STM32F103VET6基于ENC28J60移植LWIP1.4.1（标准库，FreeRTOS）

news2024/9/22 1:54:09

目录

  • 准备模板
  • LWIP文件夹
  • 新建组
  • 魔术棒
  • 修改lwipopts.h
  • 修改sys_arch.h
  • 修改sys_arch.c
  • 修改LWIP初始化函数
  • 中断文件
  • 主文件
  • 测试
  • 源码

在进行移植之前，大家需要学会FreeRTOS的基本使用与无OS移植LWIP的经验，因为基于FreeRTOS移植LWIP需要准备一个FreeRTOS模板项目以及无OS移植LWIP成功的项目。

不知道什么是FreeRTOS的应该不会点开这篇博客。

没有无OS移植LWIP项目的一定要准备一个，LWIP相关文件就直接复制过来。可以点击查看我的上一篇博客来学习。

硬件与引脚连接也是看上一篇博客。

准备模板

准备一个FreeRTOS模板项目，启用计数量、消息队列
在这里插入图片描述

启动文件把堆栈都设置大点
在这里插入图片描述

LWIP文件夹

复制无OS移植LWIP项目中的LWIP文件夹，粘贴到本项目下
在这里插入图片描述

新建组

打开空STM32项目、新建组lwip-api、lwip-arch、lwip-netif、lwip-core、lwip-core-ipv4

lwip-arch添加cc.h、lwipopts.h、perf.h、网卡驱动文件，arch目录下新建两个文件sys_arch.h与sys_arch.c并加入分组
在这里插入图片描述

lwip-netif添加ethernetif.c、etharp.c、slipif.c
在这里插入图片描述

lwip-core添加core全部文件,lwip-core-ipv4添加core/ipv4全部文件
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

lwip-api添加api下的全部文件
在这里插入图片描述

魔术棒

添加头文件路径
在这里插入图片描述

Misc Control里面输入–diag_suppress=1,1295,174,167,111,128,177,550
规避部分警报
在这里插入图片描述

修改lwipopts.h

NO SYS 设置为0
LWIP_SOCKET与LWIP_NETCONN设置为1

新添加以下宏：

//以太网首部填充：
#define ETH_PAD_SIZE	0
//TCPIP任务以及用到的队列大小定义，默认为0所以必须要改
#define TCPIP_THREAD_STACKSIZE          512
#define TCPIP_THREAD_PRIO               1
#define TCPIP_MBOX_SIZE                 1024
#define DEFAULT_RAW_RECVMBOX_SIZE       1024
#define DEFAULT_UDP_RECVMBOX_SIZE       1024
#define DEFAULT_TCP_RECVMBOX_SIZE       1024

#ifndef __LWIPOPTS_H__
#define __LWIPOPTS_H__

#define NO_SYS                  0
#define LWIP_SOCKET             1
#define LWIP_NETCONN            1

#define MEM_ALIGNMENT           4  
#define MEM_SIZE                10*1024

#define TCP_SND_BUF             4000
#define TCP_MSS                 1000

#define ETHARP_DEBUG 	LWIP_DBG_ON
#define ICMP_DEBUG    LWIP_DBG_ON

//新加部分
#define ETH_PAD_SIZE						0

#define TCPIP_THREAD_STACKSIZE          512
#define TCPIP_THREAD_PRIO               1
#define TCPIP_MBOX_SIZE                 1024
#define DEFAULT_RAW_RECVMBOX_SIZE       1024
#define DEFAULT_UDP_RECVMBOX_SIZE       1024
#define DEFAULT_TCP_RECVMBOX_SIZE       1024
#endif /* __LWIPOPTS_H__ */

修改sys_arch.h

实现部分要求的类型以及函数定义（部分用宏定义代替）

LWIP要求实现的类型有三个:sys_sem_t（信号量）、sys_mbox_t（邮箱）、sys_thread_t（任务），其实还有一个互斥量也要实现，但是可以通过设置宏LWIP_COMPAT_MUTEX为1，使得互斥量等价于信号量。

这里信号量、邮箱、任务分别用FreeRTOS的信号量、消息队列与任务来实现。

LWIP还要我们实现一些函数，部分过于简单的函数直接在这个头文件里面用宏定义代替。

#ifndef __SYS_ARCH_H__
#define __SYS_ARCH_H__

#define LWIP_COMPAT_MUTEX 					1

#include "FreeRTOS.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"
#include "task.h"

typedef xSemaphoreHandle 						sys_sem_t;
#define SYS_SEM_NULL 								NULL
#define sys_sem_valid(sema) 				((*sema)!=NULL)
#define sys_sem_set_invalid(sema) 	((*sema)=NULL)

