在 uboot 中实现 UDP 协议

一、明确背景

uboot中有许多通信协议，像TFTP、NFS等，这些协议底层都是基于UDP协议来实现的，由于有一个板子在 uboot 段进行固件下载更新的需求，本来想基于TCP协议来实现自定义通信协议（TCP有自带的拥塞控制和重传机制）。但是，uboot底层并不支持TCP协议栈，且TCP协议栈的默认超时重传时间过长，移植TCP协议栈到uboot中难度也是相当大。最后结合需求考虑下来，决定基于UDP协议来实现自定义通信协议。第一步，要先验证UDP协议能否走通（不用想大概率是可以的，因为uboot中支持的其他协议底层也是基于UDP的，但还是走一遍验证一下，也是为后面的自定义通信协议打好基础）

抓住一个思想：TFTP底层就是基于UDP的，有什么不清楚的地方就看uboot中的TFTP源码，往往会指出些方向。

二、代码实现

首先在common/cmd_net.c中添加如下代码，这一步的目的是在uboot的命令中添加一个名为udp的命令，当我们在控制台输入udp后便会执行do_udp函数，然后逐层往下调用其他函数

/*my UDP*/
int do_udp(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
{int ret;ret = netboot_common_udp(UDP, cmdtp, argc, argv);return ret;
}U_BOOT_CMD(udp,    6,      1,      do_udp,"send or recv message to from server using UDP protocol","[udp]"
);

接着继续在该文件中定义这样一个函数，该函数是用来处理uboot控制台输入的具体命令参数的

/*my netboot_common*/
static int netboot_common_udp(enum proto_t proto, cmd_tbl_t *cmdtp, int argc, char *argv[])
{int   rcode = 0;int   size;switch (argc){case 1:break;case 2:pkt_data = argv[1];break;default:bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_NET_START);return CMD_RET_USAGE;}bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_NET_START);if ((size = NetLoop(proto)) < 0) {bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_NET_NETLOOP_OK);return 1;}bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_NET_NETLOOP_OK);/* NetLoop ok, update environment */netboot_update_env();/* done if no file was loaded (no errors though) */if (size == 0) {bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_NET_LOADED);return 0;}if (rcode < 0)bootstage_error(BOOTSTAGE_ID_NET_DONE_ERR);elsebootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_NET_DONE);return rcode;
}

这个函数调用了net/net.c中的net_loop（）函数，到这里本路径下的修改工作已完成。跳转到net/net.c中，在netloop函数的switch中添加case：UDP

#ifdef CONFIG_CMD_TFTPSRVcase TFTPSRV:TftpStartServer();break;
#endifcase UDP:UdpStart();            //my udpbreak;#if defined(CONFIG_CMD_DHCP)case DHCP:BootpReset();NetOurIP = 0;DhcpRequest();          /* Basically same as BOOTP */break;
#endif

还需要在include/net.h中添加UDP协议的声明

注意在net.h中要声明该变量是定义在别处的，这样编译器就能知道pkt_data（用来接终端输入的待传数据的）是一个在其他地方定义的全局变量，从而允许在common.c中正确地访问和使用这个变量。

至此UDP协议支持的相关配置工作已经完成，接下来要自己在net目录下写一个UDP协议的服务函数udp.c和udp.h

#include <common.h>
#include <command.h>
#include <net.h>
#include "tftp.h"
#include "bootp.h"
#include <flash.h>
#include "udp.h"uchar *pkt_data;
static int UdpPktLen;static IPaddr_t UdpServerIP;
static int      UdpServerPort;          /* The UDP port at their end            */
static int      UdpOurPort;             /* The UDP port at our end              */
static int      UdpTimeoutCount;static void UdpSend (void);/**********************************************************************/static void UdpSend (void)
{uchar *pkt;           //指向待发送数据包的指针int len = 0;          //数据包长度pkt = NetTxPacket + NetEthHdrSize() + IP_UDP_HDR_SIZE;
//      printf("NetEthHdrSize() = %d\n", NetEthHdrSize());
//      printf("IP_UDP_HDR_SIZE = %d\n", IP_UDP_HDR_SIZE);len = strlen(pkt_data);memcpy(pkt, pkt_data, len);printf("pkt_data = %s,len = %d\n", pkt_data, len);
//      printf("pkt = %s\n", pkt);NetSendUDPPacket(NetServerEther, UdpServerIP, UdpServerPort, UdpOurPort, len);
}static void UdpHandler (uchar *pkt, unsigned dest, IPaddr_t UdpServerIP, unsigned src, unsigned len)
{printf("---- receive udp packet ----\n");printf("len = %d\n",len);printf("data = %s\n", pkt);UdpSendAck();
}void UdpStart (void)
{char *ep;             /* Environment pointer */if ((ep = getenv("serverip")) != NULL){printf("ep = %s\n", ep);UdpServerIP = string_to_ip((const char *)ep);}#if defined(CONFIG_NET_MULTI)printf ("Using %s device\n", eth_get_name());
#endifnet_set_udp_handler(UdpHandler);        // 设置UDP数据包处理函数为UdpHandlerUdpServerPort = 50000;      //主机端口号;UdpOurPort = 30000;memset(NetServerEther, 0, 6);   //如果服务器IP地址发生了变化，清零服务器以太网地址（MAC地址）UdpSend ();
}

#ifndef __UDP_H__
#define __UDP_H__extern void UdpStart (void);#endif

别忘了在net目录下的Makefile中添加编译依赖项，保证udp.c被编译进镜像文件

至此uboot源码中的相关工作已经完成，接下来进行调试验证

写两个上位机程序来进行数据的收和发

收

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{int sockfd = 0;char tmpbuff[1024] = {0};struct sockaddr_in recvaddr;size_t nsize = 0;int ret = 0;sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("fail to socket\n");return -1;}recvaddr.sin_family = AF_INET;recvaddr.sin_port = htons(50000);recvaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&recvaddr, sizeof(recvaddr));if (ret == -1){perror("fail to bind");return -1;}nsize = recvfrom(sockfd, tmpbuff, sizeof(tmpbuff), 0, NULL, NULL);if (nsize == -1){perror("fail to recvfrom");return -1;}printf("接收  %ld 个字节\n", nsize);printf("Recv: %s\n", tmpbuff);close(sockfd);
}

发

#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{int sockfd = 0;char tmpbuff[1024] = {0};struct sockaddr_in recvaddr;size_t nsize = 0;sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("fail to socket\n");return -1;}gets(tmpbuff, strlen(tmpbuff), stdin);recvaddr.sin_family = AF_INET;recvaddr.sin_port = htons(30000);recvaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.31.13.207");nsize = sendto(sockfd, tmpbuff, strlen(tmpbuff), 0, (struct sockaddr *)&recvaddr, sizeof(recvaddr));if (nsize == -1){perror("fail to sendto");return -1;}printf("发送 %ld 个字节\n", nsize);close(sockfd);
}