Ethernet and the NicheStack TCP/IP Stack - NIOS II Edtion

http://www.altera.com/devices/processor/nios2/tools/embed-partners/ni2-network-stack.html

以前，NIOS使用Lightweight IP (LWIP) network stack方案，目前使用NicheStack TCP/IP Network Stack。

NicheStack® TCP/IP Stack - Nios® II Edition 目标是 减少资源使用提供全部功能的TCP/IP协议栈。设计用于小内存的嵌入式系统。NIOS可以在BSP中添加，有以下特性：

• Internet Protocol (IP) including packet forwarding over multiple network interfaces 
• Internet control message protocol (ICMP) for network maintenance and debugging 
• User datagram protocol (UDP) 
• Transmission Control Protocol (TCP) with congestion control, round trip time 
• (RTT) estimation, and fast recovery and retransmit 
• Dynamic host configuration protocol (DHCP)
• Address resolution protocol (ARP) for Ethernet
• Standard sockets application program interface (API) 

需要熟悉的内容

• Sockets
• NIOS EDS
• MicroC/OS-II RTOS

NicheStack TCP/IP Stack - NIOS II 版本

包括以下两种MAC的驱动：SMSC lan91c111设备、Altera Triple-Speed Ethernet

它的驱动是基于中断的，因此需要确保连接了以太网元件的中断。硬件基础是HAL。

用法

主要接口是标准sockets接口。调用以下两个函数来初始化协议栈和驱动：alt_iniche_init() 和 netmain()。可以使用初始化线程中的全局变量 iniche_net_ready。必须提供HAL系统代码调用的两个简单函数来获取MAC地址和IP地址：get_mac_addr() 和 get_ip_addr()。

NIOS II 系统要求

• 硬件必须具有以太网接口的中断
• BSP必须基于 MicroC/OS-II
• MicroC/OS-II必须配置以下两个：开启TimeManagement / OSTimeTickHook；最大任务数必须大于等于4。
• 系统定时器

任务

NicheStack 主任务（main task），tk_netmain() —— 初始化后，该任务 sleep 直到一个新的数据包到达要处理。数据包通过中断服务程序（ISR）来接收，当ISR收到数据包，放入接收序列，唤醒该主任务。

NicheStack 定时任务（tick task），tk_nettick() —— 周期性的唤醒。

初始化

在初始化之前，先通过从 main() 函数中调用 OSStart() 来启动 MicroC/OS-II 流程。为确保在 RTOS 运行和 I/O 驱动可用之前，不要企图更多的初始化操作，需要在高优先级的任务中进行协议栈的初始化。

在 iniche_net_ready 为真之前，需要确保不要使用协议栈接口。如：

void SInitialTask(void *task_data)
{
  INT8U error_code;
  /*
  * Initialize Altera NicheStack TCP/IP Stack - Nios II Edition specific code.
  * NicheStack is initialized from a task, so that RTOS will have started, and 
  * I/O drivers are available.  Two tasks are created:
  *    "Inet main"  task with priority 2
  *    "clock tick" task with priority 3
  */   
  alt_iniche_init();
  /* Start the Iniche-specific network tasks and initialize the network
   * devices.
   */
  netmain(); 
  /* Wait for the network stack to be ready before proceeding. */
  while (!iniche_net_ready)
    TK_SLEEP(1);
  /* Now that the stack is running, perform the application initialization steps */
}
           

这里 TK_SLEEP 在 NicheStack 中定义

#define  TK_SLEEP(count)     OSTimeDly(count + 1)
           

get_mac_addr() and get_ip_addr()

NicheStack TCP/IP Stack 系统代码在设备初始化过程中需要调用 get_mac_addr() and get_ip_addr()，这两个函数用来设置 在BSP中的 altera_iniche.iniche_default_if 选择的网络接口的 MAC 和 IP 地址。MAC最好不要指定固定地址，可以保存在一个灵活的地方，如flash中。

prototypes：

int get_mac_addr(NET net, unsigned char mac_addr[6]);
int get_ip_addr(alt_iniche_dev* p_dev,
    ip_addr* ipaddr,
    ip_addr* netmask,
    ip_addr* gw,
    int* use_dhcp);在
           

mac地址需要保证在产品线上的唯一性。

在 get_ip_addr 函数中，通过以下代码来设定：

IP4_ADDR(*ipaddr, IPADDR0, IPADDR1, IPADDR2, IPADDR3);
    IP4_ADDR(*gw, GWADDR0, GWADDR1, GWADDR2, GWADDR3);
    IP4_ADDR(*netmask, MSKADDR0, MSKADDR1, MSKADDR2, MSKADDR3);
           

开启DCHP：

*use_dhcp = 1;
           

在30秒内自动获取失败会使用默认IP。

iniche_default_if和dhcp_client都可以在BSP Editor中指定。

调用Sockets接口

初始化完成后，就可以使用sockets API来访问IP栈。

必须使用 TK_NEWTASK() 函数来使用 sockets API 访问IP栈。

配置 NicheStack TCP/IP Stack

在 ipport.h 文件中，可以使用 #define 来配置很多的选项。