探索者盘盘stm32f4lwip开发手册

广州市星翼电子科技淘宝淘宝技术支持(开源)：资 E-咨询 传真号码团队：正点原子团队正点原子，做最全面、最优秀的嵌入式开发平台软硬件供应商。友友情提示如果您想及时免费获取“正点原子 资料，敬请关注正点原公众平台及时给您发消息和重要资料关注方法 “扫一扫”，扫描右侧，添加关注→添加朋友 →输入“正点原子”→关→添加朋友→输入“alientek_stm32”→关文档更新说明第一章LWIP无操作系统移植第二章LWIP带操作系统移植RAWTCP客户端实验RAWTCP服务器实验RAWWebServer实验第七章NETCONN编程接口简介第八章NUDP...2第一章LWIP无操作系统移 TCP/IP协议以及LWIP简 硬件设 无操作系统LWIP移 移植准备工 添加及修改ST以太网 添加网卡驱动程 LWIP数据包和网络接口管 添加LWIP源文 添加中间文 LWIP源码修 LWIP的裁剪与配 软件设 验 第二章LWIP带操作系统移 移植简 带操作系统LWIP移 UCOSII+LWIP移 UCOSIII+LWIP移 软件设 验 第三章RAW编程接口UDP实 RAW编程接口UDP简 软件设 验 第四章RAW编程接口TCP客户端实 软件设 验 第五章RAW编程接口TCP服务器实 软件设 验 第六章RAW编程接口WEBSERVER实 WebServer文件以及相关技术简 软件设 验 第七章NETCONN编程接口简 NETBUF数据缓冲 NETCONN连接结 NETCONNAPI函 第八章NETCONN编程接口UDP实 软件设 UCOSII版 UCOSIII版 验 第九章NETCONN编程接口TCP客户端实 软件设 UCOSII版 UCOSIII版 验 第十章NETCONN编程接口TCP服务器实 软件设 UCOSII版 UCOSIII版 验 第一章LWIP无操作系统移植本章,向大家介绍ALIENETK探索者STM32F4开发板以太网接口及其使用。层和TCP/IP协议栈的支持。ALIENTEK板载一颗PHY层。本章主要介绍基本的以太网知识以及LWIP在ALIENTEKSTM32F407开发板上的移植。本章将分为如下几个部分:4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。分层模型方面来讲，TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。OSI是网络层（网络层、传输层（传输层、会话层、表示层和应用层（应用层。TCP/IP模型与OSI模型对比如表1.1.1所示。12345671.1.1TCP/IP模型与OSI在我们的LWIP实验中PHY层LAN8720相当于物理层，STM32F407自带的MAC层LAN8720是低功耗的10/100M以太网PHY层，I/O引脚电压符合IEEE802.3-2005标准。LAN8720支持通过RMIIMAC10-BASE-T/100BASE-TX全双接方式(速度和双工模式)HPAuto-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的主要特点如下：支持RMIILAN8720上电或复位后就工作在主中断模式，当模式控制/状态寄存器(十进制地址为17)的ALTINT0LAN8720工作在主模式，当ALTINT1时工作在复用中断模式。我们的STM32F407开发板中并未用到中断功能，关于中断的具体用法可以参考LAN8720的29，30页。MAC层通过SMI总线对PHY进行读写操作，SMI可以控制32个PHY，通过不同的PHY地址来对不同的PHY操作。LAN8720通过设置RXER/PHYAD0引脚来设置其PHY址，也就是0X00。PHY如表1.1.3所示。我们STM32F407开发板使用的是REF_CLKOut模式。REF_CLKOutnINTSEL=REF_CLKIn1.1.3nINTSEL当工作在REF_CLKIn模式时，50MHzLAN8720的引脚上，如图为了降低成本，LAN872025MHzREF_CLK时钟。到要使用此功能时应工作在REF_CLKOut模式时。当工作在REF_CLOOut模式时REF_CLK的时钟源如图1.1.3所示。PHY是由IEEE802.3定义的，一般通过SMI对PHY进行管理和控制,也就是读写PHY内部寄存器。PHY50~3132PHY芯不讨论这种情况。IEEE802.3定义了0~15这16个寄存器的功能，16~31寄存器由制造商此处使用十进制表示：BCR(0)，BSR(1)，PHY特殊功能寄存器(31)这三个寄存器。位掉电（powerdown）981.1.4BCR我们配置LAN8720其实就是配置BCR寄存器，我们通过调用ST的以太网库的ETH_ReadPHYRegister和ETH_WritePHYRegister函数来完成对PHY寄存器的读写操作。