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。

这个时候我们看到的还是一个空的工程。如下图：

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：

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：

CubeMX 的默认分配：

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。

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。

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。

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。

4. 配置以太网参数

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。

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。

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。

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

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。

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。

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）

2.通过 TCP 测试工具模拟客户端，向 STM32F746-Nucleo 板发一串数据。

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

前言

客户在做 USB 通讯的时候，基本的需求就是发送某些数据到 USB host 端，同时接收一些数据从 USB Host 端，那么如何快速的建立一个工程并验证数据是否正确呢？下边我们就结合 STM32F072 的评估板（其他的 STM32xx 系列的实现方式都是类似的）来快速实现一个简单的数据收发实验。

问题分析

USB Host 软件

PC 端软件使用 ST 免费提供的 Usb Hid Demonstrator。这个软件可以在 ST 官网上免费下载到。连接
地址：STSW-STM32084，此软件调用的是 windows 标准的 HID 类驱动，所以无需安装任何驱动程序及可运行。

下载安装完这个软件之后，我们就可以开始开发 STM32 的 USB 从机程序了。
首先，打开 STM32CubeMX，新建工程，选择 STM32F072B-DISCOVERY 开发板。

其次，在 Pinout 选项中，开打 USB 的 device 功能。

并在 Middleware 中选择开启 class for IP 中的 custom Human Interface Device（HID）。

点击“保存”后直接生成工程。我们这里以生成 IAR 工程为例，项目名叫做 HID

这样我们的工程就基本成功了，但是还缺少最最关键的一步，就是 USB 主机和从机的通讯“协议”，
这个协议在那里实现呢？因为我们 Host 端软件已经是 Usb Hid Demonstrator，那么这边的协议就已经
固定了（其实在实际的开发中大多是主机端和从机相互沟通后，软件自行修改的），从机只需要对应
这套协议即可。
将如下代码复制，替换掉 usbd_custom_hid_if.c 文件中的同名数组。

__ALIGN_BEGIN static uint8_t CUSTOM_HID_ReportDesc_FS [USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE]
__ALIGN_END =
{
 0x06, 0xFF, 0x00, /* USAGE_PAGE (Vendor Page: 0xFF00) */
 0x09, 0x01, /* USAGE (Demo Kit) */
 0xa1, 0x01, /* COLLECTION (Application) */
 /* 6 */

 /* LED1 */
 0x85, LED1_REPORT_ID, /* REPORT_ID (1) */
 0x09, 0x01, /* USAGE (LED 1) */
 0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
 0x25, 0x01, /* LOGICAL_MAXIMUM (1) */
 0x75, 0x08, /* REPORT_SIZE (8) */
 0x95, LED1_REPORT_COUNT, /* REPORT_COUNT (1) */
 0xB1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol) */

 0x85, LED1_REPORT_ID, /* REPORT_ID (1) */
 0x09, 0x01, /* USAGE (LED 1) */
 0x91, 0x82, /* OUTPUT (Data,Var,Abs,Vol) */
 /* 26 */

 /* LED2 */
 0x85, LED2_REPORT_ID, /* REPORT_ID 2 */
 0x09, 0x02, /* USAGE (LED 2) */
 0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
 0x25, 0x01, /* LOGICAL_MAXIMUM (1) */
 0x75, 0x08, /* REPORT_SIZE (8) */
 0x95, LED2_REPORT_COUNT, /* REPORT_COUNT (1) */
 0xB1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol) */

 0x85, LED2_REPORT_ID, /* REPORT_ID (2) */
 0x09, 0x02, /* USAGE (LED 2) */
 0x91, 0x82, /* OUTPUT (Data,Var,Abs,Vol) */
 /* 46 */

 /* LED3 */
 0x85, LED3_REPORT_ID, /* REPORT_ID (3) */
 0x09, 0x03, /* USAGE (LED 3) */
 0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
 0x25, 0x01, /* LOGICAL_MAXIMUM (1) */
 0x75, 0x08, /* REPORT_SIZE (8) */
 0x95, LED3_REPORT_COUNT, /* REPORT_COUNT (1) */
 0xB1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol) */

 0x85, LED3_REPORT_ID, /* REPORT_ID (3) */
 0x09, 0x03, /* USAGE (LED 3) */
 0x91, 0x82, /* OUTPUT (Data,Var,Abs,Vol) */

 /* 66 */

 /* LED4 */
 0x85, LED4_REPORT_ID, /* REPORT_ID 4) */
 0x09, 0x04, /* USAGE (LED 4) */
0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
 0x25, 0x01, /* LOGICAL_MAXIMUM (1) */
 0x75, 0x08, /* REPORT_SIZE (8) */
 0x95, LED4_REPORT_COUNT, /* REPORT_COUNT (1) */
 0xB1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol) */

 0x85, LED4_REPORT_ID, /* REPORT_ID (4) */
 0x09, 0x04, /* USAGE (LED 4) */
 0x91, 0x82, /* OUTPUT (Data,Var,Abs,Vol) */
 /* 86 */

