正点原子lwIP学习笔记——NETCONN接口简介

1. NETCONN接口简介

NETCONN API 使用了操作系统的 IPC 机制，对网络连接进行了抽象，使用同一的接口完成UDP和TCP连接。
NETCONN调用流程
NETCONN API接口是在RAW接口基础上延申出来的一套API接口

NETCONN调用流程
首先会调用netconn_new创建一个pcb控制块，其实际是一个宏定义，调用了netconn_new_with_proto_and_callback函数；其就是先定义了一个netconn的结构体conn，然后通过netconn_alloc申请内存，并通过netconn_apimsg构建一个API消息；

netconn_apimsg，在里面就是调用tcpip_send_msg_wait_sem；这个函数中，显示构建了一系列消息的初始化，然后调用sys_mbox_post发送邮箱；

当然以上所述，是需要通过宏定义修改才能实现的，lwIP内核默认是直接调用RAW，而不需要API消息；如果是默认方式，那么就会直接调用，也就是直接通过lwip_netconn_do_newconn函数执行；该函数中构建了一个api_msg结构体的指针msg，然后只要msg->conn->pcb.tcp为空，就调用peb_new创建内存；这其中会根据宏定义，判断是UDP还是TCP；

UDP就会调用udp_new_ip_type，里面调用udp_new进行创建pcb控制块；创建完成后，会调用udp_recv构建udp的recv回调函数，这里的回到函数就不需要像RAW接口一样自己编写了；lwIP已经实现了recv_udp，里面创建流程跟之前讲的很像，调用memp_malloc创建内存给netbuf结构体buf，然后初始化buf的参数，比如p和ptr指针，还有IP地址和端口号；最重要的就是调用sys_mbox_trypost发送邮箱给tcp线程，然后会把当前pbuf的指针发送出去；

2. NETCONN实现原理

NETCONN控制块

netconn控制块
这里比较好用的是union这个联合体，在里面定义了四个控制块分别是IP、TCP、UDP以及RAW控制块，这里是通过union选定了之后，其他的结构体参数就会自动连接到union选定的结构体之中，非常方便！

netconn中定义了netconn_type连接类型；netconn_state表示当前的连接状态；然后union pcb定义了四种控制块选其一；err_t last_err表示最新错误；sys_sem_t op_completed表示API同步的信号量以及sys_mbox_t recvmbox表示接收数据的邮箱，等；

NETCONN收发的数据管理

收发的数据结构体
定义了netbuf的结构体；包含pbuf类型的p和ptiji发送方IP地址ip_addr_t addr；以及发送方端口号u16_t port；

其中，p和ptr都指向pbuf链表，不同的是，p一直只想pbuf链表的第一个pbuf结构，而ptr可能指向链表的其他位置，netbuf_next()和netbuf_first()操作ptr字段；

addr和port来记录数据发送方的IP地址和端口号，netbuf_fromaddr和netbuf_fromport这两个宏定义来返回addr和port字段；

之前就有过解析，在通过NETCONN创建udp的控制块中，会有recv_udp函数来进行udp_recv的回到函数的编写，是lwIP内核实现的；recv_udp中，会构造netbuf结构体的指针buf，memp_malloc之后，buf的p和ptr指针都赋值p，addr和port也是给定相应的Ip地址和端口号；然后通过sys_mbox_trypost把buf发送出去；

接收数据，则是调用netconn_recv完成；而该函数最后，如果是调用了UDP协议，会return netconn_recv_data函数；这个函数中，会调用sys_arch_mbox_fetch接收消息，接受的就是buf这个pbuf数据；接受到了之后，会把他传入recvbuf之中；然后遍历pbuf链表并调用memcpy进行拷贝，获取udp数据到数据缓冲区g_lwip_demo_recvbuf之中。

针对netconn结构体中，需要注意宏定义LWIP_SO_SNDTIMEO，这个宏定义之0，则recv和send函数都是阻塞状态；也就是说接收和发送在同一任务重，由超时事件来控制，一般都不这么使用，会影响效率，所以这个宏置1；

3. NETCONN实现原理

NETCONN示意图
netconn_alloc创建了netconn结构体和邮箱；调用了udp_new和udp_recv完成了udp控制块以及rcv的实现；netconn_bind把IP地址和端口号传入netconn，然后调用netconn_connect进行连接；数据会先进入udp控制块，进入pbuf后借由recv_udp给到发送邮箱recvnbox，发送出去后在通过接收邮箱recvmbox接收到。