在ST以太网库的stm32f4x7_eth.h中已经定义了BCR和BSR寄存器,代码如下:/**/**@defgroup*Register*/Register0/*!<TransceiverBasic1/*!<TransceiverBasicLAN8720初始化的中并没有看到我们直接操作PHY的寄存器，原因就在这里当我们调用ETH_Init()函数以后就会根据我们输入的参数配置LAN8720的相应寄存器。位类型0：不支持543211：检测到jabber01.1.5BSRBSR寄存器为LAN8720的状态寄存器，通过该寄存器的值我们可以得到当前的连接速度、双工状态和连接状态等功能。在ST以太网库中的ETH_Init函数通过PHY的BCRBSR位001：10BASE-T101：10BAST-T010：100BAST-TX速度。在ETH_Init函数中通过这3位的值来设置BCR寄存器的bit8和bit13。由于特殊功自己实际使用的PHY去修改，在stm32f4x7_eth_conf.h文件中定义，代码如下：/*/*PHY/*PHY复位延时#define /*PHY配置延时#define //PHY的状态寄存器,用户需要根据自己的来改变PHY_SR ((uint16_t)16)DP83848的PHY#define // //#define ((uint16_t)0x0004)DP83848PHY#define ((uint16_t)0x0004LAN8720PHY#define 站管理接口(SMI)允许应用程序通过2条线：时钟(MDC)和数据线(MDIO)任意PHY寄存器。该接口支持多达32个PHY。应用程序可以从32个PHY中选择一个PHY，然后从任意PHY32个寄存器中选择一个寄存器，发送控制数据或接收状态信息。任意给定时间内只能对一个PHY中的一个寄存器进行寻址。在MAC对PHY进行读写操作的时候，应参考手册(RM009)的824页。图1.1.7所示。图1.1.7STM32F407与PHY层连10Mbit/s2.5MHz100Mbit/s25MHz。10Mbit/s2.5MHz100Mbit/s25MHz。精简介质独立接口(RMII)10/100Mbit/sPHY间IEEE802.3u标准，MII16个数据和控制信号的引脚。RMII规范将引脚数减少为7个。STM32F407通过RMII接口与PHY层的连接如图1.1.8所示。因为RMII相比MII，其100Mbit/s的速度其时钟频率应为50MHz，而MII接口分别为2.5MHZ和25MHZ。我们的STM32F407开发板采用RMII接口连接LAN8720。图1.1.8STM32F407通过RMII与PHYLWIP是瑞典计算机(SICS)的AdamDunkels等开发的一个小型开源的TCP/IP协议栈。LWIP是轻量级IP协议，有无操作系统的支持都可以运行，LWIP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用，它只需十几KBRAM40KROM就可以运行，这使LWIP协议栈适合在的嵌入式系统中使用。目前LWIP的版本是1.4.1。本采用的就是1.4.1版本的LWIP。关于LWIP的详细信息大家可以去这个去查阅，LWIP的主要特性如下打开从官网上下来的LWIP1.4.1其中包括docsrc和test三个文件夹和5个其他文件。doc文件夹下包含了几个与协议栈使用相关的文本文档，doc文件夹里面有两个比较重要的文档:rawapi.txt和sys_arch.txtrawapi.txt告诉读者怎么使用raw/callbackAPI进行编程，sys_arch.txt包含了移植说明，在移植的时候会用到。srcLWIP的源码。testLWIP提供的一些测试程序，这里用不到。打开src源码文件夹，如图1.1.10所示。硬件设计LAN8720通过自协商确定自身的工作速度以及双工模式，通过串口打印MAC地址、IP地址、子网掩码和默认网关等信息。同时DS0提示程序正在运行。下半部分为RJ45(内置网络变压器)原理图。无操作系统LWIP移植在本节和后续所有有关LWIP的中需要使用到动态内存管理实验的知识，因此请读者务必了解动态内存管理实验，此只针对LWIP，不会对其他知识做讲解。开发指南实验14USMART实验。网 这两个文件，如图所示为我们 的两个文件。其中lwip-1.4.1.zip为LWIP的 源码，contrib-1.4.1.zip包含的一些中。目前的版本是1.4.1，本所有的实验均使用1.4.1版本的LWIP。因为STM32F407带有以太网MAC模块，因此ST也提供了以太网库，我们可以在ST官 界面如图所示。解压后为名为：STM32F4x7_ETH_LwIP_V1.1.0，我们已经将解压后的以太网库放到光盘中，在软件资料文件夹下的LWIP学习资料文件夹中。