STM32单片机示例：ETH_DP83848_DHCP_NonOS_Poll

STM32单片机示例：ETH_DP83848_DHCP_NonOS_Poll_F407

news2024/11/15 7:25:09

文章目录

目的
基础说明
主要配置
关键代码
示例演示
示例链接
关于中断
总结

目的

以太网是比较常用到的功能，这篇文章讲演示在STM32F407上启用以太网功能，使之能够加入网络中，通过DHCP获得IP地址，可以被Ping通。

基础说明

STM32F407是一个自带以太网控制器（ETH MAC）的单片机，只要外接以太网收发器（ETH PHY）就可以进行以太网通讯了。

不过通常来说以太网是一个相对复杂的东西，除了 MAC 和 PHY 外还需要很多软件上的协议支撑，才能方便的进行应用程序的开发，通常嵌入式设备中比较常用的是 LwIP 。

DHCP是一种可以让接入网络的设备可以动态获取IP地址的服务。通常作为一个可以联网工作的设备而言，通过DHCP自动获取IP地址是比较常用的方式。

使用 STM32CubeMX 可以方便的配置芯片自带的 ETH MAC ，可以配置 LwIP ，在 LwIP 中还可以选择一些 ETH PHY 芯片（比如本文的DP83848）。

在早期的版本中默认配置生成的代码在使用DHCP时，如果设备启动时没有插入网线，那么程序会一直卡在DHCP启动这里，目前版本中已经修复了这个问题。本文编写时使用的版本如下：

STM32CubeF4 Firmware Package V1.28.0 / 01-November-2023
Current version of LwIP supported by CubeMx: 2.1.2

主要配置

启用的外设与中间件：
在这里插入图片描述
时钟：

以太网：

LwIP：

堆栈：

关键代码

main.c 中一些手动添加的代码：

#include "main.h"
#include "lwip.h"

UART_HandleTypeDef huart6;

/* With GCC, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf set to 'Yes') calls __io_putchar() */
#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch) // 实现__io_putchar函数
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
    HAL_UART_Transmit(&huart6, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF); // for printf()
    return ch;
}

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_LWIP_Init(); // 初始化网络功能
  MX_USART6_UART_Init();

  while (1)
  {
	  MX_LWIP_Process(); // 处理网络相关事务

	  static uint32_t previous = 0;
	  if((HAL_GetTick() - previous)>=1000)
	  {
		  previous = HAL_GetTick();
		  extern struct netif gnetif; // 网卡对象，在lwip.c文件中定义
		  // 打印时间和IP地址
		  printf("%ld - loop: ip addr %s\n", HAL_GetTick(), ip4addr_ntoa(netif_ip_addr4(&gnetif)));
	  }
  }
}

lwip.c 中一些手动添加的代码：

/**
  * @brief  Notify the User about the network interface config status
  * @param  netif: the network interface
  */
static void ethernet_link_status_updated(struct netif *netif)
{
  if (netif_is_up(netif))
  {
	  printf("%ld - link status callback: netif_is_up!\n", HAL_GetTick());
  }
  else /* netif is down */
  {
	  printf("%ld - link status callback: netif_is_down!\n", HAL_GetTick());
  }
}

示例演示

连续Ping半个小时：
在这里插入图片描述

插拔网线测试：
在这里插入图片描述

示例链接

仓库地址： https://github.com/NaisuXu/STM32_MCU_Examples

本文中的示例位于仓库中 ETH_DP83848_DHCP_NonOS_Poll_F407 。

关于中断

以太网也是带中断的，以太网中断主要在接收、发送完成和错误等时候触发。

理论上来说可以在中断中接收数据，不过通常不应该在中断中处理耗时操作，所以更多的时候在中断中只是进行下标记，然后在主循环中处理。

未使用操作系统的情况下其实用中断和不用中断区别不是很大。官方也只在用了操作系统的情况下启用以太网中断，主要就是下面即可例程：

LwIP_HTTP_Server_Netconn_RTOS
LwIP_HTTP_Server_Socket_RTOS
LwIP_UDPTCP_Echo_Server_Netconn_RTOS

例程中首先是中断回调函数：

void ETH_IRQHandler(void)
{
  HAL_ETH_IRQHandler(&EthHandle);
}

回调函数中调用了HAL库对以太网中断的处理函数：

void HAL_ETH_IRQHandler(ETH_HandleTypeDef *heth)
{
  if (/* Packet received */)
  {
      HAL_ETH_RxCpltCallback(heth);
  }

  if (/* Packet transmitted */)
  {
      HAL_ETH_TxCpltCallback(heth);
  }

  if ( /* ETH DMA Error */)
  {
      HAL_ETH_ErrorCallback(heth);
  }
}

例程中各个中断的处理都是给了个信号量：

void HAL_ETH_RxCpltCallback(ETH_HandleTypeDef *heth)
{
  osSemaphoreRelease(RxPktSemaphore);
}

void HAL_ETH_TxCpltCallback(ETH_HandleTypeDef *heth)
{
  osSemaphoreRelease(TxPktSemaphore);
}

void HAL_ETH_ErrorCallback(ETH_HandleTypeDef *heth)
{
   osSemaphoreRelease(RxPktSemaphore);
}