UIP移植到CC2530上

本文主要是介绍UIP移植到CC2530上，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

最近老板有个项目，其中要做一个Zigbee的无线接入点，即将ZigBee无线传感网络中的数据通过TCP/IP协议传输到以太网上。传统的这种无线接入点即网关都是上位机加下位机模式做成的，即主控芯片（如ARM）加无线模块（如cc2530），ARM与cc2530通过UARST通信，cc2530建立WSN网络，ARM与PC机通过TCP/IP通信，考虑到此系统的成本以及其中的数据传输量不大，就不用ARM，直接将cc2530做成网关，这就需要将TCP/IP协议栈移植到cc2530上，同时与ZigBee协议栈能很好的协同运行。

因为cc2530的FLASH有256K,Z-stack占用了大部分，所以要用TCP/IP,只能移植一个轻量型网络协议栈，现在比较流行的就是Adam Dunkels写的lwIP和uIP,还有Micrium的uc/IP，lwip和uc/ip所占空间较大，移植较为麻烦，所以就用uip。uip是一种免费可的极小的TCP/IP协议栈，主要实现了ARP，ICMP，TCP，UDP协议，在8位或16位单片机上用的较多，对rom和ram要求很少。

在网上看了一些uip移植到51或STM32的文章，同时也花了两天时间看了uip的实现源码，如果不熟悉TCP/IP协议的话读起来还是很吃力，所以先看看TCP/IP,建议看TCP/IP协议详解——卷一。看完之后大概知道移植过程了。

移植之前先要写网络芯片驱动程序，我用的是enc28j60，独立控制的SPI接口，因为cc2530的spi接口用来下载调试了，另一个spi被串口复用了，所以只用用GPIO模拟SPI。

写驱动程序之前认真读了enc28j60的datasheet，在网上也找到了相关的驱动程序，可以稍加修改拿来用。下面贴出spi程序和enc28j60的程序。

[cpp]  view plain copy  
 
 <span style="font-size:18px;">#include "spi.h"  
   
 void WriteByte(u8_t dat)  
 {  
   u8_t i;  
   for(i=0;i<8;i++)  
   {  
     SCKN = 0;  
     asm("nop");  
     if(dat&0x80)  
     {  
        SIN = 1;  
     }  
     else   
        SIN = 0;  
     dat <<= 1;  
     asm("nop");  
     SCKN = 1;  
     asm("nop");  
   }  
   SCKN=0; //空闲状态为低电平  
 }  
   
 u8_t ReadByte(void)  
 {  
   u8_t i,dat;  
   SCKN=0;  
   dat1=0;  
   for(i=0;i<8;i++)  
   {   
     SCKN=1;  
     dat1 <<=1;  
     dat1 |= SON;   
     SCKN=0;   
   }  
   return dat;  
 }  
 </span>  

spi.h文件定义了与enc28j60spi接口的GPIO，

[cpp]  view plain copy  
 
 <span style="font-size:18px;">#ifndef SPI_H  
 #define SPI_H  
 #include <ioCC2530.h>  
   
 #define SON   P0_5    // MISO  
 #define SIN   P0_6    // MOSI  
 #define SCKN  P0_7    // SCK  
 #define CSN   P1_3    // 28J60-- CS  
 #define RESET P1_2    // Reset   
   
 void WriteByte(u8_t dat);  
 u8_t ReadByte(void);  
   
 #endif  
 </span>  

enc28j60.c文件：

[cpp]  view plain copy  
 
 <span style="font-size:18px;">#include "enc28j60.h"  
 #include "spi.h"  
   
 #define MIN(a,b) (a) < (b) ? (a) : (b)  
 XDATA u8_t Enc28j60Bank;  
 XDATA u16_t NextPacketPtr;  
   
 void delay_100ns()  
 {  
      asm("nop");  
      asm("nop");  
      asm("nop");  
 }  
   
 void delay_ms(int t1)  
 {   
      int i;   
      while(t1--)   
      {  
     for(i=10;i;--i)  
         {  
            delay_100ns();  
         }  
      }   
 }  
   
