RT-Thread-【rt-thread网络连载】第4篇：源码分析之网卡数据的接收和发送RT-Thread问答社区

【rt-thread网络连载】第4篇：源码分析之网卡数据的接收和发送

发布于 2023-05-01 11:44:29 浏览：887 订阅该版

[tocm]

# 一、lwip网卡接口ethernetif.c
ethernetif.c是lwip的网卡接口，在该接口中处理网卡的数据接收和发送，rt-thread在该接口文件中抽象了一个eth_device，管理网络数据的收发和向内核的netdev_list添加netdev。
# 二、网络设备eth_device
eth_device是rt-thread实现的ethernetif。
```c
struct eth_device
{
    /* inherit from rt_device */
    struct rt_device parent;

/* network interface for lwip */
    struct netif *netif;
    struct rt_semaphore tx_ack;

rt_uint16_t flags;
    rt_uint8_t  link_changed;
    rt_uint8_t  link_status;

/* eth device interface */
    struct pbuf* (*eth_rx)(rt_device_t dev);
    rt_err_t (*eth_tx)(rt_device_t dev, struct pbuf* p);
};
```
netif：lwip的网络接口。
eth_rx：底层数据接收接口。
eth_tx：底层数据发送接口。
# 三、网络设备数据的接收和发送
网络设备的接收和发送通过eth_device的eth_rx和eth_tx完成。在系统初始化时内核调用eth_system_device_init创建erx和etx两个线程，用于处理接收和发送。
## 3.1 数据接收
当erx线程起来后，等待eth_rx_thread_mb，当网卡准备好或者改变网卡状态时，往下执行，进入while(1)处理网卡接收，调用网卡注册的eth_rx接收网卡数据，并传递给协议栈上层。
```c
static void eth_rx_thread_entry(void* parameter)
{
    struct eth_device* device;

while (1)
    {
        if (rt_mb_recv(ð_rx_thread_mb, (rt_ubase_t*)&device, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
        {
            struct pbuf *p;

/* check link status */
            if (device->link_changed)
            {
                int status;
                rt_uint32_t level;

level = rt_hw_interrupt_disable();
                status = device->link_status;
                device->link_changed = 0x00;
                rt_hw_interrupt_enable(level);

if (status)
                    netifapi_netif_set_link_up(device->netif);
                else
                    netifapi_netif_set_link_down(device->netif);
            }

/* receive all of buffer */
            while (1)
            {
            	if(device->eth_rx == RT_NULL) break;
            	
                p = device->eth_rx(&(device->parent));
                if (p != RT_NULL)
                {
                    /* notify to upper layer */
                    if( device->netif->input(p, device->netif) != ERR_OK )
                    {
                        LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, ("ethernetif_input: Input error\n"));
                        pbuf_free(p);
                        p = NULL;
                    }
                }
                else break;
            }
        }
        else
        {
            LWIP_ASSERT("Should not happen!\n",0);
        }
    }
}
```
## 3.2 数据发送
当协议栈需要发送数据时，调用netif的linkoutput接口，在linkoutput中，将数据封装成消息发送给etx线程，最终通过eth_device的eth_tx接口将数据发送出去。
```c
static void eth_tx_thread_entry(void* parameter)
{
    struct eth_tx_msg* msg;

while (1)
    {
        if (rt_mb_recv(ð_tx_thread_mb, (rt_ubase_t*)&msg, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
        {
            struct eth_device* enetif;

RT_ASSERT(msg->netif != RT_NULL);
            RT_ASSERT(msg->buf   != RT_NULL);

enetif = (struct eth_device*)msg->netif->state;
            if (enetif != RT_NULL)
            {
                /* call driver's interface */
                if (enetif->eth_tx(&(enetif->parent), msg->buf) != RT_EOK)
                {
                    /* transmit eth packet failed */
                }
            }

/* send ACK */
            rt_sem_release(&(enetif->tx_ack));
        }
    }
}
```

# 四、wlan设备数据的接收和发送
wlan设备的数据接收和发送是通过rt_wlan_prot完成的，rt_wlan_prot是对不同协议簇的抽象，在rt_wlan_set_mode启动wlan设备时，**最终会调用rt_wlan_prot_attach将lwip协议簇挂载到wlan设备**，在挂载过程中，会根据协议簇的名称匹配注册的rt_wlan_prot，并调用rt_wlan_prot的register将wlan设备注册到内核。
## 4.1 数据接收
在网卡的接收中断中，调用rt_wlan_dev_transfer_prot将网卡设备接收的数据传递给上层处理。

```c
rt_err_t rt_wlan_dev_transfer_prot(struct rt_wlan_device *wlan, void *buff, int len)
{
    struct rt_wlan_prot *prot = wlan->prot;

if (prot != RT_NULL)
    {
        return prot->ops->prot_recv(wlan, buff, len);
    }
    return -RT_ERROR;
}
```
注册到rt_wlan_prot的接收函数是rt_wlan_lwip_protocol_recv，在rt_wlan_lwip_protocol_recv中，通过lwip_prot_des获取eth_device（netif在eth_device_init_with_flag中被注册到eth_device），接着便可使用其中的netif的input将数据交给上层。
```c
static rt_err_t rt_wlan_lwip_protocol_recv(struct rt_wlan_device *wlan, void *buff, int len)
{
    struct eth_device *eth_dev = &((struct lwip_prot_des *)wlan->prot)->eth;//eth在rt_wlan_lwip_protocol_register中注册
    struct pbuf *p = RT_NULL;
	//...省略
    {
        p = buff;
        if ((eth_dev->netif->input(p, eth_dev->netif)) != ERR_OK)
        {
            return -RT_ERROR;
        }
        return RT_EOK;
    }
	//...省略
}
```
## 4.2 数据发送
当协议栈需要发送数据时，会调用rt_wlan_prot_transfer_dev将数据传递给wlan设备，在rt_wlan_prot_transfer_dev中，会调用wlan设备的发送接口将数据发送出去。
## 4.3 以w601举例
w601的wlan驱动在driver文件夹下的drv_wifi.c。
### 4.3.1 数据接收
在内核需要初始化wlan的时候，调用drv_wlan_init，在tls_ethernet_data_rx_callback函数中注册wm_ethernetif_input到wifi接收中断，在wm_ethernetif_input中调用rt_wlan_dev_transfer_prot将接收的数据传给协议栈上层。
### 4.3.2 数据发送
在drv_wifi.c中，将drv_wlan_send函数注册到发送接口，在协议栈需要发送数据时，通过rt_wlan_prot_transfer_dev调用这个接口完成数据的发送。
```c
static const struct rt_wlan_dev_ops ops =
{
    //...省略
    .wlan_recv              = drv_wlan_recv,
    .wlan_send              = drv_wlan_send,/*向内核注册的发送接口*/
};
```
# 五、参考
[LwIP 之 网络接口 netif（ethernetif.c、netif.c）](https://blog.csdn.net/zhaozhiyuan111/article/details/87934041 "LwIP 之 网络接口 netif（ethernetif.c、netif.c）")
[WLAN 设备](https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/device/wlan/wlan "WLAN 设备")