stm32f407以太网及USB OTG快速开发

Posted 2021-01-24 liqinghan

stm32f407以太网及USB OTG快速开发

引言

想要快速完成网络协议栈和USB OTG功能，使用ST自家的工具STM32CubMx再好不过的了。如果你还不会使用，别着急下面我会一步一步的用图片告诉你如何做。

软件平台:windows、STM32CubMx、keil v5

硬件平台:原子的stm32f407ZGT6开发板

STM32CubMx配置

1、以太网管脚的映射配置

第一：阅读原理图，使用STM32CubMx完成配置，原理图这里不说明。直接到STM32CubMx配置。

 

（1）、打开STM32CubMx软件，选择New Project，在弹出的菜单选择，选择对应的芯片，点击OK即可。如下图：

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（2）    设置clock，板子使用的是8MHz的晶振，软件对应的是Peripheral –>RCC。如下图：

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（3）      根据原理图配置以太网，选择的是RMII接口，注意由于有管脚的复用，所有选择RMII后，软件自动的软件不一定和原理的对应上，我们应该按照原理图来配置管脚！对应上的就不用更改，不对应上就必须更改。如下图：

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原图上的以太网PHY芯片管脚连接图是RMII接口，如下图所示：

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相应的管脚，软件对应管脚配置

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RMII_REF_CLK 、ETH_MDIO、RMII_CRS_DV、ETH_RESET、RMII_TX_EN、RMII_TXD0、RMII_TXD1这些管脚对应的位置以及软件上的配置，如下图：

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经过上述配置以太网的管脚基本上映射好了。修改管脚配置，方法：点击某个关键在弹出的功能菜单选中对应的功能即可！

2、USB OTG管脚映射

OTG配置！使用FS做OTG，因为原理图上面用的是FS。

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管脚使用默认的管脚无需更改。

3、UART1作为打印口映射

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4、第三方库的配置

（1）      第三方库的配置主要是文件系统（USB OTG需要）、网络协议栈（以太网需要）、RT OS（选配本次使用OS方便后面的以太网和USB OTG任务的调度）。

如下：由于选了OS，而OS的滴答基于Systick来运作的，所以我们得另外选择定时器用来做软件的tcik的这里选这TIM1。如下图所示：

配置sys tick，系统记时，单位是ms

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第三方库的选配：

文件系统选择USB Disk USB硬盘设备

使能freeOS（嵌入式实时操作系统）、LWIP（TCP/IP协议栈）

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细节方面：

系统时钟的配置

系统时钟的配置，Clock configuration选项卡里设置，如下配置：使用168MHz的时钟，USB时钟必须是48MHz。具体配置如下：

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 功能的配置 Configuration选项卡里面设置，为了方便网页的开发，我这里配置LWIP的httpd功能，GPIO设置输出设置为High。如下图：

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总体细节框架如下：

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生成代码框架步骤：

  生成代码框架，菜单project->setting设置编译平台和目录，Generator code生成代码框架！

代码的配置

1、进入到软件的及代码平台的编写！

（1）      PHY驱动的编写

 

由于按照上面的步骤生成的代码基本上是可以用的，但是该代码基于的是LAN8742A芯片配置的PHY，原理图上用的是LAN8720，注意PHY芯片基本都上都一样的主芯片和PHY通信是通过MDIO接口来通信的，这个是标准化的，所以框架程序里面也是这样子的，这些基本不用改，而且PHY是IEEE802.3中定义的一个标准模块，PHY芯片的寄存器地址0-31地址具体功能IEEE802.3也是规范化标准了的，所以移植的时候就很方便了，不同的是PHY复位时间和PHY芯片地址，关于地址LAN8720有如下描述：

The PHYAD0 bit is driven high or low togive each PHY a unique address.

PHYAD 0 bit设置为1或者0以给PHY一个唯一的地址，就是LAN7820A的地址。Thisaddress is latched into aninternal register at the end of a hardware reset (default = 0b). PHY芯片硬件复位后地址被锁在内部寄存器。

In a multi-PHY application (such as a repeater), the controller isable to manage each PHY via the unique address. 多PHY芯片应用场景（例如一个中继器），控制器能够通过这个唯一的地址管理每隔PHY芯片。

Each PHY checks eachmanagement data frame for a matching address in the relevant bits. 每隔PHY芯片检查检查每个管理数据帧的相关位来匹配这个地址。

When a match is recognized, the PHYresponds to that particular frame. 当一个匹配被检查到，PHY响应一个特殊的帧。

The PHY address is also used to seed the scrambler.PHY.地址也用于种子的扰码

In a multi-PHYapplication, this ensures that the scramblers are out of synchronization and dispersesthe electromagneticradiation across the frequency spectrum.

根据上面的说法我们这里LAN7820的地址应该是0，所以找到LAN8742A_PHY_ADDRESS这个定义改为0即可。

位置：Stm32f4xx_hal_conf.h

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复位时间

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IP修改

修改自己的IP，注意该框架是默认打开DHCP的，DHCP功能，设备能在网内能请求DHCP服器来动态的配置设备的IP，我们这里要设置为固定iP，所以禁用DHCP！如下：

头文件：lwipopts.h

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lwip.c文件修改

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固定IP修改,为了方便使用，我这定义一个联合体类型来存储IP地址，如下图：

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修改HAL_ETH_Init函数，添加硬复位如下：

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LWIP测试结果

经过这样子就修改就可以完成了！只用主机能ping通，注意打印口映射代码没写出来，这个很简单，百度一下就有。具体实验图如下：

 

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使用正点原子的串口工具，必须用它的。注意要打开一些调试信息就可以看到了这些打印信息了。

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 USB OTG 则直接可以用，答应USB监听状态，实验效果图如下：

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USB测试结果

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插入USB，主机检测到了USB连接上了，可以调用mount然后fopen函数来正常的读取文件了，到此基本完成！

总结

1、完成了LWIP和USB的功能，剩下就是网络通信，这些都是应用程序了，相对来说简单。网络通信无非就是SOCKET、以及USB就是fopen函数的调用write和read函数等。

2、关于打印口看到了httpd_init，那是因为我添加了网页设计，通过网页可以修改IP等。

3、使用STM的STM32CubMx软件快速开发出你想要的框架，底层配置大多数可以不用自己的手工的去计算，比如时钟，如果通过自己的计算来给各个总线来分配时钟源那会相当麻烦，从做STM32F103的时候就深有体会。如果还不会这个软件的，建议还是得学会，因为它可以帮我们很大的忙。作为从事STM32和linux开发的我来说，省去一大部分的时间了。