📷 网络摄像头协议栈移植
实战·30章
🎒 风格 · 硬核嵌入式
01
课程导论与硬件平台准备
了解网络摄像头系统架构，熟悉开发板（STM32+LAN8720）与调试工具（USB转TTL、逻辑分析仪）。
02
嵌入式网络基础回顾
TCP/IP协议栈分层模型，MAC地址、IP地址、端口号的概念，ARP协议工作原理。
03
轻量级协议栈LwIP概述
LwIP的特点、源码结构、API类型（RAW API vs Netconn API），为什么选择LwIP。
04
开发环境搭建与工程模板
基于STM32CubeMX生成基础工程，配置ETH外设与DMA，集成LwIP源码包。
05
LwIP内存管理机制
pbuf结构详解，内存池（POOL）与内存堆（HEAP）的配置与选择，OOM问题实战。
06
网卡驱动移植（上）
理解底层接口函数（low_level_init/output/input），编写STM32的ETH驱动。
07
网卡驱动移植（下）
调试PHY芯片（LAN8720），实现Link状态检测与自动协商，逻辑分析仪抓取RMII波形。
08
LwIP初始化与网卡注册
调用lwip_init()，使用netif_add()注册网卡，设置默认网关与DNS。
09
ARP协议实现与缓存管理
LwIP中ARP表的维护，静态ARP与动态ARP，ARP泛洪坑点记录。
10
IP协议与路由选择
IPv4数据包收发流程，LwIP的路由表查找逻辑，多网卡场景下的路由策略。
11
ICMP协议与Ping通
实现ICMP回显应答，用Ping命令验证网络连通性，分析Wireshark抓包。
12
UDP协议移植与测试
UDP控制块（UDP PCB）的创建与绑定，实现简单的UDP回显服务器。
13
TCP协议基础与状态机
TCP三次握手与四次挥手，LwIP中TCP控制块（TCP PCB）的生命周期。
14
TCP客户端实现
编写TCP客户端代码，连接远程服务器，发送摄像头状态数据。
15
TCP服务器实现
编写TCP服务器代码，监听端口，接受多客户端连接，处理并发请求。
16
Socket编程接口（Netconn）
Netconn API的使用方法，与RAW API的对比，推荐初学者用Netconn。
17
HTTP协议基础与HTTP服务器移植
HTTP请求/响应格式，在LwIP上实现简易HTTP服务器，提供网页配置界面。
18
MJPEG流媒体传输原理
MJPEG格式解析，JPEG帧边界标记，将JPEG图片封装成MJPEG流。
19
摄像头驱动与图像采集
初始化OV2640/OV5640摄像头，配置输出JPEG格式，通过DCMI接口采集图像数据。
20
图像数据缓存与乒乓操作
设计双缓冲区（Ping-Pong Buffer），避免数据覆盖，提高采集效率。
21
MJPEG流媒体服务器实现
将采集到的JPEG图片通过HTTP chunked编码实时推送，实现浏览器直接预览。
22
RTSP协议基础
RTSP协议交互流程（OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、PLAY、TEARDOWN），SDP会话描述。
23
RTP协议与H.264打包
RTP头部格式，H.264 NALU单元拆分与打包（FU-A分片），时间戳管理。
24
简易RTSP服务器移植
在LwIP上实现RTSP服务器，响应客户端请求，推送H.264视频流。
25
DHCP客户端移植
实现动态获取IP地址，LwIP中DHCP模块的配置与调试，处理IP地址冲突。
26
DNS解析与NTP时间同步
实现域名解析，通过NTP服务器获取网络时间，为视频流添加时间戳。
27
网络性能优化
调整LwIP参数（TCP窗口大小、MSS、内存大小），减少数据拷贝，提高吞吐量。
28
低功耗网络管理
实现WOL（网络唤醒），在无连接时进入低功耗模式，通过中断恢复网络。
29
安全与加密
TLS/SSL基础，mbedTLS的移植，为HTTP服务器添加HTTPS支持。
30
综合调试与性能测试
使用iperf测试网络带宽，Wireshark分析协议交互，压力测试与稳定性优化。