ESP-NETIF 开发者指南
如 ESP-NETIF 架构 所示,ESP-NETIF 实际上是 I/O 驱动和 TCP/IP 协议栈之间的中介。本指南用以说明如何自定义这二者,即如何实现 ESP-NETIF 自定义 I/O 驱动程序 和 ESP-NETIF 自定义 TCP/IP 协议栈。
ESP-NETIF 自定义 I/O 驱动程序
本节概述了如何配置具有 ESP-NETIF 连接功能的新 I/O 驱动程序。
通常情况下,I/O 驱动程序须注册为 ESP-NETIF 驱动程序。因此,它依赖于 ESP-NETIF 组件,并负责提供数据路径函数、后附回调函数,并在多数情况下用于设置默认事件处理程序,根据驱动程序的生命周期转换来定义网络接口操作。
数据包 Input/Output
根据 ESP-NETIF 架构 章节提供的图表可以看出,须定义以下三个数据路径函数 API 以连接 ESP-NETIF:
前两个函数可以传输和释放 RX 缓冲区,用作回调。它们由 ESP-NETIF(及其底层 TCP/IP 堆栈)调用,并由 I/O 驱动实现。
另一方面,接收函数由 I/O 驱动程序调用,因此驱动的代码只需在接收到新数据时调用 esp_netif_receive()
函数。
后附回调
网络接口初始化的最后一步是调用以下 API,将 ESP-NETIF 实例附加到 I/O 驱动程序上:
esp_err_t esp_netif_attach(esp_netif_t *esp_netif, esp_netif_iodriver_handle driver_handle);
假设 esp_netif_iodriver_handle
是指向驱动程序对象的指针,该对象是从 struct esp_netif_driver_base_s
衍生的结构体,那么 I/O 驱动结构体的第一个成员必须是此基础结构,并指向:
后附函数回调
相关的 ESP-NETIF 实例
因此,I/O 驱动程序须创建以下结构体的实例:
typedef struct my_netif_driver_s {
esp_netif_driver_base_t base; /*!< 保留基本结构体作为 esp-netif 驱动 */
driver_impl *h; /*!< 驱动实现 */
} my_netif_driver_t;
此实例中包含 my_netif_driver_t::base.post_attach
的真实值和实际的驱动处理程序 my_netif_driver_t::h
。
从初始化代码调用 esp_netif_attach()
时,将执行 I/O 驱动程序代码的后附回调,以在 ESP-NETIF 和 I/O 驱动程序实例之间相互注册回调。通常,后附回调中也会启动驱动程序。以下为一个简单的后附回调示例:
static esp_err_t my_post_attach_start(esp_netif_t * esp_netif, void * args)
{
my_netif_driver_t *driver = args;
const esp_netif_driver_ifconfig_t driver_ifconfig = {
.driver_free_rx_buffer = my_free_rx_buf,
.transmit = my_transmit,
.handle = driver->driver_impl
};
driver->base.netif = esp_netif;
ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_set_driver_config(esp_netif, &driver_ifconfig));
my_driver_start(driver->driver_impl);
return ESP_OK;
}
默认处理程序
I/O 驱动程序通常还会根据 I/O 驱动程序的状态转换,为相关网络接口的生命周期行为提供默认定义,例如 driver start ->
network start 等。
以下是此类默认处理程序的一个示例:
esp_err_t my_driver_netif_set_default_handlers(my_netif_driver_t *driver, esp_netif_t * esp_netif)
{
driver_set_event_handler(driver->driver_impl, esp_netif_action_start, MY_DRV_EVENT_START, esp_netif);
driver_set_event_handler(driver->driver_impl, esp_netif_action_stop, MY_DRV_EVENT_STOP, esp_netif);
return ESP_OK;
}
网络堆栈连接
用于传输和释放 RX 缓冲区的数据路径函数(在 I/O 驱动中定义)由 ESP-NETIF 的 TCP/IP 堆栈连接层调用。
注意,ESP-IDF 为最常见的网络接口(如 Wi-Fi station 或以太网)提供了几种网络堆栈配置。这些配置在 esp_netif/include/esp_netif_defaults.h 中定义,能够满足大多数网络驱动程序的需求。
有时可能需要定义一个基于 lwIP 的自定义接口,例如当您需要使用特定的数据包池更新 esp_netif/lwip/netif/wlanif.c 文件时。在这种情况下,您需要显式定义对 lwIP 的依赖关系,并包含 esp_netif/include/lwip/esp_netif_net_stack.h 文件以获取相关的 lwIP 配置结构体。
ESP-NETIF 自定义 TCP/IP 协议栈
若实现了 BSD API,则可以借助 ESP-IDF 使用自定义的 TCP/IP 协议栈。除了使用一般性的 ESP-NETIF 功能,还可以支持自定义的 TCP/IP 协议栈,这样应用代码就能和使用 lwIP 时保持一致。
