【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】15 - freertos_safetyos目录 R5 SafetyOS 之 tcpip_init() 代码流程分析

【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】15 - freertos_safetyos目录 R5 SafetyOS 之 tcpip_init 代码流程分析

• ​​1. tcpip_init() 初始化tcpip相关模块，初始化MailBox邮箱，创建tcpip_thread 线程​​

• ​​1.1 lwip_init() 初始化回环网卡，随机生成Port口，配置超时时间及处理函数​​
• ​​1.2 tcpip_thread() 线程函数​​

本 SemiDrive源码分析 之 Yocto源码分析 系列文章汇总如下：

1. 《​​【SemiDrive源码分析】【Yocto源码分析】01 - yocto/base目录源码分析（编译环境初始化流程）​​》
2. 《​​【SemiDrive源码分析】【Yocto源码分析】02 - yocto/meta-openembedded目录源码分析​​》
3. 《​​【SemiDrive源码分析】【Yocto源码分析】03 - yocto/meta-semidrive目录及Yocto Kernel编译过程分析（上）​​》
4. 《​​【SemiDrive源码分析】【Yocto源码分析】04 - yocto/meta-semidrive目录及Yocto Kernel编译过程分析（下）​​》
5. 《​​【SemiDrive源码分析】【Yocto源码分析】05 - 找一找Yocto Kernel编译过程中所有Task的源码在哪定义的呢？​​》
6. 《​​【SemiDrive源码分析】【Yocto源码分析】06 - Kernel编译生成的Image.bin、Image_nobt.dtb、modules.tgz 这三个文件分别是如何生成的？​​》
7. 《​​【SemiDrive源码分析】【Yocto源码分析】07 - core-image-base-x9h_ref_serdes.rootfs.ext4 文件系统是如何生成的​​》
8. 《​​【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】08 - X9平台 lk 目录源码分析 之 目录介绍​​》
9. 《​​【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】09 - X9平台系统启动流程分析​​》
10. 《​​【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】10 - BareMetal_Suite目录R5 DIL.bin 引导程序源代码分析​​》
11. 《​​【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】11 - freertos_safetyos目录Cortex-R5 DIL2.bin 引导程序源代码分析​​》
12. 《​​【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】12 - freertos_safetyos目录Cortex-R5 DIL2.bin 之 sdm_display_init 显示初始化源码分析​​》
13. 《​​【SemiDrive源码分析】【X9芯片驱动调试】13 - GPIO 配置方法​​》
14. 《​​【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】14 - freertos_safetyos目录Cortex-R5 SafetyOS/RTOS工作流程分析​​》
15. 《​​【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】15 - freertos_safetyos目录 R5 SafetyOS 之 tcpip_init() 代码流程分析​​》
16. 《【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】16 - freertos_safetyos目录 R5 SafetyOS 之 LK_INIT_LEVEL_PLATFORM 阶段代码流程分析》
17. 《【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】17 - freertos_safetyos目录 R5 SafetyOS 之 LK_INIT_LEVEL_TARGET 阶段代码流程分析》
18. 《【SemiDrive源码分析】【X9芯片启动流程】18 - freertos_safetyos目录 R5 SafetyOS 之 .apps 应用启动代码流程分析》

前文，我们分析​​Cortex-R5​​ ​​SafetyOS​​系统的启动流程，分析到执行​​LK_INIT_LEVEL_THREADING​​ 阶段的任务，

在这个阶段时，主要是执行​​boot_sec()​​、​​lwip_init_hook()​​两个函数，其中：

1. ​​boot_sec()​​​ 主要是​​Safety R5​​​​CPU​​​ 触发​​Secure R5​​​​CPU​​​重启，加载并运行​​Ssytem​​镜像。
2. ​​lwip_init_hook()​​​ 主要是初始化并启动​​lwip​​​ 这个小型开源的​​TCP/IP​​协议栈功能。

​​lwip​​是一个小型开源的​​TCP/IP​​协议栈源码，主要目的是在保持​​TCP​​协议主要功能的基础上减少对​​RAM​​ 的占用，

有无操作系统的支持都可以运行，它只需十几​​KB​​的​​RAM​​和​​40K​​左右的​​ROM​​就可以运行。

它由宏控​​SUPPORT_LWIP​​来控制是否编译。

在​​lwip_init_hook() ​​​中主要是对​​tcpip_init() ​​函数的封装，如下：

# rtos\lk_boot\3rd\lwip\contrib\ports\lk\sys_arch.c
/* run lwip init as soon as threads are running */
void lwip_init_hook(uint level){
  tcpip_init(NULL, NULL);
}

LK_INIT_HOOK(lwip, &lwip_init_hook, LK_INIT_LEVEL_THREADING);

那本文来分析下​​tcpip_init() ​​这个小型​​TCP/IP​​开源协议栈的初始化过程。

1. tcpip_init() 初始化tcpip相关模块，初始化MailBox邮箱，创建tcpip_thread 线程

主要工作如下：

1. 初始化回环网卡，随机生成​​Port​​口，配置超时时间及处理函数
2. 初始化​​tcpip mailbox​​ 邮箱
3. 创建​​tcpip_thread​​ 线程

# rtos\lk_boot\3rd\lwip\src\api\tcpip.c
/* @ingroup lwip_os Initialize this module: initialize all sub modules, start the tcpip_thread */
void tcpip_init(tcpip_init_done_fn initfunc, void *arg)
{
  // 1. 初始化回环网卡，随机生成Port口，配置超时时间及处理函数
  lwip_init();

  tcpip_init_done = initfunc;
  tcpip_init_done_arg = arg;
  
