ESP-NETIF L2 TAP 接口-物联网嵌入式开发应用

ESP-NETIF L2 TAP

概述

ESP-NETIF L2 TAP 接口是 ESP-IDF 访问用户应用程序中的数据链路层（OSI/ISO 中的 L2）以进行帧接收和传输的机制。在嵌入式开发中，它通常用于实现非 IP 相关协议，如 PTP 和 Wake on LAN 等。

Tips : 目前 ESP-NETIF L2 TAP 接口仅支持以太网 (IEEE 802.3)。

L2 TAP接口示例解析

复制代码

https://github.com/espressif/esp-idf/tree/master/examples/protocols/l2tap

使用 VFS 的文件描述符访问 ESP-NETIF L2 TAP 接口，VFS 文件描述符会提供类似文件的接口（调用 open()、read()、write() 等函数访问），详情请参阅虚拟文件系统组件，更多接口说明请参考ESP-NETIF L2 TAP 接口使用手册。****

示例用法具体：

使用阻塞read()等待帧并将其回显给发起者。
使用带有超时和非阻塞read()的select()等待帧，并将其回显给发起者。
write()定期广播传输"Hello 消息"，以显示要传输的以太网帧的正确结构。

示例总体逻辑：

初始化：系统启动后，ESP32 初始化 L2 TAP 接口和以太网网络，并设置一些 GPIO。

回显和广播任务：

echo_l2tap_task() 和 nonblock_l2tap_echo_task() 监听以太网接口上接收到的数据包，并将其原样回显。
hello_tx_l2tap_task() 负责隔一段时间向网络广播 "Hello" 消息。

示例代码块：

非 IP 相关协议实现

LAN唤醒

概述：

LAN唤醒（Wake-on-LAN, WoL）是一种网络标准，允许通过局域网（LAN）唤醒计算机或其他设备。它通过发送特定的网络数据包，通常称为"魔术包"（Magic Packet），远程启动处于待机或休眠状态的设备。该技术广泛应用于网络管理、远程控制和自动化系统中，可以远程启动设备而无需物理访问。

实现方式：

配置睡眠模式和唤醒源：ESP32可以进入深度睡眠模式，并通过网络唤醒设备。我们可以使用FreeRTOS任务来监听网络数据包，并在收到魔术包时唤醒设备。
实现Wake-on-LAN魔术包检测：通过监听以太网接口获取到指定的广播数据包，判断数据包内容来执行对应的操作。
触发唤醒机制：如果检测到魔术包，则通过配置ESP32的唤醒机制来控制设备的唤醒。

PTP

概述：

PTP 是一种网络协议，用于在局域网中提供子微秒级精度的时间同步，常用于工业控制、金融、测量等需要高精度时间同步的场景。PTP 的实现通常依赖硬件支持，以减少网络延迟对时间同步的影响。

时间同步的基本流程:

Sync 消息：由主时钟（Master Clock）发出，携带当前主时钟的时间。
Follow_Up 消息：提供更精确的时间戳信息，跟随 Sync 消息发送。
Delay_Req 消息：从时钟（Slave Clock）发送给主时钟，询问主时钟的当前时间。
Delay_Resp 消息：主时钟对从时钟的 Delay_Req 消息做出回应。

实现方式：

PTP 帧捕获 ：通过 L2 TAP 接口监听以太网上的 PTP 帧，使用 read() 函数读取接收到的帧。解析接收到的 PTP 帧，区分 PTP 消息类型（Sync、Delay_Resp 等），并分别处理。
时间同步 ：通过解析 PTP Sync 消息中的时间戳，将系统时间同步为主时钟的时间。