STSTM32F4x7_ETH_LwIP_V1.1.0Libraries文件夹下的STM32F4x7_ETH_Driver文件到我们基础工程的FWLIB文件夹下，如图添加STSTM32F4x7_ETH_Driver3个文件，stm32f4x7_eth.h、stm32f4x7_eth.c和stm32f4x7_eth_conf_temte.h。stm32f4x7_eth.h为头文件，这个很好理解，stm32f4x7_eth.c里面定义了一些关于操作PHY的信息，为了方便移植stm32f4x7_eth_conf_temte.h文件路径，添加完成后的基础工程如图所示。ST提供给我们的stm32f4x7_eth_conf.h文件只是一个参考文件，在这个文件是以DP83848定的修改，针对LAN8720修改后的stm32f4x7_eth_conf.h文件代码如下。#ifndef#ifndefSTM32F4x7_ETH_CONF_H#defineSTM32F4x7_ETH_CONF_H#include"stm32f4xx.h"#define #ifdefUSE_Delay#include"main.h" #define #defineETH_TX_BUF_SIZE #defineETH_RXBUFNB #define #ifdefUSE_Delay#define #define #defineETH_REG_WRITE_DELAY((uint32_t)0x #define #define #definePHY_SR //LAN8720的PHY状态寄存器地址#definePHY_SPEED_STATUS //LAN8720PHY速度状态值掩码#definePHY_DUPLEX_STATUS((uint16_t)0x00010) //LAN8720PHY连接状态值掩码在上面代码中我们定义了操作PHY时需要用到的延时配置，也定义了LAN8720的状态寄存器地址和LAN8720中的速度值、连接状态的掩码。通过LAN8720的状态寄存器并2)stm32f4x7_eth.c在stm32f4x7_eth.c文件中针对不同的平台定义了四个数组：Rx_Buff[]、Tx_Buff[]、DMARxDscrTab[]DMATxDscrTab[]RAM。我们在这里将这四个这样我们就可以使用外部SRAM，减少对STM32F407内部RAM的使用。STM32F4x7DMA描述符，STM32F407以太网模块中的接收/FIFODMADMA描述符ETH_DMARDLAR寄存器和ETH_DMATDLAR寄存器中。图展示了DMA描述符的两种结构：环形结构和结构，在ST提供的以太网驱 结2、一个DMA体定义了DMA描述符，ETH_DMADESCTypeDef结构体代码如下。typedeftypedef IO #ifdef}DMA描述符分为增强描述符和常规描述符，本中我们使用的是常规描述符，如果使符和增强描述符的区别大家可以参考STM32F4xx中文参考手册的865869页。STM32F407的描述符分为发送描述符和接收描述符，发送描述符和接收描述符都用ETH_DMADESCTypeDef这个结构体来定义，我们这里只以发送描述符(常规TxDMA描图来表示。常规TxDMA存器”并不是STM32F407STM32F4074增强TxDMA1增强TxDMA增强TxDMA增强TxDMATxDMA描述符，常规RxDMA描述符与之类似。同我们操个位的含意大家可以参考STM32F4xx中文参考手册的865页(RxDMA描述符在873页)。我们前面ST的以太网库stm32f4x7_eth.c中使用结构的DMA描述符，那么在以太网描述符结构体ETH_DMADESCTypeDef中Buffer1Addr就是缓冲区的地址，Buffer2NextDescAddr就是下一个描述符的地址，如图所示那样。 这两个数组是不是看起来有点眼熟，没错！这两个数组就是我们前面掉并且采用内存分配函数给其分配内存的4个数组中的其中两个。我们前面是由于它们占用RAM过大，我们ST以太网驱动库stm32f4x7_eth.c中我们采用的是DMA结构，但是 文件中有两个函数 ETH_DMARxDescChainInit()和uint8_tuint8_t这两个数组也是被我们掉采用内存分配函数给其分配内存的4个数组中的另外两个，RAM过大了，因为他们被用做数据RAM必然很大，大家也可以实际测量一下这两个数组的大小。在上面这四个数组中使用了四个宏定义：ETH_RXBUFNB、ETH_TXBUFNB、ETH_RX_BUF_SIZE和

