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。