 //*******************************************************************************************  
 //  
 // Function : enc28j60ReadOp  
 // Description :   
 //  
 //*******************************************************************************************  
 u8_t enc28j60ReadOp(u8_t op, u8_t address)  
 {  
     u8_t dat1;  
     // activate CS    
     CSN =0;  
     // issue read command  
     delay_100ns();  
     WriteByte(op | (address & ADDR_MASK));    
     dat1 = ReadByte();  
     // do dummy read if needed (for mac and mii, see datasheet page 29)  
     if(address & 0x80)  dat1 = ReadByte();  
     // release CS  
     CSN=1;  
     return(dat1);  
 }  
 //*******************************************************************************************  
 //  
 // Function : enc28j60WriteOp  
 // Description :   
 //  
 //*******************************************************************************************  
 void enc28j60WriteOp(u8_t op, u8_t address, u8_t mydat)  
 {  
     CSN=0;  
     // issue write command  
     delay_100ns();  
     WriteByte( op | (address & ADDR_MASK));  
     // write data  
     WriteByte(mydat);  
     CSN=1;  
     delay_100ns();  
 }  
 //*******************************************************************************************  
 //  
 // Function : icmp_send_request  
 // Description : Send ARP request packet to destination.  
 //  
 //*******************************************************************************************  
 void enc28j60SetBank(u8_t address)  
 {  
     // set the bank (if needed)  
     if((address & BANK_MASK) != Enc28j60Bank)  
     {  
         // set the bank  
         enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR, ECON1, (ECON1_BSEL1|ECON1_BSEL0));  
         enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, (address & BANK_MASK)>>5);  
         Enc28j60Bank = (address & BANK_MASK);  
     }  
 }  
 //*******************************************************************************************  
 //  
 // Function : icmp_send_request  
 // Description : Send ARP request packet to destination.  
 //  
 //*******************************************************************************************  
 u8_t enc28j60Read(u8_t address)  
 {  
     // select bank to read  
     enc28j60SetBank(address);     
     // do the read  
     return enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_CTRL_REG, address);  
 }  
 //*******************************************************************************************  
 //  
 // Function : icmp_send_request  
 // Description : Send ARP request packet to destination.  
 //  
 //*******************************************************************************************  
 void enc28j60Write(u8_t address, u8_t mydat)  
 {  
     // select bank to write  
     enc28j60SetBank(address);   
     // do the write  
     enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_CTRL_REG, address, mydat);  
 }  
 //*******************************************************************************************  
 //  
 // Function : icmp_send_request  
 // Description : Send ARP request packet to destination.  
 //  
 //*******************************************************************************************  
 u16_t enc28j60_read_phyreg(u8_t address)  
 {  
     u16_t mydat;  
     // set the PHY register address  
     enc28j60Write(MIREGADR, address);  
     enc28j60Write(MICMD, MICMD_MIIRD);  
     // Loop to wait until the PHY register has been read through the MII  
     // This requires 10.24us  
     while( (enc28j60Read(MISTAT) & MISTAT_BUSY) );  
       
     // Stop reading 这里应该清零  
     //enc28j60Write(MICMD, MICMD_MIIRD);  
     enc28j60Write(MICMD, 0x0);  
     // Obtain results and return  
     mydat = enc28j60Read ( MIRDL );  
     //PrintHex(mydat);  
     //mydat |= enc28j60Read ( MIRDH ); //此地方源代码有误 改成  
     mydat |= (enc28j60Read ( MIRDH )<<8);  
    // PrintHex(mydat);  
     return mydat;  
 }   
 //*******************************************************************************************  
 //  
 // Function : icmp_send_request  
 // Description : Send ARP request packet to destination.  
 //  
 //*******************************************************************************************  
 void enc28j60PhyWrite(u8_t address, u16_t mydat)  
 {  
     // set the PHY register address  
     enc28j60Write(MIREGADR, address);  
     // write the PHY data  
     enc28j60Write(MIWRL, mydat & 0x00ff);  
     enc28j60Write(MIWRH, mydat >> 8);  
     // wait until the PHY write completes  
     while(enc28j60Read(MISTAT) & MISTAT_BUSY)  
     {  
             delay_100ns();  
     }  
 }  
   
 void enc28j60ReadBuffer(u16_t len, u8_t* dat)  
 {  
     // assert CS  
     CSN = 0;  
     // issue read command  
     delay_100ns();  
     WriteByte(ENC28J60_READ_BUF_MEM);           
     while(len--)  
     {  
        *dat++ = ReadByte();  
     }     
     // release CS  
     CSN = 1;  
 }  
   
 void enc28j60WriteBuffer(u16_t len, u8_t* dat)  
 {  
     // assert CS  
     CSN = 0;   
     // issue write command   
     WriteByte(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM);  
     // while(!(SPSR & (1<<SPIF)));  
     while(len--)  
     {        
        WriteByte(*dat++);  
     }     
     // release CS  
     CSN = 1;  
 }  
   