  // 2. 初始化 tcpip mailbox 邮箱
  if (sys_mbox_new(&tcpip_mbox, TCPIP_MBOX_SIZE) != ERR_OK) { LWIP_ASSERT("failed to create tcpip_thread mbox", 0);}
  ================>
      mbox->sem = CreateSemaphore(0, 0, MAX_QUEUE_ENTRIES, 0);
      memset(&mbox->q_mem, 0, sizeof(u32_t)*MAX_QUEUE_ENTRIES);
      mbox->head = 0;
      mbox->tail = 0;
  <================
  
  // 3. 创建 tcpip_thread 线程
  sys_thread_new(TCPIP_THREAD_NAME, tcpip_thread, NULL, TCPIP_THREAD_STACKSIZE, TCPIP_THREAD_PRIO);
}

1.1 lwip_init() 初始化回环网卡，随机生成Port口，配置超时时间及处理函数

主要工作如下：

1. 初始化并启动​​127.0.0.1​​ 回环网卡
2. 从​​49152​​​ 到​​65535​​​随机生成一个​​UDP Port口​​
3. 从​​49152​​​ 到​​65535​​​随机生成一个​​TCP Port口​​
4. 配置各场景超时时间及超时函数

# buildsystem\rtos\lk_boot\3rd\lwip\src\core\init.c
/* Initialize all modules， Use this in NO_SYS mode. Use tcpip_init() otherwise*/
void lwip_init(void){

  /* Modules initialization */
  stats_init();     // 空函数  lwip_stats.mem.name = "MEM";
  sys_init();     // 空函数
  lwip_mem_init();    // 空函数
  memp_init();      // 定义了MEMP_MEM_MALLOC ，不需要提前申请内存池，这个函数不会跑
  pbuf_init();      // 空函数
  netif_init();     // 初始化并启动 127.0.0.1 回环网卡
  ===============>
      #define LOOPIF_ADDRINIT &loop_ipaddr, &loop_netmask, &loop_gw,
                ip4_addr_t loop_ipaddr, loop_netmask, loop_gw;
              IP4_ADDR(&loop_gw, 127, 0, 0, 1);
              IP4_ADDR(&loop_ipaddr, 127, 0, 0, 1);
              IP4_ADDR(&loop_netmask, 255, 0, 0, 0);
    netif_add(&loop_netif, LOOPIF_ADDRINIT NULL, netif_loopif_init, tcpip_input);
    netif_set_link_up(&loop_netif);
      netif_set_up(&loop_netif);
  <===============
  ip_init();      // 空函数
  etharp_init();    // 空函数
  raw_init();     // 空函数
  udp_init();     // 从49152 through 65535随机生成一个UDP Port口：udp_port = UDP_ENSURE_LOCAL_PORT_RANGE(LWIP_RAND());
  tcp_init();     // 从49152 through 65535随机生成一个TCP Port口：tcp_port = TCP_ENSURE_LOCAL_PORT_RANGE(LWIP_RAND());
  
#if LWIP_DNS    // 0
  dns_init();
#endif /* LWIP_DNS */
#if PPP_SUPPORT   // 0
  ppp_init();
#endif

  sys_timeouts_init();  // 配置各场景超时时间及超时函数
  ==================>
    /** Initialize this module */
    void sys_timeouts_init(void)
    {
      size_t i;
      /* tcp_tmr() at index 0 is started on demand */
      for (i = (LWIP_TCP ? 1 : 0); i < LWIP_ARRAYSIZE(lwip_cyclic_timers); i++) {
        sys_timeout(lwip_cyclic_timers[i].interval_ms, lwip_cyclic_timer, LWIP_CONST_CAST(void *, &lwip_cyclic_timers[i]));
      }
    }
    // 超时时间定义于：   buildsystem\rtos\lk_boot\3rd\lwip\src\core\timeouts.c
    const struct lwip_cyclic_timer lwip_cyclic_timers[] = {
      #if LWIP_TCP
        {TCP_TMR_INTERVAL, HANDLER(tcp_tmr)},       // 250ms, 如果超时运行 tcp_tmr() 释放
      #endif /* LWIP_TCP */
      #if LWIP_IPV4
        {IP_TMR_INTERVAL, HANDLER(ip_reass_tmr)},     // 1s , 如果超时运行 ip_reass_tmr() 释放
      #if LWIP_ARP
        {ARP_TMR_INTERVAL, HANDLER(etharp_tmr)},      // 1s , 如果超时运行 ip_reass_tmr() 释放
      #endif /* LWIP_ARP */
      #endif /* LWIP_IPV4 */
      // 后面的宏都没定义，我就不写了
    };
  <==================
}

1.2 tcpip_thread() 线程函数

主要工作如下：

# buildsystem\rtos\lk_boot\3rd\lwip\src\api\tcpip.c
/**
 * The main lwIP thread. This thread has exclusive access to lwIP core functions (unless access to them is not locked). 
 * Other threads communicate with this thread using message boxes.
 * It also starts all the timers to make sure they are running in the right thread context.
 */
static void tcpip_thread(void *arg)
{
  struct tcpip_msg *msg;
  LWIP_UNUSED_ARG(arg);

  LWIP_MARK_TCPIP_THREAD();

  LOCK_TCPIP_CORE();
  if (tcpip_init_done != NULL) {
    tcpip_init_done(tcpip_init_done_arg);
  }

  while (1) {                          /* MAIN Loop */
    LWIP_TCPIP_THREAD_ALIVE();
    /* wait for a message, timeouts are processed while waiting */
    TCPIP_MBOX_FETCH(&tcpip_mbox, (void **)&msg);
    if (msg == NULL) {
      LWIP_DEBUGF(TCPIP_DEBUG, ("tcpip_thread: invalid message: NULL\n"));
      LWIP_ASSERT("tcpip_thread: invalid message", 0);
      continue;
    }
    tcpip_thread_handle_msg(msg);
  }
}