uIP协议文档

### uIP 0.9 参考手册知识点详解 #### 1.1 uIP 引介 - **目标**: uIP 协议栈的主要目标是让即使是8位微控制器这样的低资源设备也能实现TCP/IP协议栈的功能，进行网络通信。 - **特点**: 尽管uIP 协议栈体积小巧、资源占用少，但它仍然能够与其他运行轻量级协议栈的节点进行有效的通信。其代码量通常仅有几KB，RAM 占用也仅为几百字节。 - **背景**: 随着互联网的发展，TCP/IP 协议簇成为了全球通信的标准，支持各种形式的数据传输如网页传输、电子邮件、文件传输等。对于嵌入式系统而言，具备本地TCP/IP支持意味着可以直接接入局域网乃至互联网，与网络中的其他主机进行通信。 #### 1.2 TCP/IP 通信原理 - **分层模型**: TCP/IP 模型包括了多个层次，从最低层的ARP协议用于将IP地址转换为MAC地址，到应用层的协议如SMTP用于电子邮件传输。uIP 主要关注的是IP和TCP协议及其上层应用。 - **TCP 特性**: TCP 是一种面向连接且有保障的通信协议，它负责确保数据的可靠传输。数据从应用层向下传递到传输层，在这里根据使用的协议（TCP 或 UDP）加上不同的协议头，并根据最大传输单元 (MTU) 进行分割，然后再向下传递到互联网层。 - **互联网层**: 互联网层负责路由选择，即根据IP地址确定数据包的传输路径，并为数据包添加包含目的地址、源地址等信息的头部。 - **网络接口层**: 数据最终传递到网络接口层，这一层通常实现为数据链路层和物理层。数据链路层负责将数据包封装成适合于特定链路类型（例如以太网或点对点链接）的形式，并将它们加入头部；物理层则负责将比特流转换为电压或电流信号进行发送。 - **标准化**: 协议的相关文档通常以 RFC 形式发布，其中 RFC 1122 定义了端到端通信以及模型中各层之间通信所需遵循的规定。 - **兼容性**: uIP 实现了所有影响主机间通信的 RFC 要求，但为了减少代码体积，去除了不常用的软件错误报告机制和动态的 TCP 连接相关的服务类型配置。 #### 1.3 内存管理 - **资源限制**: uIP 目标平台的 RAM 资源非常有限，可能仅有几 KB 的可用空间，这意味着不能采用传统的TCP/IP实现方式，后者通常会消耗更多的资源。 - **静态缓冲区**: uIP 不使用动态内存分配，而是采用一个单一的全局缓冲区 `uip_buf` 来处理数据包，并使用一个固定大小的表来维护连接状态。 - **包缓存设计**: 包缓存 `uip_buf` 设计得足够大，足以容纳最大的数据包。这种设计使得uIP能够在资源极其有限的情况下有效地处理网络通信。 #### 1.4 应用程序接口(API) - **概述**: 本节详细介绍了uIP API 的各个组成部分，包括应用程序事件、连接指针、接收数据、发送数据、数据重传、关闭连接、差错报告、轮询、监听端口、打开连接等。 - **应用程序事件**: 描述了应用程序如何响应网络事件。 - **连接指针**: 解释了如何使用连接指针来标识和跟踪网络连接。 - **接收数据**: 讨论了如何接收来自网络的数据。 - **发送数据**: 介绍了如何向网络发送数据。 - **数据重传**: 说明了如何处理数据重传的情况。 - **关闭连接**: 提供了关闭网络连接的方法。 - **差错报告**: 解释了如何处理网络通信过程中的错误。 - **轮询**: 描述了如何定期检查网络活动。 - **监听端口**: 介绍了如何设置端口监听。 - **打开连接**: 解释了如何建立新的网络连接。 #### 1.5 uIP 设备驱动 - **概述**: 本节主要讨论了uIP 如何与底层硬件交互，特别是网络设备驱动的实现方式。 #### 1.6 架构相关的函数 - **校验和计算**: 介绍了一种计算校验和的方法，这对于保证数据完整性和检测传输错误非常重要。 - **32位运算**: 提供了关于32位运算的支持细节，这对于某些特定处理器架构特别重要。 #### 1.7 示例 - **非常简单的应用程序**: 通过一个简单的示例来展示如何使用uIP 进行基本的网络通信。 - **高级应用**: 探讨了一个更为复杂的例子，展示了uIP 在处理更高级别应用时的能力。 - **区分不同的应用程序**: 说明了如何在单个系统上同时运行多个网络应用程序。 - **使用TCP流量控制**: 解释了如何利用TCP的流量控制特性来优化网络性能。 - **简单的web服务器**: 展示了如何构建一个基于uIP 的简单web服务器。 - **结构化应用程序设计**: 讨论了如何设计结构化的应用程序以更好地利用uIP 的功能。