APM32F4在RT-Thread系统上使用LwIP网络功能—基于ENV环境

APM32F4在RT-Thread系统上使用LwIP网络功能—基于ENV环境

1. ENV工具的安装和使用

这里只做基本的介绍，详细的使用方法请点击下面链接看RTT的官方文档中心中对ENV工具的介绍。

https://www.rt-thread.org/document/site/#/development-tools/env/env

Env 是 RT-Thread 推出的开发辅助工具，针对基于 RT-Thread 操作系统的项目工程，提供编译构建环境、图形化系统配置及软件包管理功能。

其内置的 menuconfig 提供了简单易用的配置剪裁工具，可对内核、组件和软件包进行自由裁剪，使系统以搭积木的方式进行构建。

ENV工具可以从下面的RTT官方网站下载。

https://www.rt-thread.org/download.html#download-rt-thread-env-tool

2. 下载RTT源码

到下面官网下载：

https://www.rt-thread.org/download.html#download-rt-thread-source-code

然后点击码云下载。

点击下载ZIP就行。

当然，如果有git bash的话，可以使用 git clone 命令进行远程源码拉取到本地电脑中。

注意：请下载最新版本的RTT源码包，太老版本的话可能还没有APM32的BSP包。

3. 进入到APM32F4的bsp根目录下编译bsp

进入apm32f4的bsp根目录下：

然后右键在该目录下打开ENV工具（如果没有把ENV添加到右键菜单的话，自己看RTT文档进行操作，或者自行切换ENV路径到该目录下）。

打开ENV工具之后，在该目录下输入 scons 命令即可编译该BSP。

最终编译成功如下：

如果使用 mdk/iar 来进行项目开发，可以直接使用 BSP 中的工程文件或者使用以下命令中的其中一种，重新生成工程，再进行编译下载。

scons --target=iar
scons --target=mdk4
scons --target=mdk5

4. 解决 shell 不能接收字符的bug

上面编译完成后的代码，其实就可以烧写到芯片上运行了的，打开串口终端软件，可以看到代码打印如下：

但是发现串口终端怎么也输入不了字符，命令等。检查发现是在 void apm32_usart_init(void) 这个串口初始化函数中的引脚配置有问题，只要按照下面修改即可。

修改完之后，重新编译下载运行，shell就可以正常接收命令输入了。

5. 使能 LwIP 与 net dev

5.1 首先使能以太网板级外设驱动

在ENV工具中输入 menuconfig 命令：

本来在这个配置项下应该有板级外设驱动选项配置的，但是没有看到，很明显是该bsp包还没支持这个功能。那么后面只能自己把以太网板级外设驱动文件（drv_eth.c）添加到keil工程里面了。当然，就算支持该功能，如果没有drv_eth.c这个文件的支持那也没用。

5.2 启用 lwIP 与 net device

然后再使能LwIP网络协议栈。其中，在该配置项下面我们把DHCP功能关闭了，使用静态IP地址。然后我们再使能 netif loopback 功能，该功能就是可以自己ping通自己的。

配置完成后，我们保存退出。

最后输入命令：scons --target=mdk5 把刚刚的配置同步到 MDK5 工程。

6. 编写基于RTT的以太网板级驱动drv_eth.c

当我们添加了LwIP网络协议栈之后，就可以编译代码后可以下载到开发板运行。如下，我们下载代码到开发板后，在串口终端运行 ifconfig 命令查看网络状态，可以看到有错误：

这是因为以太网的驱动文件还没添加进去编译的原因。

6.1 添加编写好的drv_eth.c文件

因为apm32的BSP包里面并没有RTT的以太网板级驱动文件drv_eth.c，所以需要我们自己编写这个文件。这个文件我已经编写好了，然后我们自己把这个文件复制到apm32的bsp包里面，而且手动添加到MDK5的工程中即可：

6.2 打开ETH板级外设驱动，和选择PHY芯片型号

因为 drv_eth.c 文件使用了宏 BSP_USING_ETH 默认关闭了这个外设驱动的，需要定义这个宏才能打开这个外设驱动，另外开发板使用的PHY芯片的宏也需要定义，目前支持的芯片类型有，LAN8720、DP83848以及DM9161。

