从零开始使用 CubeMX 创建以太网工程

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judy 发布于:周五, 09/15/2017 - 15:36 ,关键词:

前言

在这篇文章中,我将介绍如何从零开始建立一个以太网工程。

ST 推出的 Nucleo-144 板子上集成了以太网接口,所以在本文中,将以 STM32F746-Nucelo 板为例,通过CubeMXv4.18 来新建一个 TCPEchoserver 的程序。

用 CubeMX 建立基于 STM32F746-Nucleo 的工程

用 CubeMX 进行初始化配置

这回我们直接选择 STM32F746-Nucleo 板上对应的芯片 STM32F746ZGT6U,而不是选择 STM32F746-Nucleo 板。

1. 新建一个 Project,在向导中选择 STM32F746ZGT6U。

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这个时候我们看到的还是一个空的工程。如下图:

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2.外设使能,引脚配置

2.1 以太网外设引脚配置

Nucleo-144 板上用的 PHY LAN8742A,RMII 接口。在 Cubemx 中使能 ETH 外设,选择 RMII 接口。Cubemx 会自动配置对应的以太网接口。如下图:

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STM32 的很多引脚都有复用功能,同一个功能也可以 remap 到不同的引脚。所以这里要记得将 CubeMX 自动配置的引脚和实际电路中使用的引脚进行对比,保证是一致的。

从 UM1974 中可以找到 Nucleo-144 板上以太网引脚分配表。对比这张表格和 CubeMX 的默认配置,会发现 PB11,PB12 引脚在 STM32F746-Nucleo 板中没有用做以太网的接口,而是用作其他用途了。

STM32F746-Nucleo 上的引脚分配:

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CubeMX 的默认分配:
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在 Cubemx 中修改引脚配置:
修改方法见下图,用同样的方法配置 PG11 和 PG13。配置 PG11 和 PG13 后,对应 PB11 和 PB12 会自动清除之前的配置,以免冲突。
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到现在位置,已经将所有的 GPIO 口都配置好了。
在 Configuration 页面中,还可以看到所有配置的 GPIO。并可以做进一步的配置,这里就先用默认的设置。
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2.2 使能 LwIP 协议栈

在这个工程内,我们会用到 LwIP 协议栈,所以还需要在这一页的 Middlewares 部分将 LWIP 勾选上。之后就可以在Configuration 页面对 LWIP 协议栈进行配置了。

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3.时钟配置

接下来进行时钟配置。CubeMX 默认系统时钟 16MHz,但以太网外设需要至少 25MHz 的系统时钟,所以这里会看到 Clock Configuration 页面显示"X"

打开 Clock Configuration 页面会自动跳出一个提示框,可以选择让 CubeMX 来帮你自动调整时钟配置,也可以自己手动进行调整。这里,我选择让 CubeMX 自动配置,CubeMX 会自动将时钟配成 216MHz。

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4. 配置以太网参数

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在 Parameter Settings 页面,可以配置 MAC 地址,PHY 的地址,是否进行自动协商等。
这里,我们设置了 MAC 地址为本地地址 02 :00 :0 :00 :00 :00。LAN8742a 的 PHY 地址由上电时 PHYAD0 的状态决定。根据STM32F746-Nucleo 板的原理图,设置 PHY 地址为 0。

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接收数据的模式有轮询和中断两种方式,中断方式需要和操作系统一起使用,这里我们没有使用任何操作系统,所以在 RX Mode 这一项只能选择 Polling Mode。

最后一项是”TX IP Header Checksum Computation”,STM32 的 MAC 控制器可以在发送数据时自动添加 IP 数据报的 checksum,如果需要这项功能,就将这一项设置为“By hardware”

在 Advanced Parameters 页,可以根据所用的 PHY 修改寄存器的地址和一些 MASK 的设置。因为 STM32F746 的两款开发板上用的都是 PHY LAN8742A,所以 CubeMX 中默认的配置是以 LAN8742A 为例进行设置的。所以这里,我们不需要做任何修改就可以直接用。但如果是其他的 PHY,可以在 PHY 这一项选择“user PHY”,然后根据所用 PHY 的数据手册,配置下面的参数,对于部分无法通过 CubeMX 进行配置的参数,需要手动的修改代码。将有冲突的地方删除,或者添加某个功能。

Advanced Parameters 页分为三个部分:

• External PHY Configuration 。复位延时,读/写超时的参数设置
• Common :External PHY Configuration。PHY 的基础寄存器配置,这部分寄存器对于大部分 PHY 都是相同或类似的。
• Extended :External PHY Configuration。 PHY 的扩展寄存器配置,这部分对于每个 PHY 都是不一样的。如果是使用非 CubeMX 默认的 PHY,这部分内容需要特别注意。