 /* key Push Button */
 0x85, KEY_REPORT_ID, /* REPORT_ID (5) */
 0x09, 0x05, /* USAGE (Push Button) */
 0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
 0x25, 0x01, /* LOGICAL_MAXIMUM (1) */
 0x75, 0x01, /* REPORT_SIZE (1) */
 0x81, 0x82, /* INPUT (Data,Var,Abs,Vol) */

 0x09, 0x05, /* USAGE (Push Button) */
 0x75, 0x01, /* REPORT_SIZE (1) */
 0xb1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol) */

 0x75, 0x07, /* REPORT_SIZE (7) */
 0x81, 0x83, /* INPUT (Cnst,Var,Abs,Vol) */
 0x85, KEY_REPORT_ID, /* REPORT_ID (2) */

 0x75, 0x07, /* REPORT_SIZE (7) */
 0xb1, 0x83, /* FEATURE (Cnst,Var,Abs,Vol) */
 /* 114 */

 /* Tamper Push Button */
 0x85, TAMPER_REPORT_ID,/* REPORT_ID (6) */
 0x09, 0x06, /* USAGE (Tamper Push Button) */
 0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
 0x25, 0x01, /* LOGICAL_MAXIMUM (1) */
 0x75, 0x01, /* REPORT_SIZE (1) */
 0x81, 0x82, /* INPUT (Data,Var,Abs,Vol) */

 0x09, 0x06, /* USAGE (Tamper Push Button) */
 0x75, 0x01, /* REPORT_SIZE (1) */
 0xb1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol) */

 0x75, 0x07, /* REPORT_SIZE (7) */ 
 0x81, 0x83, /* INPUT (Cnst,Var,Abs,Vol) */
 0x85, TAMPER_REPORT_ID,/* REPORT_ID (6) */

 0x75, 0x07, /* REPORT_SIZE (7) */
 0xb1, 0x83, /* FEATURE (Cnst,Var,Abs,Vol) */
 /* 142 */

 /* ADC IN */
 0x85, ADC_REPORT_ID, /* REPORT_ID */
 0x09, 0x07, /* USAGE (ADC IN) */
0x15, 0x00, /* LOGICAL_MINIMUM (0) */
 0x26, 0xff, 0x00, /* LOGICAL_MAXIMUM (255) */
 0x75, 0x08, /* REPORT_SIZE (8) */
 0x81, 0x82, /* INPUT (Data,Var,Abs,Vol) */
 0x85, ADC_REPORT_ID, /* REPORT_ID (7) */
 0x09, 0x07, /* USAGE (ADC in) */
 0xb1, 0x82, /* FEATURE (Data,Var,Abs,Vol) */
 /* 161 */

 0xc0 /* END_COLLECTION */

注意：这里一定要覆盖“同名”数组，千万不要覆盖错了。
之后将如下代码复制到 usbd_custom_hid_if_if.h 中。

#define LED1_REPORT_ID 0x01
#define LED1_REPORT_COUNT 0x01
#define LED2_REPORT_ID 0x02
#define LED2_REPORT_COUNT 0x01
#define LED3_REPORT_ID 0x03
#define LED3_REPORT_COUNT 0x01
#define LED4_REPORT_ID 0x04
#define LED4_REPORT_COUNT 0x01
#define KEY_REPORT_ID 0x05
#define TAMPER_REPORT_ID 0x06
#define ADC_REPORT_ID 0x07

最后在 usbd_conf.h 文件中将 USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE 的定义值修改为 163
（默认值是 2）

#define USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE 163 //2

为什么这样修改呢? 简单说一下其中关键值的含义。这个 HID 的报文描述符其实定义了 8 个部分（条
目）的功能定义，分为 LED1，LED2，LED3，LED4，按键输入，篡改按键输入和 ADC 输入。每一个
部分基本的格式都是固定的。以 LED1 为例（其他条目可自行对照文档解析）：
0x85, LED1_REPORT_ID， 含义是这个功能的 ID 号是 LED1_REPORT_ID（宏定义为 0x01）
这个 ID 号是每次报文发送的时候最先被发送出去的（USB 都是 LSB）字节，之后跟着的才是我们实际
有效的数据/指令，到底是数据还是指令，就看你的应用程序如何去解析这个数据了。

0x09, 0x01,          这个功能序号为 1，后边的序号依次递加，没什么好说的

0x15, 0x00,         这个是规定逻辑最小值为 0
0x25, 0x01,          这个是规定逻辑最大值为 1

上边的这两条语句规定了跟在报文 ID 后边的数据范围，最大值是 1，最小值是 0.（因为我们的 LED 也
就只有灭和亮两种状态）

0x75, 0x08,          这个是报文的大小为 8，只要别写错就行了

0x95, LED1_REPORT_COUNT， 这个是说下边有 LED1_REPORT_COUNT （宏定义为 1）个项目会被添加，
即这个功能的数量是 1 个
0xB1, 0x82,           这个是规定能够发送给从机设备的数据信息
0x91, 0x82,            这个规定了这个功能的数据方向是输出（USB 的方向都是针对主机来说的）

