《嵌入式 - Lwip开发指南》第3章 移植LWIP(无系统)

Posted 2021-09-29 Bruceoxl

开发环境：
Keil：V5.30
开发板：STM32 Nucleo-F746ZG开发板
LWIP：V2.1.2
PHY芯片：LAN8742A

3.1 STM32CudeMX配置工程

由于STM32CudeMX内集成LWIP（TCP/IP协议栈），不需要我们进行复杂的移植，只需简单的配置。

1.选择时钟源

在前文已经讲过了，这里使用MCO，所以HSE选择BYPASS旁路，也就是ST-Link输入的时钟源，时钟输入为8M。

2.选择Debug方式和时基

这里是没有使用系统，这里使用SysTick作为时基。

3.配置USART3

使用USART3进行printf打印调试信息

Nucleo-F746ZG调试串口使用的是USART3，映射IO口如下：

值得注意的是，这里需要手动调整映射接口，默认选择的映射不匹配。

4.以太网配置

NCULEO-F746ZG的板载了LAN8742的PHY。

STM32F746通过RMII 接口连接PHY芯片LAN8742, 然后经过百兆网络变压器到RJ45接口。因为 LAN8742A只有 RMII 接口，因此这里与开发板的连接采用了 RMII 接口。

RMII对应的引脚连接如下：

RMII接口	STM32F746ZG引脚
RMII_TXEN	PG11
RMII_TXD0	PG13
RMII_TXD1	PB13
RMII_RXD0	PC4
RMII_RXD1	PC5
RMII_CRS_DV	PA7
RMII_MDC	PC1
RMII_MDIO	PA2
RMII_REF_CLK	PA1

ETH引脚默认的和原理图不匹配，主要是ETH_TX_EN 和 ETH_TXD0，需要手动映射。

值得注意的是需要先手动手动映射，在使能ETH。

另外原理图中LAN8742的PHYAD0引脚下拉到地。

根据数据手册，ETH 的 Configuration 中PHY Address设为0。

PHY芯片设置，需根据LAN8742A的芯片手册来配置。

这里默认即可。

5.LWIP配置
Middleware -> LwIP，勾选使能。

其他默认即可。

【注】当然为了方便调试，也可使用静态IP，但是在调试过程中要保证调试PC与开发板连接同一个路由器。

最后生程工程即可。

3.2代码编写

1.调试串口输出
在生成的main.c文件中增加以下代码：

/**
  * @brief   重定向c库函数printf到串口
  * @param   ch
  * @retval  HAL_OK       = 0x00U
	*	@ 			 HAL_ERROR    = 0x01U
	*	@		     HAL_BUSY     = 0x02U
	*	@		     HAL_TIMEOUT  = 0x03U
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    return HAL_UART_Transmit(&huart3, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
}

然后就可以使用printf函数将调试信息通过串口打印出来。

2.IP地址获取

新建app_lwip.c和app_lwip.h，移植为了处理热插拔网口，检测板子的IP地址，另外以后的应用也将放在里面。

app_lwip.h代码如下：

#ifndef __APP_LWIP_H_
#define __APP_LWIP_H_

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include <string.h>
#include "lwip.h"

void app_lwip_process(void);

#endif

app_lwip.c代码如下：

/**
  ******************************************************************************
  * @file                app_lwip.c
  * @author              BruceOu
  * @lib version         HAL
  * @version             V1.0
  * @date                2021-07-06
  * @blog                https://blog.bruceou.cn/
  * @Official Accounts   嵌入式实验楼
  * @brief               lwip app
  ******************************************************************************
  */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "app_lwip.h"

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
static uint8_t b_ip_state = 0;			//ip状态
static uint8_t b_network_cable = 0;		//网线状态

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
/* Exported variables --------------------------------------------------------*/
extern struct netif *netif_default;
extern struct netif gnetif;
extern ETH_HandleTypeDef heth;

