的實(shí)現(xiàn)可分為UDP首部填充，UDP緩沖區(qū)填充和UDP報(bào)文查詢。UDP首部填充是一個(gè)按部就班的過程，即填充源端口、目標(biāo)端口、長度和校驗(yàn)和。UDP緩沖區(qū)填充即往UDP負(fù)載部分逐個(gè)填充數(shù)據(jù)。UDP報(bào)文查詢功能即匹配本機(jī)UDP端口號(hào)并進(jìn)行函數(shù)處理。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，首先需要以下宏定義。需要注意以太網(wǎng)傳輸協(xié)議中數(shù)據(jù)被以大端的形式保存，即低地址存放了高字節(jié)內(nèi)容。

1. //UDP默認(rèn)端口號(hào)

2. #defineUDP_AVR_PORT_V3000

3. #defineUDP_AVR_PORT_H_V(UDP_AVR_PORT_V>>8)

4. #defineUDP_AVR_PORT_L_V(UDP_AVR_PORT_V&0xff)

5. //源端口

6. #defineUDP_SRC_PORT_H_P0x22

7. #defineUDP_SRC_PORT_L_P0x23

8. //目標(biāo)端口

9. #defineUDP_DST_PORT_H_P0x24

10. #defineUDP_DST_PORT_L_P0x25

11. //UDP負(fù)載長度

12. #defineUDP_LENGTH_H_P0x26

13. #defineUDP_LENGTH_L_P0x27

14. //UDP校驗(yàn)和

15. #defineUDP_CHECKSUM_H_P0x28

16. #defineUDP_CHECKSUM_L_P0x29

17. //UDP負(fù)載起始地址

18. #defineUDP_DATA_P0x2A

2.1 UDP首部填充

UDP首部填充中需要明確UDP的端口號(hào)，STMNET項(xiàng)目中通過常數(shù)宏定義實(shí)現(xiàn)。

1. #defineUDP_AVR_PORT_V3000

2. #defineUDP_AVR_PORT_H_V(UDP_AVR_PORT_V>>8)

3. #defineUDP_AVR_PORT_L_V(UDP_AVR_PORT_V&0xff)

從這段代碼中可以看出，STMNET的UDP端口號(hào)為3000。

1. voidudp_generate_header(BYTE*rxtx_buffer,WORD_BYTESdest_port,WORD_BYTESlength)

2. {

3. WORD_BYTESck;

5. //默認(rèn)端口號(hào)3000

6. rxtx_buffer[UDP_SRC_PORT_H_P]=UDP_AVR_PORT_H_V;

7. rxtx_buffer[UDP_SRC_PORT_L_P]=UDP_AVR_PORT_L_V;

9. //目標(biāo)端口地址

10. rxtx_buffer[UDP_DST_PORT_H_P]=dest_port.byte.high;

11. rxtx_buffer[UDP_DST_PORT_L_P]=dest_port.byte.low;

13. //負(fù)載長度

14. rxtx_buffer[UDP_LENGTH_H_P]=length.byte.high;

15. rxtx_buffer[UDP_LENGTH_L_P]=length.byte.low;

17. //計(jì)算校驗(yàn)和

18. rxtx_buffer[UDP_CHECKSUM_H_P]=0;

19. rxtx_buffer[UDP_CHECKSUM_L_P]=0;

20. //length+8forsource/destinationIPaddresslength(8-bytes)

21. ck.word=software_checksum((BYTE*)&rxtx_buffer[IP_SRC_IP_P],length.word+8,length.word+IP_PROTO_UDP_V);

22. rxtx_buffer[UDP_CHECKSUM_H_P]=ck.byte.high;

23. rxtx_buffer[UDP_CHECKSUM_L_P]=ck.byte.low;

24. }

2.2 UDP負(fù)載長度查詢

UDP首部中包含UDP長度描述字節(jié)，長度占有兩個(gè)字節(jié)并以大端格式保存，由于宏定義的提示作用，弱化了大端格式的影響。長度中也包括了UDP首部的長度，UDP首部的長度為固定的8字節(jié)。

1. WORDudp_get_dlength(BYTE*rxtx_buffer)

2. {

3. WORDlength=0;

4. //獲得UDP長度

5. length=rxtx_buffer[UDP_LENGTH_H_P]<<8|rxtx_buffer[UDP_LENGTH_L_P];

6. //去除首部長度

7. length=length-8;

9. returnlength;

10. }

2.3 UDP負(fù)載區(qū)填充

UDP負(fù)載去填充即在UDP首部之后填充有用的數(shù)據(jù)。在這段真實(shí)負(fù)載之前包括了UDP首部，IP首部和以太網(wǎng)首部，分別占用了8字節(jié)，20字節(jié)和14字節(jié)。UDP負(fù)載的起始地址通過宏由UDP_DATA_P定義。

1. WORDudp_puts_data(BYTE*rxtx_buffer,BYTE*data,WORDoffset)

2. {

3. while(*data)

4. {

5. rxtx_buffer[UDP_DATA_P+offset]=*data++;

6. offset++;

7. }

8. returnoffset;

9. }

2.4 UDP報(bào)文查詢

UDP報(bào)文查詢需要匹配接收數(shù)據(jù)包中的UDP端口號(hào)，若匹配成功則可對(duì)輸入數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，這些處理包括解析數(shù)據(jù)包格式，分析出控制命令或查詢命令。也可以通過udp_puts_data向發(fā)送緩沖區(qū)中填寫響應(yīng)數(shù)據(jù)。接著逐步生成以太網(wǎng)首部，IP首部和UDP首部，以太網(wǎng)首部中包含目標(biāo)MAC地址，IP首部中包含目標(biāo)IP地址，UDP首部中包含目標(biāo)端口號(hào)。

1. BYTEudp_receive(BYTE*rxtx_buffer,BYTE*dest_mac,BYTE*dest_ip)

2. {

3. WORDdlength=0;

4. //udp負(fù)載長度

5. WORDudp_loadlen=0;

7. //匹配UDP協(xié)議UDP端口號(hào)

8. if(rxtx_buffer[IP_PROTO_P]==IP_PROTO_UDP_V&&rxtx_buffer[UDP_DST_PORT_H_P]==UDP_AVR_PORT_H_V&&rxtx_buffer[UDP_DST_PORT_L_P]==UDP_AVR_PORT_L_V)

9. {

10. //獲得UDP負(fù)載長度

11. udp_loadlen=udp_get_dlength(rxtx_buffer);

13. //復(fù)制UDP接收

14. memcpy(udp_recbuf,(char*)&rxtx_buffer[UDP_DATA_P],udp_loadlen);

16. #ifUDP_DEBUG

17. printf("UDPMessage!rn");

18. printf("SendForm:%d.%d.%d.%d",

19. rxtx_buffer[IP_SRC_IP_P+0],rxtx_buffer[IP_SRC_IP_P+1],

20. rxtx_buffer[IP_SRC_IP_P+2],rxtx_buffer[IP_SRC_IP_P+3]);

21. printf("Port:%drn",(rxtx_buffer[UDP_SRC_PORT_H_P]<<8)|rxtx_buffer[UDP_SRC_PORT_L_P]);

22. printf("Reccive:%srn",udp_recbuf);

23. #endif

25. //生成以太網(wǎng)首部

26. eth_generate_header(rxtx_buffer,(WORD_BYTES){ETH_TYPE_IP_V},dest_mac);

27. //生成IP首部

28. ip_generate_header(rxtx_buffer, (WORD_BYTES){sizeof(IP_HEADER)+sizeof(UDP_HEADER)+dlen