总结一下，通过这个报文描述符，我们就告诉了主机，在 HID 中有一个功能 ID 为 1 的功能，其方向是
从主机到从机，每次发送 1 个有效数据（前边的 ID 是都要含有的），这个数据可以是 0 或者是 1.
关于 HID 报文描述符的详细信息，您可以在下边的网址下载一篇叫做《Device Class Definition for
HID》的文档来参考。
http://www.usb.org/developers/hidpage

这样基本的程序框架就已经成功了。此时我们可以先编译一下，看看是否有任何遗漏的或者笔误。如
果编译是正确的，那么我们就可以先下载到硬件开发板上，连接到 PC 端，看看是否可以枚举出设备。
如果您前边的修改都是正确的，那么在 PC 的设备管理器中会看到如下图所示的内容。

注意：开发板上有两个一模一样的 Mini USB 接口，一个是 USB USER，另 一个是 USB ST-link，下
载代码的时候用 USB ST-Link，连接电脑运行程序的时候要用 USB USER。
此时我们的 USB 枚举就完成了，这个是 USB 通讯的关键步骤，之后的应用通讯内容都是通过
这个枚举工程来进行“规划”的。

数据发送

就类似串口通讯，我们首先做一个数据的发送工作。
在 Main.c 文件中，我们在 while(1)的主循环中增加我们的发送函数，主要就是调用发送报文的 API：
USBD_CUSTOM_HID_SendReport（）

 /* USER CODE BEGIN 2 */
 uint8_t i=0;
 sendbuffer[0]=0x07; //这个是 report ID，每次发送报文都需要以这个为开始，这样主机才能正确
//解析后边的数据含义
 sendbuffer[1]=0x01; //这个是实际发送的数据，可以自由定义，只要不超过报文描述符的限制
 /* USER CODE END 2 */
 /* Infinite loop */
 /* USER CODE BEGIN WHILE */
 while (1)
 {

 HAL_Delay(100); //延迟 100ms
 sendbuffer[1]++; //每次发送都将变量自加 1
 USBD_CUSTOM_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS,sendbuffer,2);//发送报文
 /* USER CODE END WHILE */
 /* USER CODE BEGIN 3 */
 }
 /* USER CODE END 3 */

编译后下载到 MCU 内，连接上位机软件即可看到如下所示的进度条在不断的增长。

这个就是我们上传到的数据在上位机的图形显示，你也可以看 Input/output transfer 里的数据变化。

这样看起来是不是更像是串口调试助手了？嘿嘿 本来机制就差不多的。

数据接收

MCU 的 USB 数据是如何接收的呢？是不调用一个类似于串口接收的 API 呢？
不是的！USB 的数据接收都是在中断中完成的，在新建的工程中，我们在函数
CUSTOM_HID_OutEvent_FS 内增加如下代码。

static int8_t CUSTOM_HID_OutEvent_FS (uint8_t event_idx, uint8_t state)
{
 /* USER CODE BEGIN 6 */ switch(event_idx)
 {
 case 1: /* LED3 */
 (state == 1) ? HAL_GPIO_WritePin(LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_SET) :
 HAL_GPIO_WritePin(LD3_GPIO_Port,LD3_Pin,GPIO_PIN_RESET);
 break;
 case 2: /* LED4 */
 (state == 1) ? HAL_GPIO_WritePin(LD4_GPIO_Port,LD4_Pin,GPIO_PIN_SET) :
 HAL_GPIO_WritePin(LD4_GPIO_Port,LD4_Pin,GPIO_PIN_RESET);
 break;
 case 3: /* LED5 */
 (state == 1) ? HAL_GPIO_WritePin(LD5_GPIO_Port,LD5_Pin,GPIO_PIN_SET) :
 HAL_GPIO_WritePin(LD5_GPIO_Port,LD5_Pin,GPIO_PIN_RESET);
 break;
 case 4: /* LED6 */
 (state == 1) ? HAL_GPIO_WritePin(LD6_GPIO_Port,LD6_Pin,GPIO_PIN_SET) :
 HAL_GPIO_WritePin(LD6_GPIO_Port,LD6_Pin,GPIO_PIN_RESET);
 break;
 default:
 break;
 }

 return (0);
 /* USER CODE END 6 */
}

编译之后下载到 MCU 内，通过 USB USER 连接到 PC 端，打开 Usb Hid Demonstrator，我们可以通
过勾选右下角的图形界面来实现控制开发板上的 LED 电量或者关闭。

当然，这个是通过图像化的界面来进行控制，你也可以通过 Input/output transfer 中的写入对话框来完
成这个操作。注意，写入的第一个字节是 ID，表示你想控制的是哪个 LED；第二个字节是 0 或者是 1，表示你想让这个 LDE 的状态变成灭还是亮。

总结：

本范例程序是为了快速实现 USB 从机设备与主句设备双向通讯目的，其初始化代码是用STM32CubeMX 来生成的，大大降低了工程师开发 USB 设备的难度（尤其是是入门阶段的难度）。从这个工程的基础上，工程师可以比较方便的建立好框架工程并，对其中的代码进行研究，进而移植或增加自己的应用代码。