/**/
/**
  * @brief  插入网线的话重新获取IP操作
  * @param  netif
  * @retval None
  */
void ethernetif_notify_conn_changed(struct netif *netif)
{
    if(netif_is_link_up(netif) && !netif_is_up(netif))
    {
        netif_set_up(netif);
        extern err_t dhcp_start(struct netif *netif);
		    dhcp_start(netif);
    }
}

/**
  * @brief  读取网线状态,读取IP值
  * @param  None
  * @retval None
  */
static void use_read_network_cable(void)
{
	uint32_t phy_data = 0;
	
	HAL_ETH_ReadPHYRegister(&heth, PHY_BSR, &phy_data);			//读取PHY数据
	
	if(((phy_data & PHY_LINKED_STATUS) != PHY_LINKED_STATUS))	//
	{
		if(!b_network_cable) 
			return;
		b_network_cable = 0;
		printf("未插网线\\r\\n");
		
		b_ip_state = 0;
		gnetif.ip_addr.addr = 0;
		
		return;
	}
	
	if(!b_network_cable)
	{
		b_network_cable = 1;
		printf("已插网线\\r\\n");
		return;
	}
	
	if(b_ip_state)
		return;
	if(gnetif.ip_addr.addr)
	{
		b_ip_state = 1;
		
		uint8_t ip4_number[6];
		ip4_number[0] = gnetif.hwaddr[0];
		ip4_number[1] = gnetif.hwaddr[1];
		ip4_number[2] = gnetif.hwaddr[2];
		ip4_number[3] = gnetif.hwaddr[3];
		ip4_number[4] = gnetif.hwaddr[4];
		ip4_number[5] = gnetif.hwaddr[5];
		printf("MAC地址..............%x.%x.%x.%x.%x.%x\\r\\n",ip4_number[0],ip4_number[1],ip4_number[2],ip4_number[3],ip4_number[4],ip4_number[5]);
		ip4_number[3] = gnetif.ip_addr.addr >> 24;
		ip4_number[2] = gnetif.ip_addr.addr >> 16;
		ip4_number[1] = gnetif.ip_addr.addr >> 8;
		ip4_number[0] = gnetif.ip_addr.addr >> 0;
		printf("通过DHCP获取到IP地址..............%d.%d.%d.%d\\r\\n",ip4_number[0],ip4_number[1],ip4_number[2],ip4_number[3]);
		
		ip4_number[3] = gnetif.netmask.addr >> 24;
		ip4_number[2] = gnetif.netmask.addr >> 16;
		ip4_number[1] = gnetif.netmask.addr >> 8;
		ip4_number[0] = gnetif.netmask.addr >> 0;
		printf("通过DHCP获取到子网掩码..............%d.%d.%d.%d\\r\\n",ip4_number[0],ip4_number[1],ip4_number[2],ip4_number[3]);
		
		ip4_number[3] = gnetif.gw.addr >> 24;
		ip4_number[2] = gnetif.gw.addr >> 16;
		ip4_number[1] = gnetif.gw.addr >> 8;
		ip4_number[0] = gnetif.gw.addr >> 0;
		printf("通过DHCP获取到默认网关..............%d.%d.%d.%d\\r\\n",ip4_number[0],ip4_number[1],ip4_number[2],ip4_number[3]);
	}
}

/**
  * @brief  lwip app
  * @param  None
  * @retval None
  */
void app_lwip_process(void)
{
	MX_LWIP_Process();					//LWIP轮询任务
	
	ethernetif_set_link(netif_default);	//重新插网线进行获取IP的任务
	
	use_read_network_cable();
}

最后在主函数中调用一下即可。

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/
  SCB_EnableICache();

  /* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/
  SCB_EnableDCache();

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART3_UART_Init();
  MX_LWIP_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	

  /* USER CODE END 2 */

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

3.3测试

编译，下载，连接好网线，打开串口调试助手，可以尝试插拔网线

最后在电脑上面ping一下：

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代码获取方法

1.长按下面二维码，关注公众号[嵌入式实验楼]
2.在公众号回复关键词[LWIP]获取资料

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