typedef xQueueHandle		 						sys_mbox_t;
#define SYS_MBOX_NULL 							NULL
#define sys_mbox_valid(mbox) 				((*mbox)!=NULL)
#define sys_mbox_set_invalid(mbox) 	((*mbox)=NULL)

typedef xTaskHandle sys_thread_t;
#endif

修改sys_arch.c

实现部分要求实现的函数，是关于信号量、邮箱以及创建新任务的。

要求实现的函数较多，这里直接贴代码。实现的思路其实就是封装FreeRTOS对应功能的函数。

如果你不实现这些函数的话编译会报错。

#include "sys_arch.h"
#include "sys.h"
#include "cc.h"
#include "err.h"
err_t sys_sem_new(sys_sem_t *sem, u8_t count){
		xSemaphoreHandle *new_sem = NULL;
		new_sem = xSemaphoreCreateCounting(count,count);
		if (new_sem!=NULL){
				*sem = (void*) new_sem;
				return ERR_OK;
		}
		*sem = SYS_SEM_NULL;
		return ERR_MEM;
}

void sys_sem_free(sys_sem_t *sem){
		vSemaphoreDelete(*sem);
}

void sys_sem_signal(sys_sem_t *sem){
		if (xSemaphoreGive(*sem) != pdTRUE) printf("signal give fail\r\n");
}

u32_t sys_arch_sem_wait(sys_sem_t *sem, u32_t timeout){
		portTickType StartTime=0,EndTime=0,Elapsed=0;
		StartTime = xTaskGetTickCount();
		if (timeout == 0){
				xSemaphoreTake(*sem,portMAX_DELAY);
				EndTime = xTaskGetTickCount();
				Elapsed = EndTime - StartTime;
				return Elapsed;
		}
		else{
				if (xSemaphoreTake(*sem, timeout) == pdTRUE){
						EndTime = xTaskGetTickCount();
						Elapsed = EndTime - StartTime;
						return (Elapsed);
				}
				else
				{
					return SYS_ARCH_TIMEOUT;
				}
		}
}

err_t sys_mbox_new(sys_mbox_t *mbox, int size){
	*mbox = xQueueCreate( size, sizeof( void * ) );
	if(*mbox!=NULL) return ERR_OK;
	return ERR_BUF;
}

void sys_mbox_free(sys_mbox_t *mbox){
	vQueueDelete(*mbox);
}
	
void sys_mbox_post(sys_mbox_t *mbox, void *msg)
{
	while ( xQueueSendToBack(*mbox, &msg, portMAX_DELAY ) != pdTRUE ){sys_msleep(1);}
}

err_t sys_mbox_trypost(sys_mbox_t *mbox, void *msg)
{
	 err_t result;
   if ( xQueueSend( *mbox, &msg, 0 ) == pdPASS )
   {
      result = ERR_OK;
   }
   else {
      result = ERR_MEM;		
   }
	 return result;
}

u32_t sys_arch_mbox_fetch(sys_mbox_t *mbox, void **msg, u32_t timeout)
{
	void *dummyptr;
	portTickType StartTime, EndTime, Elapsed;
	StartTime = xTaskGetTickCount();
	if ( msg == NULL ) msg = &dummyptr;
	if ( timeout != 0 )
	{
		if (pdTRUE == xQueueReceive(*mbox, &(*msg), timeout))
		{
			EndTime = xTaskGetTickCount();
			Elapsed = (EndTime - StartTime);	
			return ( Elapsed );
		}
		else
		{
			*msg = NULL;
			return SYS_ARCH_TIMEOUT;
		}
	}
	else
	{
		while( pdTRUE != xQueueReceive( *mbox, &(*msg), portMAX_DELAY ) ){sys_msleep(1);} // time is arbitrary
		EndTime = xTaskGetTickCount();
		Elapsed = (EndTime - StartTime);
		return ( Elapsed );	
	}
}
 
u32_t sys_arch_mbox_tryfetch(sys_mbox_t *mbox, void **msg)
{
	void *dummyptr;
	if ( msg == NULL ) msg = &dummyptr;
  if ( pdTRUE == xQueueReceive( *mbox, &(*msg), 0 ) ) return ERR_OK;
  else return SYS_MBOX_EMPTY;
}

sys_thread_t sys_thread_new(const char *name, lwip_thread_fn thread, void *arg, int stacksize, int prio)
{
		xTaskHandle CreatedTask;
		int result;
    result = xTaskCreate( thread, ( portCHAR * ) name, stacksize, arg, prio, &CreatedTask );
	  if(result == pdPASS){ LWIP_PLATFORM_DIAG("tcpip_thread ok\r\n"); return CreatedTask;}
	  else { LWIP_PLATFORM_DIAG("tcpip_thread no ok\r\n"); return NULL;}
}

sys_prot_t sys_arch_protect(void)
{
	vPortEnterCritical();
	return 1;
}
 
void sys_arch_unprotect(sys_prot_t pval)
{
	( void ) pval;
	vPortExitCritical();
}