 #define ETHERNET_MIN_PACKET_LENGTH  0x3C  
 #define ETHERNET_HEADER_LENGTH      0x0E  
 #define IP_TCP_HEADER_LENGTH 40  
 #define TOTAL_HEADER_LENGTH (IP_TCP_HEADER_LENGTH+ETHERNET_HEADER_LENGTH)  
   
 void enc28j60PacketSend(u16_t len, u8_t* packet)  
 {  
     // Set the write pointer to start of transmit buffer area  
     enc28j60Write(EWRPTL, TXSTART_INIT);  
     enc28j60Write(EWRPTH, TXSTART_INIT>>8);  
     // Set the TXND pointer to correspond to the packet size given  
     enc28j60Write(ETXNDL, (TXSTART_INIT+len));  
     enc28j60Write(ETXNDH, (TXSTART_INIT+len)>>8);  
     // write per-packet control byte  
     enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM, 0, 0x00);  
     // TODO, fix this up  
     if( uip_len <= TOTAL_HEADER_LENGTH )  
     {  
         // copy the packet into the transmit buffer  
         enc28j60WriteBuffer(len, packet);  
     }  
     else  
     {  
         len -= TOTAL_HEADER_LENGTH;  
         enc28j60WriteBuffer(TOTAL_HEADER_LENGTH, packet);  
         enc28j60WriteBuffer(len, (unsigned char *)uip_appdata);  
     }  
     // send the contents of the transmit buffer onto the network  
     enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, ECON1_TXRTS);  
 }  
   
 u16_t enc28j60PacketReceive(u16_t maxlen, u8_t* packet)  
 {  
     u16_t rxstat,len;  
     if (enc28j60Read(EPKTCNT) == 0)  
     {   
       return 0;  
     }  
 // Set the read pointer to the start of the received packet  
     enc28j60Write(ERDPTL, (NextPacketPtr));  
     enc28j60Write(ERDPTH, (NextPacketPtr)>>8);  
 // read the next packet pointer  
     NextPacketPtr  = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);  
     NextPacketPtr |= (enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8);       
 // read the packet length  
     len  = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);  
     len |= (enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8);  
     len -= 4; //以太帧最小46字节 减去4字节的FCS校验和 加上帧头14字节 共64字节  
  //PrintHex(len);  
 // read the receive status  
     rxstat  = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);  
     rxstat |= enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8;  
 // limit retrieve length  
     // (we reduce the MAC-reported length by 4 to remove the CRC)  
     len = MIN(len, maxlen);  
 // copy the packet from the receive buffer  
     enc28j60ReadBuffer(len, packet);  
 // Errata workaround #13. Make sure ERXRDPT is odd  
     u16_t rs,re;  
     rs = enc28j60Read(ERXSTH);  
     rs <<= 8;  
     rs |= enc28j60Read(ERXSTL);  
     re = enc28j60Read(ERXNDH);  
     re <<= 8;  
     re |= enc28j60Read(ERXNDL);  
     if (NextPacketPtr - 1 < rs || NextPacketPtr - 1 > re)  
     {  
         enc28j60Write(ERXRDPTL, (re));  
         enc28j60Write(ERXRDPTH, (re)>>8);  
     }  
     else  
     {  
         enc28j60Write(ERXRDPTL, (NextPacketPtr-1));  
         enc28j60Write(ERXRDPTH, (NextPacketPtr-1)>>8);  
     }  
 // decrement the packet counter indicate we are done with this packet  
     enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON2, ECON2_PKTDEC);         
     return len;  
 }  
   
 void dev_init(void)  
 {  
     enc28j60_init();  
 }  
   
 void dev_send(void)  
 {  
     enc28j60PacketSend(uip_len, uip_buf);  
 }  
   
 u16_t dev_poll(void)  
 {  
     return enc28j60PacketReceive(UIP_BUFSIZE, uip_buf);  
 }  
   
 void enc28j60_init(void)  
 {  
 //SPI INIT  
     SpiInit();      
 // perform system reset  
     enc28j60WriteOp(ENC28J60_SOFT_RESET, 0, ENC28J60_SOFT_RESET);  
 // check CLKRDY bit to see if reset is complete  
     //while(!(enc28j60Read(ESTAT) & ESTAT_CLKRDY));  
     // Errata workaround #2, CLKRDY check is unreliable, delay 1 mS instead  
     delay_ms(5);  
 // lamp test  
 // enc28j60PhyWrite(PHLCON, 0x0AA2);  
       
