lwIP 代码解析：sys_arch.c

1、sys_assert：断言检查

        用于调试阶段的断言检查，当条件不满足时打印消息并进入死循环，在非调试模式下可被优化掉。

/*
 * Prints an assertion messages and aborts execution.
 */
void sys_assert(const char *pcMessage)
{
// FSL:only needed for debugging
#ifdef LWIP_DEBUG
    LWIP_PLATFORM_DIAG((pcMessage));
#endif
#if !NO_SYS
    (void)sys_arch_protect();
#endif
    for (;;)
    {
    }
}

2、lwip_rand：随机数生成器

        基于线性同余算法的伪随机数生成器，使用固定种子（12345u），保证了结果的可重现性，适合测试场景。

static u32_t _rand_value;
u32_t lwip_rand(void)
{
    _rand_value = _rand_value * 1103515245u + 12345u;
    return ((u32_t)(_rand_value >> 16u) % (32767u + 1u));
}

3、邮箱（Mailbox）实现（核心机制）

        邮箱是 lwIP 中用于线程间消息传递的核心机制，代码中通过 FreeRTOS 的队列（Queue）实现：

4、信号量（Semaphore）与互斥锁（Mutex）

• 信号量函数：

  • sys_sem_new：创建信号量，支持二进制信号量（计数 0 或 1）和计数信号量
  • sys_arch_sem_wait：等待信号量，支持超时
  • sys_sem_signal：释放信号量
  • sys_sem_free：释放信号量资源

• 互斥锁函数：

  • sys_mutex_new：创建互斥锁
  • sys_mutex_lock：获取互斥锁
  • sys_mutex_unlock：释放互斥锁
  • sys_mutex_free：释放互斥锁资源

5、sys_thread_new：创建线程

sys_thread_t sys_thread_new(
    const char *pcName, void (*pxThread)(void *pvParameters), void *pvArg, int iStackSize, int iPriority)
{
    TaskHandle_t xCreatedTask;
    portBASE_TYPE xResult;
    sys_thread_t xReturn;

    LWIP_ASSERT("invalid stacksize", iStackSize > 0);

    xResult = xTaskCreate(pxThread, pcName, (configSTACK_DEPTH_TYPE)iStackSize, pvArg, iPriority, &xCreatedTask);
    LWIP_ASSERT("task creation failed", xResult == pdPASS);

    if (xResult == pdPASS)
    {
        xReturn = xCreatedTask;
    }
    else
    {
        xReturn = NULL;
    }

    return xReturn;
}

6 、sys_arch_protect/sys_arch_unprotect：临界区保护

        临界区保护。

sys_prot_t sys_arch_protect(void)
{
    sys_prot_t result = 0;

#ifdef __CA7_REV
    if (SystemGetIRQNestingLevel())
#else
    if (__get_IPSR())
#endif
    {
        result = portSET_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR();
    }
    else
    {
        portENTER_CRITICAL();
    }
    return result;
}

void sys_arch_unprotect(sys_prot_t xValue)
{
#ifdef __CA7_REV
    if (SystemGetIRQNestingLevel())
#else
    if (__get_IPSR())
#endif
    {
        portCLEAR_INTERRUPT_MASK_FROM_ISR(xValue);
    }
    else
    {
        portEXIT_CRITICAL();
    }
}

7、sys_now:时间管理

        在操作系统环境下，该函数通过 xTaskGetTickCount 获取系统滴答计数；在裸机环境下，则通过 SysTick 中断维护一个全局时间变量 time_now，提供毫秒级的时间戳。

u32_t sys_now(void)
{
    return (u32_t)time_now;
}

8、TCP/IP 核心锁定机制

        通过互斥锁实现对 TCP/IP 核心操作的保护，同时 sys_check_core_locking 函数用于断言检查当前上下文是否有权限执行特定操作，防止线程安全问题。

void sys_lock_tcpip_core(void)
{
    sys_mutex_lock(&lock_tcpip_core);
    if (lwip_core_lock_count == 0U)
    {
        lwip_core_lock_holder_thread = xTaskGetCurrentTaskHandle();
    }
    lwip_core_lock_count++;
}

void sys_unlock_tcpip_core(void)
{
    lwip_core_lock_count--;
    if (lwip_core_lock_count == 0)
    {
        lwip_core_lock_holder_thread = 0;
    }
    sys_mutex_unlock(&lock_tcpip_core);
}