void sys_assert( const char *msg )
{	
	( void ) msg;
   vPortEnterCritical(  );
   for(;;)
   ;
}

void sys_init(void){
	printf("init ok\r\n");
}

修改LWIP初始化函数

原来使用lwip_init，现在把它改成tcpip_init

netif_add最后一个input参数原来是ethernetif_input，现在改成tcpip_input，要引入头文件lwip/tcpip.h

static void LWIP_Init(void){
	struct ip_addr ipaddr,netmask,gw;
	tcpip_init(NULL,NULL);
	IP4_ADDR(&gw,192,168,1,1);
	IP4_ADDR(&ipaddr,192,168,1,114);
	IP4_ADDR(&netmask,255,255,255,0);
	netif_add(&enc28j60_netif,&ipaddr,&netmask,&gw,NULL,ethernetif_init,tcpip_input);
	netif_set_default(&enc28j60_netif);
	netif_set_up(&enc28j60_netif);
}

中断文件

写一个sys_now函数返回Tick（FreeRTOS有这种变量，就不用自己实现了）。再根据ENC28J60引脚连接图，编写对应的外部中断函数

unsigned int sys_now(void){
		return xTaskGetTickCount();
}

void EXTI1_IRQHandler(){
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) != RESET) {
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);
	}
}

主文件

FreeRTOS启动前初始化外设，调用LWIP初始化函数（此时会创建TCPIP进程），然后创建一个任务循环调用ethernetif_input（相当于无OS时的主函数）

ethernetif_input函数会调用tcpip_input将数据包发送至初始化时自动创建的消息队列中，而自动创建的TCPIP进程会读取邮箱处理数据。

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"
#include "bsp_led.h"
#include "psd_usart.h"

#include "lwip/netif.h"
#include "lwip/ip.h"
#include "lwip/tcp.h"
#include "lwip/tcpip.h"
#include "lwip/init.h"
#include "lwip/timers.h"
#include "netif/etharp.h"
#include "enc28j60.h"

static TaskHandle_t AppTaskCreate_Handle = NULL;
static TaskHandle_t LWIP_Task_Handle = NULL;

struct netif enc28j60_netif;
err_t ethernetif_init(struct netif* netif);
void ethernetif_input(struct netif *netif);

static void LWIP_Init(void){
	struct ip_addr ipaddr,netmask,gw;
	tcpip_init(NULL,NULL);
	IP4_ADDR(&gw,192,168,1,1);
	IP4_ADDR(&ipaddr,192,168,1,114);
	IP4_ADDR(&netmask,255,255,255,0);
	netif_add(&enc28j60_netif,&ipaddr,&netmask,&gw,NULL,ethernetif_init,tcpip_input);
	netif_set_default(&enc28j60_netif);
	netif_set_up(&enc28j60_netif);
}

static void BSP_Init(void){
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
	Usart_1_Config();
  Enc28j60_Init();
	LWIP_Init();
}

static void LWIP_Task(void* parameter){
	TickType_t xLastWakeTime;
	xLastWakeTime = xTaskGetTickCount();
	while (1) {
			ethernetif_input(&enc28j60_netif);
			vTaskDelayUntil(&xLastWakeTime,500);
	}
}


static void AppTaskCreate(void){
	BaseType_t xReturn = pdPASS;
	taskENTER_CRITICAL();
	xReturn = xTaskCreate(
		(TaskFunction_t) LWIP_Task,
		(const char*)    "LWIP_Task",
		(uint32_t)       128,
		(void*)				NULL,
		(UBaseType_t)    4,
		(TaskHandle_t*)  &LWIP_Task_Handle
	);
	if (pdPASS == xReturn) 
		printf("LWIP_Task created successfully\r\n");
	else 			
		printf("LWIP_Task created failed\r\n");

	vTaskDelete(AppTaskCreate_Handle);
	taskEXIT_CRITICAL();
}


int main(void){
	BaseType_t xReturn = pdPASS;
	BSP_Init();
	xReturn = xTaskCreate(
			(TaskFunction_t) AppTaskCreate,
			(const char*)    "AppTaskCreate",
			(uint32_t)       128,
			(void*)					 NULL,
			(UBaseType_t)    3,
			(TaskHandle_t*)  &AppTaskCreate_Handle
	);
											
	if (xReturn == pdPASS) 
		vTaskStartScheduler();
	else 
		printf("error\r\n");
	while(1);	
}

测试

连接好硬件，以太网IP与单片机网卡设置为同一网段内，ping单片机的IP地址：
在这里插入图片描述测试成功。

源码

链接：https://pan.baidu.com/s/1s8-XFTKBtEbpjMT6Iu_hxw?pwd=4869
提取码：4869

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