干貨 | TCP/IP Over USB 用USB傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù),給你的MCU加個(gè)網(wǎng)卡

RNDIS和ECM的熱插拔問題

最近修復(fù)了一波RNDIS 和 ECM的熱插拔通信異常問題，添加了通過menuconfig配置RNDIS delay linkup的配置選項(xiàng)。問題修復(fù)點(diǎn)如下：

RNDIS:

當(dāng)存在通信鏈接時(shí) 熱插拔 Windows會發(fā)送REMOTE_NDIS_RESET_MSG，該指令未實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)存在通信鏈接時(shí) 熱插拔 eth_tx線程大幾率會死等傳輸完成的信號量通知，導(dǎo)致LWIP卡死。

當(dāng)存在通信鏈接時(shí) 熱插拔 eth_rx的接收緩沖未重置，導(dǎo)致接收數(shù)據(jù)異常。

ECM:

當(dāng)存在通信鏈接時(shí) 熱插拔 eth_tx線程大幾率會死等傳輸完成的信號量通知，導(dǎo)致LWIP卡死。

當(dāng)存在通信鏈接時(shí) 熱插拔 eth_rx的接收緩沖未重置，導(dǎo)致接收數(shù)據(jù)異常。

現(xiàn)已測試stm32f469i-discovery / LWIP2.0.2 / Windows 10 1903下 RNDIS，iperf傳輸過程中反復(fù)熱插拔后功能正常， delay linkup宏開啟前后功能正常，連續(xù)熱插拔功能正常。

現(xiàn)已測試stm32f469i-discovery / LWIP2.0.2 / MacOS Mojave 10.14.2下 ECM，iperf傳輸過程中反復(fù)熱插拔后功能正常。

關(guān)于NDIS

RNDIS全稱Remote NDIS 是Microsoft定義的一種USB以太網(wǎng)卡模型，說到RNDIS 必須要說說另一個(gè)東西，NDIS。

NDIS(Network Driver Interface Specification)是網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序接口規(guī)范的簡稱。它橫跨傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層，定義了網(wǎng)卡或網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序與上層協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序之間的通信接口規(guī)范,屏蔽了底層物理硬件的不同,使上層的協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序可以和底層任何型號的網(wǎng)卡通信。NDIS為網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序創(chuàng)建了一個(gè)完整的開發(fā)環(huán)境，只需調(diào)用NDIS函數(shù),而不用考慮操作系統(tǒng)的內(nèi)核以及與其他驅(qū)動(dòng)程序的接口問題，從而使得網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序可以從與操作系統(tǒng)的復(fù)雜通訊中分離，極大地方便了網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的編寫。另外，利用NDIS的封裝特性，可以專注于一層驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，同時(shí)易于擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)程序棧。

而RNDIS 就是NDIS這種規(guī)范基于USB的一種具體實(shí)現(xiàn)，RNDIS目前可以在Windows7 or later（講道理Vista也是可以的）上自動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)，無需第三方驅(qū)動(dòng)。而對于Linux和MacOS來說RNDIS則需要安裝第三方驅(qū)動(dòng)了，部分Linux發(fā)行版內(nèi)置了RNDIS的驅(qū)動(dòng)(誰叫Windows用的人多了)。至于Linux Mac 下如何使用RNDIS這里不跟你多解釋，因?yàn)槲姨峁┝肆硪环N解決方案--------CDC-ECM。

CDC-ECM（Ethernet Networking Control Model）是USB聯(lián)盟定義的標(biāo)準(zhǔn)USB以太網(wǎng)控制器模型（很遺憾，Windows下沒有驅(qū)動(dòng)），絕大部分Linux發(fā)行版和MacOS都支持該種USB設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。這里講的絕大多數(shù)包括了各種pi，當(dāng)然如果你自己編譯的linux手動(dòng)剔除了這份驅(qū)動(dòng)就沒辦法了。

如何在RT-Thread上使用這個(gè)功能

要用這玩意 首先你的RT-Thread bsp得有usb驅(qū)動(dòng) -- 推薦大家使用下面的bsp或者仿照下面的bsp對STM32F4系列的USB驅(qū)動(dòng)進(jìn)行快速移植。（超簡單）

bsp/stm32/stm32f469-st-disco

有正點(diǎn)原子 L4 IOT Board的朋友也可以用相關(guān)的bsp。

大概的操作步驟如下:

1) 如果你的bsp的menuconfig有配置USB的驅(qū)動(dòng)加載開關(guān)(比如bsp/stm32/stm32f469-st-disco)，那么把它打開。

這里不是每一個(gè)bsp都有此配置，有些bsp直接通過usb組件是否開啟來判斷是否使用usb驅(qū)動(dòng)

2) 把LWIP打開

這里必須先打開LWIP才能在USB Device找到RNDIS/ECM

3）把RNDIS/ECM打開

RNDIS:

ECM:

4）編譯下載插USB。

然后你的Windows/Mac/Linux 上就能看到網(wǎng)卡了。是不是超簡單。

FAQ

Q

為什么設(shè)備上不了網(wǎng)？

因?yàn)槟阒皇呛?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/1247/" target="_blank">電腦連起來了而已，并沒有路由器，甚至沒有DHCP，Windows上可以使用網(wǎng)絡(luò)共享或者網(wǎng)絡(luò)橋接的方式，如果是用Linux的人。我估計(jì)也不用我多嗶嗶。

Q

如果想要板子做DHCP怎么辦？

menuconfig里面開DHCP 然后在網(wǎng)卡linkup后調(diào)用 dhcpd_start("u0"); ECM的代碼里面做了如果開DHCP的選項(xiàng)就會自動(dòng)啟動(dòng)DHCP服務(wù)器，可以做參考。

Q

速度怎么樣？

鏈接速度為FS 12Mbps HS 480Mbps，當(dāng)然實(shí)際上是達(dá)不到這個(gè)速度的。不過延遲那是相當(dāng)?shù)牡汀?/p>

Q

可以干嘛？

臨時(shí)取代一些調(diào)試麻煩得網(wǎng)絡(luò)接口（WIFI，以太網(wǎng)）來調(diào)試一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，也可以用來給有USB卻沒有以太網(wǎng)的芯片擴(kuò)展一種上網(wǎng)方式，也可以內(nèi)置一個(gè)web服務(wù)器用于配置設(shè)備等等等等....發(fā)揮你的想象力。