1. SylixOS網絡協議棧基本介紹
SylixOS網絡協議棧使用目前非常流行的嵌入式TCP/IP協議棧lwip。lwip是瑞典計算機科學院(SICS)的Adam Dunkels 開發的一個小型開源的TCP/IP協議棧。lwip特點是對RAM與ROM的佔用非常少，只需十幾KB的RAM和40K左右的ROM就可以運行，非常適合嵌入式系統使用。
本文將會介紹基於dm9000網卡的數據包收發流程。
2. pbuf 結構介紹
pbuf是lwip中用來表示數據包的結構體，數據包在協議棧各層的流動也是通過pbuf來實現的，基本結構如程序清單 2.1所示。
程序清單2.1
/* Main packet buffer struct */struct pbuf {2
struct pbuf *next; /* 下一個pbuf結構 */
void *payload; /* 實際數據起始地址 */
u16_t tot_len; /* pbuf鏈總長度 */
u16_t len; /* 當前pbuf長度 */
u8_t type_internal; /* pbuf類型 */
u8_t flags;LWIP_PBUF_REF_T ref; /* 初始化爲1，pbuf->next指向自己時ref加1 */
u8_t if_idx;void *if_out;
};pbuf的字段type_internal表示pbuf類型，lwip中有四種類型PBUF_RAM、PBUF_ROM、PBUF_REF和PBUF_POOL：
1) PBUF_RAM類型的pbuf結構是一塊很大的內存空間，內存首部是pbuf結構，實際數據接在後面，發送數據時常使用這種類型。如圖 2.1所示;
圖 2.1 PBUF_RAM類型的pbuf結構
2） PBUF_POOL類型是由多個pbuf結構組合而成，使用next字段將這些pbuf結構連接起來。其中tot_len表示此節點和next之後所有節點的長度和，len表示當前節點的數據長度。接收數據時常使用這類型的pbuf結構。如圖 2.2所示；
圖 2.2 BUF_POOL類型的pbuf結構
3) PBUF_REF與PBUF_ROM類似，pbuf結構是單獨的一塊內存空間，而data是另一塊內存，二者並不相連，如圖 2.3所示;
圖 2.3 BUF_REF和PBUF_ROM類型的pbuf結構
Lwip協議棧使用pbuf結構在各層之間傳遞數據包，通過移動payload指針的方式在數據中添加報文頭和剔除報文頭，從而實現“零拷貝”機制，提高報文處理效率。
3. UDP 數據包發送流程
UDP數據包的發送是通過sendto()發起的（其他接口類似），整體實現流程如下：
1） 通過文件描述符fd獲取文件結構並提取lwipfd，再通過lwipfd從socket表中獲取socket結構。Socket結構中包含了此udp鏈接中的connect信息；
2） 使用netbuf_alloc()創建netbuf結構，這其中包含了pbuf結構。向這個結構導入需要發送的數據；
3） Netbuf結構最終會傳入udp_send()或udp_sendto()，這其中會通過ip_route()確定最終需要發送的網卡結構netif；
4） Udp_sendto_if_src()添加udp包頭；
5） If_output_if_src()添加IP包頭；
6） 根據網卡結構netif獲取發送接口netdev_netif_linkoutput()，最終調用網卡發送函數dm9000_transmit()；
發送流程圖如圖 3.1所示；
圖 3.1 發送流程圖
4. UDP 數據包接收流程
數據包接收包括兩個部分。首先網卡獲取一個數據包並使用中斷通知系統，系統解析這個數據包放入緩衝隊列中。再由應用層調用接口recv()或recvfrom()獲取這個數據包。
4.1 中斷接收
1） 系統在初始化時會註冊網卡中斷，處理函數爲dm9000IntIsr()。當接收到一個數據包時會執行中斷處理，中斷處理內容很簡短，僅添加一個接收處理函數dm9000_receive()到任務隊列中，數據包主要在接受處理函數中被處理，減少了中斷開銷；
2） 在dm9000_receive()中首先會創建一個POOL類型的pbuf結構，再調用驅動接口priv->inblk()從網卡中提取報文放入pbuf結構中，執行tcpip_input()處理這個數據包；
3）通過消息隊列發送數據到網絡線程“t_netproto”，使用一個單獨的線程處理此數據包；
4） 進入線程後執行ip4_input()進行網絡層處理，提取出運輸層數據再通過udp_input()進行udp數據包處理；
5） 根據ip與port找到對應的udp鏈接信息即udp_pcb結構，提取pcb中對應的接收處理函數pcb->recv()即recv_udp()和鏈接結構connect，recv_udp()中會將此數據包發送到此udp鏈接的消息隊列中，等待用戶層提取；
網卡中斷接收流程如圖 4.1所示；
圖 4.1 網卡中斷接收流程
4.2 recvfrom()
1） 過文件描述符fd獲取文件結構，並提取lwipfd。再通過lwipfd從socket表中獲取socket結構。Socket結構中包含了此udp鏈接中的connect信息；
2） 根據connect信息獲取對應UDP鏈接的接收消息隊列，並通過調用netconn_recv_data()從消息隊列中獲取一條報文；
recvfrom()處理流程如圖 4.2所示；
圖 4.2 recvfrom()處理流程