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4. 修改 LWIP 的参数

配置好以太网的参数后,点击 OK,回到 CubeMX 的配置界面。选择 LWIP 继续进行参数配置。

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首先是 GeneralSettings 页面,在这里我们可以看到 LWIP 的版本号。配置 IP 地址信息,可以选择通过 DHCP 的方式动态分配 IP,也可以分配一个静态的 IP 地址。这里,我们选择配置静态的 IP 地址 192.168.0.10,子网掩码 255.255.255.0,网关192.168.0.1。ICMP 协议打开,因为我们用的是 TCP 协议,所以把 UDP 协议关掉。

不用担心不知道每项参数是做什么用的,选择每一项参数后都会在窗口的底部显示该项参数的解释

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在 Key Options 这一页里,有更多的参数可以配置。关于接收/发送内存的配置也是在这里。选择右上方的“Show Advanced Parameters”后,还有更多的参数配置项。这里,我们也可以不做修改,使用默认值。CubeMX 中每个参数项的名称和代码中的名称相同,这样也方便了在代码中进行查找。

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到此为止,我们在 CubeMX 中需要做的配置就全部完成了。选择 Project——>Generate Code,生成初始的工程。

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添加用户代码

用 IAR 打开前面已经生成好的工程。我们还需要两步就可以完成一个简单的 TCP EchoServer 程序了。

1.新建 tcp_echoserver.c 文件,在 tcp_echoserver.c 里要做下面这几件事情:

1)新建一个 tcp_echoserver_pcb(调用 tcp_new 函数);
2)将新建的 tcp_echoserver_pcb 与要监听的端口绑定(调用 tcp_bind 函数)
3)转成监听状态(调用 tcp_listen 函数)
4)注册回调函数 tcp_echoserver_accept,当有新连接建立后会调用该函数(调用 tcp_accept 函数)
5)注册回调函数 tcp_echoserver_recv,当该连接接收到数据后会调用该函数(调用 tcp_recv 函数)
6)完成 tcp_echoserver_recv 函数,在该函数内,将收到的数据再发出去。

需要注意,本文的目的是示例如何用 CubeMX 建立一个简单的 TCP EchoServer 程序,所以考虑的都是最基本简单的情况。

比如,在回发数据部分,我们假设 Client 发来的数据都在一个 Pbuf 的大小以内。
完成 tcp_echoserver.c 后,将其加入到工程项目中。

#include "stats.h"
#include "tcp.h"
void tcp_echoserver_init(void);
static err_t tcp_echoserver_accept(void *arg, struct tcp_pcb *newpcb,err_t err);
static err_t tcp_echoserver_recv(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p,err_t
err);
static struct tcp_pcb *tcp_echoserver_pcb;
void tcp_echoserver_init(void)
{
 err_t err;
 tcp_echoserver_pcb = tcp_new();

 if(tcp_echoserver_pcb !=NULL)
 {
 err = tcp_bind(tcp_echoserver_pcb,IP_ADDR_ANY,7);
 if(err == ERR_OK)
 {
 tcp_echoserver_pcb = tcp_listen(tcp_echoserver_pcb);
 tcp_accept(tcp_echoserver_pcb,tcp_echoserver_accept);
 }
 else
 {
 memp_free(MEMP_TCP_PCB, tcp_echoserver_pcb);
 }

 }

}
static err_t tcp_echoserver_accept(void *arg, struct tcp_pcb *newpcb,err_t err)
{
 /* initialize lwip tcp_recv callback function for newpcb */
 tcp_recv(newpcb, tcp_echoserver_recv);

 return ERR_OK;
}
static err_t tcp_echoserver_recv(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p,err_t
err)
{

 tcp_write(tpcb,p->payload,p->len,1);
 pbuf_free(p);
 return ERR_OK;
}

2. 在 main 函数中添加 tcp_echoserver_init(),在 while(1)中添加 MX_LWIP_Process()查询接收数据。记得要将代码加在/*USER CODE BEGIN*/和/*USER CODE END*/之间,这样才不会在下次用 CubeMX 生成代码时被覆盖掉。

extern void tcp_echoserver_init(void);
int main(void)
{
 MX_LWIP_Init();

 /* USER CODE BEGIN 2 */
 tcp_echoserver_init();
 /* USER CODE END 2 */
 /* Infinite loop */
 /* USER CODE BEGIN WHILE */
 while (1)
 {
 /* USER CODE END WHILE */
 /* USER CODE BEGIN 3 */
 MX_LWIP_Process();
 }
 /* USER CODE END 3 */
}

一个简单的 TCP Echoserver 程序就完成了。

测试结果

我们来看一看 ping 测试和 TCP 测试工具的结果
1. 通过电脑(192.168.0.11)ping STM32F746-Nucleo 板(192.168.0.10)

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2.通过 TCP 测试工具模拟客户端,向 STM32F746-Nucleo 板发一串数据。
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测试结果说明我们刚刚建立的 TCP EchoServer 程序已经能正常工作了。

来源: eefocus

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