将 FreeRTOS-Plus-TCP 移植到新的嵌入式 C 编译器

要点总结

• FreeRTOS-Plus-TCP 源代码有两个编译器依赖项：
  1. 编译器被告知如何打包 C 结构体（即 不要在 C 结构体的成员之间留下任何 对齐字节）。 打包 结构体对于确保数据 在 TCP、UDP、IP 和以太网帧中正确显示很重要。

  2. 编译器和 MCU RTOS 端口如何定义中断 服务程序 (ISR)。 嵌入式 IP 堆栈仅使用中断来管理 以太网驱动，因而该主题在此不赘述。

• 用于确保正确打包 C 结构体的语法 位于编译器特定的头文件中，以确保非可移植 代码未包含在核心嵌入式 IP 堆栈源代码中。

• 每个嵌入式 C 编译器需要两个头文件。
  1. pack_struct_start.h 包含需要在必须 打包的 C 结构体的定义之前显示 的关键字。

  2. pack_struct_end.h 包含需要在必须 打包的 C 结构体的定义之后显示 的关键字。

• 嵌入式 TCP/IP 堆栈配备的编译器特定头文件 位于 FreeRTOS-Plus/FreeRTOS-Plus-TCP/portable/Compiler 目录树中。

详细说明和示例

    struct a_struct

    {

        uint8_t Member1;

        uint8_t Member2;

        uint8_t Member3;

        uint32_t Member4;

    }



Example C structure definition

前三个成员各为 8 位，且最有可能出现在 同一个 32 位字的三个连续字节中。 第四个成员为 32 位， 且如果它位于 32 位的（四字节）边界上，可以最有效地访问（取决于 MCU， 但在大多数情况下为此）。 因此，在没有结构体作为数据包的情况下，编译器 很可能会在 Member3 和 Member4 之间添加一个“填充”字节 以将 Member4 的起始地址向上移动一字节，并以此方式移动到 32 位边界上。 然后，该结构体将出现在内存中，如下所示：

    struct a_struct

    {

        uint8_t Member1;  At address 0 (first byte of first 32-bit word)

        uint8_t Member2;  At address 1 (second byte of first 32-bit word)

        uint8_t Member3;  At address 2 (third byte of first 32-bit word)

        Padding byte      At address 4 (forth byte of the first 32-bit word)

        uint32_t Member4; Now at address 4, the first byte of the second 32-bit word

    }



Example of how the C structure will appear in the MCU memory

然而，TCP/IP 协议标头没有填充字节，因此必须指示 编译器不要在映射到以太网帧写入或读取的 IP 协议标头的结构体中添加额外的 字节。 不包含填充字节的结构体需要“打包”。 确保 结构体被打包所需的语法取决于嵌入式 C 编译器。 FreeRTOS-Plus-TCP 实现不能在通用 （非 MCU 端口特定）文件中使用任何 C 编译器的特定语法， 相反，它让用户可以将他们自己的打包指令定义为两个 非常简单的头文件，该头文件随后会包含在 C 文件中。

需要打包的结构体在 FreeRTOS-Plus-TCP 代码中显示，如下所示：

    #include "pack_struct_start.h"

    struct a_struct

    {

        uint8_t Member1;

        uint8_t Member2;

        uint8_t Member3;

        uint32_t Member4;

    }

    #include "pack_struct_end.h"



A structure wrapped in pack_struct_start.h and pack_struct_end header file inclusions

可以为每个编译器提供包含编译器特定语法的 pack_struct_start.h 和 pack_struct_end.h 版本。

例如，目录 FreeRTOS-Plus/FreeRTOS-Plus-UDP/portable/Compiler/GCC 包含适用于 GCC 编译器的定义。 pack_struct_start.h 为空， 因为 GCC 在结构体的起始部分不需要任何特殊语法。 pack_struct_end.h 包含以下单一 代码行：

    __attribute__( (packed) );

    struct a_struct

    {

        uint8_t Member1;

        uint8_t Member2;

        uint8_t Member3;

        uint32_t Member4;

    }

    __attribute__( (packed) );



How GCC sees a packed structure after pack_struct_start.h and pack_struct_end.h have been included

FreeRTOS-Plus/FreeRTOS-Plus-TCP/portable/Compiler/GCC 已包含在 FreeRTOS-Plus-TCP 的下载中，可以在移植到其他嵌入式 C 编译器时 用作参考。

pack_struct_end.h 至少必须包含一个分号 (;) 以标记结构体定义的结束。它对于 pack_struct_start.h 为空有时有效，但 pack_struct_end.h 完全为空 则永远无效。