不带操作系统移植LWIP
使用STM32CubeMX可以非常方便的将LWIP移植到工程中，本文就是介绍如何利用STM32CubeMX移植LWIP到STM32F429开发板中。LWIP移植的流程如下示：
1. 原理图分析
本文使用的硬件开发环境是STM32F429、LAN8720和RJ45(内置网络变压器)，其连接原理图如下图所示：
LAN8720与STM32F429开发板的连接采用了RMII接口，其引脚连接如下表示：
| LAN8720引脚 | STM32F429引脚 |
|---|---|
| ETH_MDIO | PA2 |
| ETH_MDC | PC1 |
| RMII_TXD0 | PG13 |
| RMII_TXD1 | PG14 |
| RMII_TX_EN | PB11 |
| RMII_RXD0 | PC4 |
| RMII_RXD1 | PC5 |
| RMII_CRS_DV | PA7 |
| RMII_REFCLK | PA1 |
| ETH_RESET | PCF8574T_P7 |
2. PHY手册分析
LAN8720是低功耗的10/100M以太网PHY层芯片，I/O引脚电压符合IEEE802.3-2005标准。LAN8720支持通过RMII接口与以太网MAC层通信，内置10-BASE-T/100BASE-TX全双工传输模块，支持10Mbps和100Mbps。LAN8720可以通过自协商的方式与目的主机最佳的连接方式(速度和双工模式)。支持HP Auto-MDIX自动翻转功能，无需更换网线即可将连接更改为直连或交叉连接。
LAN8720功能框图如下图示
LAN8720的配置及使用详见LAN8720数据手册，下面简单介绍几种常用功能设置
- 中断管理：当中断事件发生且相应事件的中断位使能，LAN8720就会在nINT(14脚)产生一个低电平有效的中断信号。提供主中断和复用中断两种模式
- PHY地址设置：MAC层通过SMI总线对PHY进行读写操作，LAN8720通过设置RXER/PHYAD0引脚来设置PHY地址，芯片内部自带下拉电阻，当硬复位结束后，LAN8720会读取该引脚电平，作为器件的SMI地址；若该引脚接下拉电阻时（浮空也可，因为内部自带下拉电阻），SMI地址为0；若该引脚接上拉电阻，SMI地址为1；这里采用的是引脚浮空，即设置LAN8720地址为0
- nINT/REFCLKO配置：nINTSEL(2脚)用于设置nINT/REFCLKO(14脚)引脚的功能
- 内部寄存器：BCR/BSR/PHY等寄存器
3. 以太网及其他外设初始化
- RCC设置外接HSE，时钟设置为180M
- 使能USART1，选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位
- PB0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平
- 使能SWD接口，激活ST-LINK的SW调试模式
- 配置IO扩展PCF8574芯片，PCF8574与STM32F429的I2C2口相连接；使能I2C2,默认设置
- 激活ETH的RMII模式，设置PHY Address为0，其余默认设置；设置user PHY，PHY name改为LAN8720A，其余默认设置
- 配置ETH GPIO，根据原理图更改相应的IO口（此处PB12/PB13改为PG13/PG14）
4. LWIP配置
- 使能LWIP，禁止DHCP服务，配置网卡IP地址信息；其余默认设置
- 生成工程后，在KEIL里编写相关程序
创建IO扩展驱动文件pcf8574.c和头文件pcf8574.h
/*初始化PCF8574*/
uint8_t PCF8574_Init(void){
uint8_t temp=0;
uint8_t data = 0xf0;
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2,PCF8574_ADDR,255,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&data,1,0xff);
if(HAL_OK == HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2,PCF8574_ADDR|0x01,255,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&temp,1,0xff)){
printf("TEMP = %x!\r\n",temp);
}
return temp;
}
/*读取PCF8574的8位IO值；返回读到的数据*/
uint8_t PCF8574_ReadOneByte(void){
uint8_t temp=0;
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c2,PCF8574_ADDR|0x01,255,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&temp,1,0xff);
return temp;
}
/*向PCF8574写入8位IO值；DataToWrite为要写入的数据*/
void PCF8574_WriteOneByte(uint8_t DataToWrite){
HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c2,PCF8574_ADDR,255,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,&DataToWrite,1,0xff);
}
/*设置PCF8574某个IO的高低电平*/
//bit:要设置的IO编号，0~7
//sta:IO的状态，0或1
void PCF8574_WriteBit(uint8_t bit,uint8_t sta){
uint8_t data;
data=PCF8574_ReadOneByte(); //先读出原来的数据
if(sta==0)
data&=~(1<<bit);
else
data|=1<<bit;
PCF8574_WriteOneByte(data); //写入新的数据
}
/*读取PCF8574某个IO的值*/
//bit:要设置的IO编号，0~7
//返回值:IO的值，0或1
uint8_t PCF8574_ReadBit(uint8_t bit){
uint8_t data;
data=PCF8574_ReadOneByte(); //先读取8位IO的值
if(data&(1<<bit))
return 1;
else
return 0;
}
在ethernetif.c文件中的low_level_init()函数中添加PCF8574复位代码
/* USER CODE BEGIN MACADDRESS */
PCF8574_WriteBit(ETH_RESET_IO,1);
HAL_Delay(50);
PCF8574_WriteBit(ETH_RESET_IO,0);
HAL_Delay(50);
/* USER CODE END MACADDRESS */
注意：STM32CubeMX生成的代码中并没有填充IP地址，在lwip.c文件中的MX_LWIP_Init()函数中将相应的IP地址信息填充进去
/* IP addresses initialization */
IP_ADDRESS[0] = 192;
IP_ADDRESS[1] = 168;
IP_ADDRESS[2] = 1;
IP_ADDRESS[3] = 10;
NETMASK_ADDRESS[0] = 255;
NETMASK_ADDRESS[1] = 255;
NETMASK_ADDRESS[2] = 255;
NETMASK_ADDRESS[3] = 0;
GATEWAY_ADDRESS[0] = 192;
GATEWAY_ADDRESS[1] = 168;
GATEWAY_ADDRESS[2] = 1;
GATEWAY_ADDRESS[3] = 1;
/* Initilialize the LwIP stack without RTOS */
在main.c文件中添加相应测试程序
int main(void){
HAL_Init();
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
PCF8574_Init();
/* USER CODE END SysInit */
MX_GPIO_Init();
MX_I2C2_Init();
MX_USART1_UART_Init();
MX_LWIP_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
printf("ETH test\r\n");
/* USER CODE END 2 */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1){
MX_LWIP_Process();
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_0);
HAL_Delay(200);
/* USER CODE END WHILE */
}
}
- 编译无误下载到开发板后，可以看到DS1指示灯不断闪烁，表示程序正常运行；用网线将PC和STM32开发板连接起来，在PC端配置网卡IP地址（如下图示）；打开PC端的cmd.exe，使用ping命令可以ping通IP地址：192.168.1.10