我们就在 drv_eth.c 文件（或者rtconfig.h文件也行）的最前面定义下面两个宏：

#define BSP_USING_ETH
#define PHY_USING_DP83848C		// 根据自己使用的phy芯片型号定义

6.3 添加标准外设驱动文件apm32f4xx_eth.c和apm32f4xx_eth.h

添加了上面那两个宏之后，编译一大堆报错，这是因为MDK还没有添加eth的标准库外设驱动文件apm32f4xx_eth.c和apm32f4xx_eth.h。

我发现RTT的源码里面，apm32的bsp包竟然没有apm32f4xx_eth.c和apm32f4xx_eth.h这两个文件，那没办法了，只好到apm32的官网下载f4的SDK包，然后再把这两个文件复制到bsp包的库目录下面。然后再手动添加到MDK工程里面。

6.4 添加包含apm32f4xx_eth.h头文件代码

添加了标准外设驱动文件apm32f4xx_eth.c到MDK工程之后，这时编译，还是报上面步骤一样的错误，这是因为没有包含 apm32f4xx_eth.h 头文件，我们在 board.h 文件中写上包含该头文件。另外，因为后面的代码有用到apm32f4xx_syscfg.h这个头文件，所以这里一起写上，如下图：

6.5 添加 phy_reset 和 ETH_GPIO_Configuration 函数

继续编译，会发现还有两个链接报错，说没有定义 phy_reset 和 ETH_GPIO_Configuration 函数，这两个函数一个是phy芯片硬件复位引脚进行复位的，另外一个函数是eth外设GPIO口的初始化。

这两个函数是在 drv_eth.c 文件中要用到的，因为这两个函数和板级硬件的关联太大，并不能确定用户使用的是什么GPIO口，所以独立出来由用户自己添加。

我目前使用的事RMII接口和PD11作为复位引脚，我们在 board.c 文件中添加下面的代码。

phy_reset 函数：

/*
 * phy reset
 */
void phy_reset(void)
{
    
    
    /* PHY RESET PIN: PD11 */
    GPIO_Config_T GPIO_ConfigStruct;

    GPIO_ConfigStruct.mode  = GPIO_MODE_OUT;
    GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_2MHz;
    GPIO_ConfigStruct.otype = GPIO_OTYPE_PP;
    GPIO_ConfigStruct.pupd  = GPIO_PUPD_NOPULL;

    RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOD);

    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_11;
    GPIO_Config(GPIOD, &GPIO_ConfigStruct);

    GPIO_ResetBit(GPIOD, GPIO_PIN_11);
    rt_thread_delay(2);
    GPIO_SetBit(GPIOD, GPIO_PIN_11);
    rt_thread_delay(2);
}

ETH_GPIO_Configuration 函数：

/* MII/RMII Media interface selection */
//#define MII_MODE
#define RMII_MODE

/*
 * GPIO Configuration for ETH
 */
void ETH_GPIO_Configuration(void)
{
    
    
    GPIO_Config_T GPIO_ConfigStruct;

    /* Enable SYSCFG clock */
    RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_SYSCFG);

    /* Enable GPIOs clocks */
    RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOA | RCM_AHB1_PERIPH_GPIOC | RCM_AHB1_PERIPH_GPIOG);

    /* MII/RMII Media interface selection */
#if defined(MII_MODE)     /* Mode MII. */
    SYSCFG_ConfigMediaInterface(SYSCFG_INTERFACE_MII);
#elif defined(RMII_MODE)  /* Mode RMII. */
    SYSCFG_ConfigMediaInterface(SYSCFG_INTERFACE_RMII);
#endif

    /*********************** Ethernet pins configuration ***************************/
    /*
        ETH_MDIO -------------------------> PA2
        ETH_MDC --------------------------> PC1
        ETH_MII_RX_CLK/ETH_RMII_REF_CLK---> PA1
        ETH_MII_RX_DV/ETH_RMII_CRS_DV ----> PA7
        ETH_MII_RXD0/ETH_RMII_RXD0 -------> PC4
        ETH_MII_RXD1/ETH_RMII_RXD1 -------> PC5
        ETH_MII_TX_EN/ETH_RMII_TX_EN -----> PG11
        ETH_MII_TXD0/ETH_RMII_TXD0 -------> PG13
        ETH_MII_TXD1/ETH_RMII_TXD1 -------> PG14