 // do bank 0 stuff  
     // initialize receive buffer  
     // 16-bit transfers, must write low byte first  
 // set receive buffer start address  
     NextPacketPtr = RXSTART_INIT;  
     enc28j60Write(ERXSTL, RXSTART_INIT&0xFF);  
     enc28j60Write(ERXSTH, RXSTART_INIT>>8);  
 // set receive pointer address  
     enc28j60Write(ERXRDPTL, RXSTART_INIT&0xFF);  
     enc28j60Write(ERXRDPTH, RXSTART_INIT>>8);  
 // set receive buffer end  
     // ERXND defaults to 0x1FFF (end of ram)  
     enc28j60Write(ERXNDL, RXSTOP_INIT&0xFF);  
     enc28j60Write(ERXNDH, RXSTOP_INIT>>8);  
 // set transmit buffer start  
     // ETXST defaults to 0x0000 (beginnging of ram)  
     enc28j60Write(ETXSTL, TXSTART_INIT&0xFF);  
     enc28j60Write(ETXSTH, TXSTART_INIT>>8);       
 // do bank 2 stuff  
     // enable MAC receive  
     enc28j60Write(MACON1, MACON1_MARXEN|MACON1_TXPAUS|MACON1_RXPAUS);  
 // bring MAC out of reset  
     enc28j60Write(MACON2, 0x00);  
 // enable automatic padding and CRC operations  
     enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, MACON3, MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN);  
 // enc28j60Write(MACON3, MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN);  
     // set inter-frame gap (non-back-to-back)  
     enc28j60Write(MAIPGL, 0x12);  
     enc28j60Write(MAIPGH, 0x0C);  
 // set inter-frame gap (back-to-back)  
     enc28j60Write(MABBIPG, 0x12);  
 // Set the maximum packet size which the controller will accept  
     enc28j60Write(MAMXFLL, MAX_FRAMELEN&0xFF);    
     enc28j60Write(MAMXFLH, MAX_FRAMELEN>>8);  
 // do bank 3 stuff  
     // write MAC address  
     // NOTE: MAC address in ENC28J60 is byte-backward  
     enc28j60Write(MAADR5, UIP_ETHADDR0);  
     enc28j60Write(MAADR4, UIP_ETHADDR1);  
     enc28j60Write(MAADR3, UIP_ETHADDR2);  
     enc28j60Write(MAADR2, UIP_ETHADDR3);  
     enc28j60Write(MAADR1, UIP_ETHADDR4);  
     enc28j60Write(MAADR0, UIP_ETHADDR5);    
 // no loopback of transmitted frames  
     enc28j60PhyWrite(PHCON2, PHCON2_HDLDIS);  
 // switch to bank 0  
     enc28j60SetBank(ECON1);  
 // enable interrutps  
     enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, EIE, EIE_INTIE|EIE_PKTIE);  
 // enable packet reception   
     enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, ECON1_RXEN);        
 }  
 </span>  

          在上面文件中有一个delay_100ns函数，为什么要写这个函数呢，看了enc28j60的输入输出的时序之后发现在cs置低之后只要要保持100ns，所以每次在写入之前都要延迟100ns左右。cc2530的时钟是32MHz，所以差不多3个机器周期就是100ns了。这个是要注意的地方，我在这之前，调试了半天，一直都没发现有网络数据包出来，然后再仔细读了datasheet才发现的。
       这个驱动根据datasheet写，或者参考网上的，哈哈，只要能实现就行了。
       有了以上驱动程序就很好移植了！废话不多说，直接给移植步骤。
       在网上下载源码，我用的是uip0.9版本。编译环境是IAR，因为cc2530用的是IAR开发环境。

接下来建立工程，如下图所示：

         将spi.c enc28j60.c即相关头文件放在driver目录下，将uip.c uip_arp.c uip_arch.c还有相关头文件放在uip目录下，
linker目录下放的是IAR8051的连接文件（可以不用），将应用程序main.c app.c app.h文件放在user目录下。
    将uip源代码中unix文件夹中的main函数改一下，其中tapdev_read函数替换成我们的dev_poll，将tapdev_send替换成dev_send，然后将http相关的东西删去，我们先实现简单的功能。
      根据源码文件夹中的doc文档，写个简单的历程。

app.c的代码如下：

[cpp]  view plain copy  
 
 <span style="font-size:18px;">#include "app.h"  
 #include "uip.h"  
 void example1_init(void)   
 {  
    uip_listen(HTONS(1234));  
 }  
 void example1_appcall(void)  
 {  
    struct example1_state *s;  
    s = (struct example1_state *)uip_conn->appstate;    
    if(uip_connected()) {  
       s->state = WELCOME_SENT;  
       uip_send("Welcome!\n", 9);  
       return;  
    }   
   
    if(uip_acked() && s->state == WELCOME_SENT) {  
       s->state = WELCOME_ACKED;  
    }  
    if(uip_newdata()) {  
       uip_send("ok\n", 3);  
    }  
    if(uip_rexmit()) {  
       switch(s->state) {  
       case WELCOME_SENT:  
          uip_send("Welcome!\n", 9);  
          break;  
       case WELCOME_ACKED:  
          uip_send("ok\n", 3);  
          break;  
       }  
    }  
 }</span>  

      对了，还有个重要的问题，就是大小端的问题，这个也是我调试好久未果的一个经验。cc2530是8051内核的，是小端，所以在uipopt.h文件中做如下改动
#ifndef BYTE_ORDER
#define BYTE_ORDER     LITTLE_ENDIAN
#endif /* BYTE_ORDER */
      还有个编译设置的问题，具体按照如下来：