要想实现这一点,请在 ESP-NETIF 组件配置菜单中选择 ESP_NETIF_PROVIDE_CUSTOM_IMPLEMENTATION
。此选项将禁用 ESP-NETIF 功能的 lwIP 实现,只提供带有数据声明和 API 声明的头文件,因此要在自定义组件中提供必要的实现。有关以上功能的 dummy 实现示例,请参考 esp_netif/loopback/esp_netif_loopback.c。
也可以不借助 lwIP 构建 ESP-IDF,请参考 components/esp_netif_stack/README.md。
API 参考
以下参考 API 概述了这些网络堆栈和 ESP-NETIF 的交互:
Header File
This header file can be included with:
#include "esp_netif_net_stack.h"
This header file is a part of the API provided by the
esp_netif
component. To declare that your component depends onesp_netif
, add the following to your CMakeLists.txt:REQUIRES esp_netif
or
PRIV_REQUIRES esp_netif
Functions
-
esp_netif_t *esp_netif_get_handle_from_netif_impl(void *dev)
Returns esp-netif handle.
- 参数
dev -- [in] opaque ptr to network interface of specific TCP/IP stack
- 返回
handle to related esp-netif instance
-
void *esp_netif_get_netif_impl(esp_netif_t *esp_netif)
Returns network stack specific implementation handle.
- 参数
esp_netif -- [in] Handle to esp-netif instance
- 返回
handle to related network stack netif handle
-
esp_err_t esp_netif_set_link_speed(esp_netif_t *esp_netif, uint32_t speed)
Set link-speed for the specified network interface.
- 参数
esp_netif -- [in] Handle to esp-netif instance
speed -- [in] Link speed in bit/s
- 返回
ESP_OK on success
-
esp_err_t esp_netif_transmit(esp_netif_t *esp_netif, void *data, size_t len)
Outputs packets from the TCP/IP stack to the media to be transmitted.
This function gets called from network stack to output packets to IO driver.
- 参数
esp_netif -- [in] Handle to esp-netif instance
data -- [in] Data to be transmitted
len -- [in] Length of the data frame
- 返回
ESP_OK on success, an error passed from the I/O driver otherwise
-
esp_err_t esp_netif_transmit_wrap(esp_netif_t *esp_netif, void *data, size_t len, void *netstack_buf)
Outputs packets from the TCP/IP stack to the media to be transmitted.
This function gets called from network stack to output packets to IO driver.
- 参数
esp_netif -- [in] Handle to esp-netif instance
data -- [in] Data to be transmitted
len -- [in] Length of the data frame
netstack_buf -- [in] net stack buffer
- 返回
ESP_OK on success, an error passed from the I/O driver otherwise
-
void esp_netif_free_rx_buffer(void *esp_netif, void *buffer)
Free the rx buffer allocated by the media driver.
This function gets called from network stack when the rx buffer to be freed in IO driver context, i.e. to deallocate a buffer owned by io driver (when data packets were passed to higher levels to avoid copying)
- 参数
esp_netif -- [in] Handle to esp-netif instance
buffer -- [in] Rx buffer pointer