        **** Just for MII Mode ****
        ETH_MII_CRS ----------------------> PA0
        ETH_MII_COL ----------------------> PA3
        ETH_MII_TX_CLK -------------------> PC3
        ETH_MII_RX_ER --------------------> PB10
        ETH_MII_RXD2 ---------------------> PB0
        ETH_MII_RXD3 ---------------------> PB1
        ETH_MII_TXD2 ---------------------> PC2
        ETH_MII_TXD3 ---------------------> PB8
    */
    /* Configure PC1, PC4 and PC5 */
    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5;
    GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_100MHz;
    GPIO_ConfigStruct.mode  = GPIO_MODE_AF;
    GPIO_ConfigStruct.otype = GPIO_OTYPE_PP;
    GPIO_ConfigStruct.pupd  = GPIO_PUPD_NOPULL;

    GPIO_Config(GPIOC, &GPIO_ConfigStruct);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOC, GPIO_PIN_SOURCE_1, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOC, GPIO_PIN_SOURCE_4, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOC, GPIO_PIN_SOURCE_5, GPIO_AF_ETH);

    /* Configure PG11, PG13 and PG14 */
    GPIO_ConfigStruct.pin =  GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14;
    GPIO_Config(GPIOG, &GPIO_ConfigStruct);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOG, GPIO_PIN_SOURCE_11, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOG, GPIO_PIN_SOURCE_13, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOG, GPIO_PIN_SOURCE_14, GPIO_AF_ETH);

    /* Configure PA1, PA2 and PA7 */
    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_7;
    GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_1, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_2, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_7, GPIO_AF_ETH);

#ifdef MII_MODE
    RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB);

    /* Configure PC2, PC3 */
    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;
    GPIO_Config(GPIOC, &GPIO_ConfigStruct);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOC, GPIO_PIN_SOURCE_2, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOC, GPIO_PIN_SOURCE_3, GPIO_AF_ETH);

    /* Configure PB0, PB1, PB10 and PB8 */
    GPIO_ConfigStruct.pin =  GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_8;
    GPIO_Config(GPIOB, &GPIO_ConfigStruct);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_0, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_1, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_10, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_8, GPIO_AF_ETH);

    /* Configure PA0, PA3 */
    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_3;
    GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_0, GPIO_AF_ETH);
    GPIO_ConfigPinAF(GPIOA, GPIO_PIN_SOURCE_3, GPIO_AF_ETH);
#endif
}

当添加完上面的代码之后，再次编译就可以编译通过了，没有任何警告和错误，如下：

到这里已经完成了所有代码的添加和移植了，LwIP网络协议栈也可以正常运行起来了。

7. 验证网络功能是否正常

下载程序后运行，然后再串口终端输入 ifconfig 命令，可以看到网卡已经正常工作了，而且使用的是静态IP。

我们ping一下电脑主机IP（我的电脑主机IP是：1992.168.1.50），可以看到正常ping通，说明网络功能已经正常了。

8. 使用RTT的tcp client和server例程

8.1 配置menuconfig

首先，需要在menuconfig开启使用这两个例程，配置如下：

8.2 更新软件包

保存配置退出之后，我们要去下载在线软件包，在ENV输入 pkgs --update 命令即可，然后可以看到软件包下载下来了。

最后，我们执行命令，scons --target=mdk5 同步到 MDK5 工程里面。

注意：前面我们手动添加了一些文件到 MDK 工程里面，如果我们这里执行了 scons --target=mdk5 这个命令之后，其实会把我们之前添加的配置文件全部都移除掉的，这是使用 ENV 的一个不好的地方。

8.3 测试验证

然后，编译下载程序到板子上运行。

这两个例程是以命令的形式放在串口终端下运行的，我们在串口终端下运行 tcpserv 命令，使用开发板作为服务器，如下：

可以看到服务器端口端口是5000。

然后我们在电脑端使用网络调试工具作为客户端，去连接开发板，如下：

以上，就是在ENV环境下，APM32F4在RT-Thread系统上使用LwIP网络功能的详细过程。