五种嵌入式中常见网络协议栈

一.LWIP

1.介绍

LwIP（Lightweight IP）是一个由瑞典计算机科学院（Swedish Institute of Computer Science）开发的轻量级TCP/IP协议栈，专为资源有限的嵌入式系统而设计。它以其小巧且功能完善的特性，在物联网、嵌入式系统等领域得到了广泛应用。

2.主要特性

轻量级：LwIP的设计初衷是用少量的资源消耗实现一个较为完整的TCP/IP协议栈，特别是TCP协议的完整性。它通常只需要几十KB的RAM和40KB左右的ROM就可以运行。

协议支持：支持ARP、ICMP、IGMP、UDP、TCP、PPP、DNS、DHCP等多种协议，满足嵌入式系统对网络通信的基本需求。

可移植性：LwIP可以移植到多种操作系统和处理器体系结构上，同时也支持在无操作系统的情况下独立运行。

API支持：提供Raw API、Socket API和NETCONN API等多种接口，以满足不同应用场景的需求。其中，Raw API用于提高应用程序性能，而Socket API则提供了类似Berkeley套接字的接口，便于开发者使用。

内部机制：LwIP内部实现了动态内存池和静态内存堆管理机制，使得各个模块可以灵活地申请和释放内存。同时，它还提供了网卡操作、IP协议实现、TCP/UDP协议实现等核心功能。

3.最新版本

截至当前时间（2024年09月18日），LwIP的最新版本为2.1.3。用户可以通过LwIP的官方网站（http://savannah.nongnu.org/projects/lwip/）下载最新版本的资源，并查看官方说明文档。

4.应用示例

LwIP还包含一个contrib包，提供了移植和应用LwIP的一些demo，即应用示例。这些示例包括常见的网络应用程序，如HTTP服务器、MQTT客户端、TFTP服务器等，有助于开发者快速上手并理解LwIP的使用。

二.uIP

1.介绍

uIP是专为8/16位嵌入式微处理器设计的小型TCP/IP协议栈。它去掉了TCP/IP协议栈中一些不常用的功能，采用BSD授权，遵循RFC标准，完全由C语言编写。uIP以库函数的形式提供给嵌入式Internet应用开发人员，并采用了一种基于事件驱动的程序模型，不使用动态内存，从而大大减少了代码容量和RAM的占用量。

官网链接：Svensk forskning för hållbar tillväxt| RISE

2.项目技术分析

uIP的核心在于其精简的设计。它包含了TCP、UDP、ICMP和IPv4等基本的网络协议，并通过一个易于理解和编写的代码库实现了这些功能。

在结构上，uIP分为以下几个主要部分：

apps/：包含多个示例应用程序，帮助开发者了解如何与uIP集成并构建自己的应用。

doc/：提供了详细的文档资料，有助于快速学习和理解uIP的工作原理。

lib/：一些辅助库代码，用于支持特定的应用场景。

uip/：uIP的核心代码，包括TCP/IP协议栈的具体实现。

unix/：为FreeBSD或Linux环境下运行的uIP提供了用户空间进程的支持。

由于uIP设计的目标是极小化内存占用，它采取了一种叫做"分段处理"的技术来优化内存管理，即使在非常有限的硬件资源下也能高效运作。

三.FreeRTOS+TCP：

   FreeRTOS+TCP是一个开源、可扩展和线程安全的TCP/IP堆栈，专为FreeRTOS设计。它提供了一个基于标准Berkeley套接字的接口，简单易用，便于快速学习。同时，FreeRTOS+TCP的功能和RAM占用空间完全可扩展，既适用于较小的低吞吐量微控制器，也适用于较大的高吞吐量微处理器。

四.RL-TCPnet

   RL-TCPnet是一个来自RL-ARM库的TCP/IP协议栈，旨在减少内存使用量和代码大小。它适用于资源有限的嵌入式系统设备，并提供了Web服务器、SMTP客户端、SNMP代理、DNS解析等高层应用。

五.uC/IP

  uC/IP主要是基于uC/OS操作系统设计的，也可移植到其它操作系统，并且开源、免费。其源码主要来源于BSD栈和KA9Q栈（一个DOS系统单任务环境下的协议栈）。uC/IP应用层支持DHCP/DNS/FTP/HTTP/TELNET/SNTP等协议，实现的网络功能较为全面也可进行裁减。根据硬件平台、编译器和应用功能的不同，uC/IP代码占有的容量一般介于40-80KB之间。