基于STM32&lwip实现ping命令_lwip ping

Ping命令实现之Lwip—基于stm32F103

1、Ping命令原理

​ ping命令属于Network layer的ICMP(Internet control massage protol)协议构成，ICMP报文可以分为两大类：

ICMP报文格式

Ping 命令在ICMP报文中的类型

ping命令主要是用来测试两个IP地址之间的网络是否能够连通，确定具有一条通路。在Windows 控制台中我们可以使用Ping命令来测试我们的主机是否能与其他主机通信，格式如下：

ping xxx.xxx.xxx.xxx(dest IP_addr)
1

​ 在测试TCP/IP协议栈是否移植成功时，一个简便的方法就是测试 ping命令是否能够应答成功,效果如下:

Ping命令的帧格式

​ 先给出ping命令的帧格式

• type:指ICMP报文的类型，例如ICMP两大类报文：差错报告报文和查询报文，其中含有许多不同类型的功能报文，因此对其分类。
• code：对于每种不同类型(type)的报文在又含有不同的编码信息，例如差错报告报文中的数据包超时报文，就可分为两种：数据包分片超时和TTL超时。
• Identifier:标识符，没有指明其正式定义，可自行定义。
• Seq number:序列号，没有正式指明其定义，可自行定义。

---

2、代码设计

MCU启动Ping数据包接收或发送

void Ping_Init(void)
{
#if FUNC_DBG_ON        
    printf("run in %s .\r\n",__FUNCTION__);
#endif     
    IP4_ADDR(&dest_ip,192,168,1,31);
    IP4_ADDR(&local_ip,192,168,1,10);
    /*bind local IP.*/
    printf("local IP address:%4d.%4d.%4d.%4d\r\n",ip4_addr1(&local_ip),\
                                                    ip4_addr2(&local_ip),\
                                                    ip4_addr3(&local_ip),\
                                                    ip4_addr4(&local_ip));
    /*bind dest IP.*/
    printf("dest IP address:%4d.%4d.%4d.%4d\r\n", ip4_addr1(&dest_ip),\
                                                    ip4_addr2(&dest_ip),\
                                                    ip4_addr3(&dest_ip),\
                                                    ip4_addr4(&dest_ip));    
    /*allocate a new pcb*/
    ping_pcb = raw_new(IP_PROTO_ICMP);//set IP protocol type to ICMP
    if(NULL == ping_pcb) {
        printf("get n new raw pcb failed.\r\n");
        return;
    }
    
    PingCmd_start(ping_pcb);
}

void PingCmd_start(struct raw_pcb *pcb)
{
#if FUNC_DBG_ON        
    printf("run in %s .\r\n",__FUNCTION__);
#endif   
    raw_bind(pcb,&local_ip);//bind local IP to pcb.
  //  raw_connect(pcb,&dest_ip);
    raw_recv(pcb,recv_callback,NULL);
   // ping_cnt--; 
    /*sys_timeout()为注册一个单次定时事件，当计时结束后，会主动发送REQUEST包，PC会给予响应 
    * 接收Ping命令时关闭，MCU发起ping请求时打开。
    */
   //  sys_timeout(PING_DELAY,timeoutHandle,pcb);//set a oneshot time event for periodicly.
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41

MCU接收数据

在Windows终端对MCU已设置好的IP地址进行ping命令调试，PC端发出的ICMP报文中type应为0x08，code为0x00,identifier和seq number可随意指定，故在MCU端接收代码可设置为如下格式：

u8_t recv_callback(void *arg, struct raw_pcb *pcb, struct pbuf *p, ip_addr_t *addr)
{                   //  p->payload point the IP header/Ethernet frame data field.

    struct icmp_echo_hdr *icmp_hdr = NULL;
    struct ip_hdr *ip_hdr = NULL;
    u8_t ip_hlen = 0;
    u8_t *data_ptr = NULL;
#if FUNC_DBG_ON        
    printf("run in %s .\r\n",__FUNCTION__);
#endif     		
		(void)arg;
    if(ip_addr_cmp(&dest_ip,addr) &&\
         p->tot_len > (IP_HLEN + sizeof(struct icmp_echo_hdr)))//process packet
    {
        ip_hdr = (struct ip_hdr *)p->payload; //point to IP header
        ip_hlen = IPH_HL(ip_hdr)*4;           //1 len means 4 bytes.

        //adjust p->payload point ICMP header.
        if(pbuf_header(p,-ip_hlen))
            printf("Adjust header failed.\r\n");
        icmp_hdr = (struct icmp_echo_hdr *)p->payload;
        if(0x00 == icmp_hdr->code)
        {
            data_ptr = (u8_t*)p->payload + sizeof(struct icmp_echo_hdr);
            printf("icmp_hdr->type %d .\r\n",icmp_hdr->type);            
            switch (icmp_hdr->type)
            {
            case PING_REPLY:    //receive a reply message.
                printf("[Receive message]:%s.\r\n",data_ptr);
                printf("[ID]:%x.\r\n",icmp_hdr->id);
                printf("[SEQ Number]:%x.\r\n",icmp_hdr->seqno);   
                sys_timeout(PING_DELAY,timeoutHandle,pcb);//continue to send a ping REQUEST packet.           
                break;
            case PING_REQUEST:  //need ack
                printf("Receive a REQUEST message.\r\n");
                printf("[Receive message]:%s.\r\n",data_ptr);
                printf("[ID]:%x.\r\n",icmp_hdr->id);
                printf("[SEQ Number]:%x.\r\n",icmp_hdr->seqno); 

                /*change type,reset checksum*/
                ICMPH_TYPE_SET(icmp_hdr,PING_REPLY);//set type.
                /*checksum*/
                if(icmp_hdr->chksum >= htons(0xffffU - (PING_REQUEST<<8)))
                    icmp_hdr->chksum +=htons(PING_REQUEST<<8 + 1);
                else
                    icmp_hdr->chksum +=htons(PING_REQUEST<<8);
                raw_sendto(pcb,p,addr);

                break;
            
            default:
                break;
            }  
        }
        else
            printf("[ERROR]:It's not a ping format packet.\r\n");
    }
    pbuf_free(p);
    return 1;//delete pbuf.
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60

该代码块流程如下：

从代码块中可以看出，在处理接收pbuf时与发送pbuf时不同。发送时申请的pbuf为IP层pbuf模型，Lwip默认将IP首部预留给底层函数添加其信息，而payload指针直接指向其数据区；接收时，下层处理函数直接将完整的pbuf数据包传递给pcb控制块，关于为何没有直接将payload指向IP数据区，有待研究。

PC发送ping命令REQUEST包—Wireshark抓包测试

• PC端IP：192.168.1.31
• MCU端IP:192.168.1.10

PC终端发起ping请求：

WireShark抓包结果

MCU发起Ping请求

​ ping数据区域值为This a ping test,only for REQUSET message.,由于MCU是在上电启动后自动执行ping命令，直接给出WireShark抓包结果。

查看数据是否正确

从结果来看，PC端正确接收数据，至此关于MCU发起、接收ping命令结束，当然，MCU程序设计还有些许不足，没有对ping包进行数量限制，而是持续发送。

---

工程源码

链接：https://pan.baidu.com/s/1ez-gm1TW0rLBo6xK2aNGFA?pwd=lfds
提取码：lfds