IO IO IO IO STM32F407DMA描述符讲解就晚了，关于DMA描述符的详细内容大家可以参考STM32F4xx中文参考手册。lan8720.clan8720.hLAN8720和STM32F407MAC的驱动程序，大家在移植的时候将ETHERNET文件拷贝到自己的HARDWARE文件中，并且将lan8720.c添加到工程中。在这里我们还要使用到lan8720.c和stm32f4xx_syscfg.c文件后的工程如图所示。MACMAC和DMA 释放Rx_Buff[]、Tx_Buff[]、DMARxDscrTab[]lan8720.cu8u8{u8GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE);//使能GPIO时钟RMII接口//MAC和PHY之间使用RMIIGPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(GPIOAGPIO_PinSource1,GPIO_AF_ETH引脚复用到网络接口上GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_ETH);GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_ETH);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_ETH引脚复用到网络接口上GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_ETH);GPIO_PinAFConfig(GPIOC,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_ETH);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14;GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_ETH);GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource13,GPIO_AF_ETH);GPIO_PinAFConfig(GPIOG,GPIO_PinSource14,GPIO_AF_ETH);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure); //配置MAC及DMAreturn }的配置。配置完成后复位LAN8720DMA中断方式来接收数据，也可采用轮ETHERNET_NVICConfiguration()ETH_MACDMA_Config()DMA中断优先级、MAC以及DMA的配置，在这里DMA中断优先级设置为组2中最高优先级（这点！ETHERNET_NVICConfigurationDMA中断优先级，大家可u8u8{u8return} u8ETH_MACDMA_Config(void){u8//使能以太网MAC以及MAC接收和发送时钟RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Tx|RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Rx,ENABLE); = #ifdefCHECKSUM_BY_HARDWARETH_InitStructure.ETH_ChecksumOffload=ETH_ChecksumOffload_Enable; //开启丢弃TCP/IP错误帧 ETH_InitStructure.ETH_TxDMABurstLength=ETH_TxDMABurstLength_32Beat;ETH_InitStructure.ETH_DMAArbitrationETH_DMAArbitration_RoundRobin_RxTx_2_1; //配置ETH{}return}MACDMAMACDMAETH_InitETH_Init中有很ETH_StructInit函数来将网络配置为默认值，然后在根据我果调用ETH_Init()函数配置成功的话就开启了DMA总中断和DMA接收中断。void{void{{});//}00的时候就调用收中断标志位和DMA总中断标志位。ETH_Rx_Packet()函数是从以太网中接收数据，并将接收到的数据打包成一个FrameTypeDef类型的结构体返回，FrameTypeDefstm32f4x7_eth.h中有定义。前面讲过STM32F407的网络模块是将接收到的数据放到DMA描述符中的。所以在FrameTypeDef结构体中有一个指向DMA描述符的指针变量，ETH_Rx_Packet()函数代码如下。{u32framelength=0;{{}}}((DMARxDescToGet->StatusÐ_DMARxDesc_LS)!=(u32)RESET)&&((DMARxDescToGet->StatusÐ_DMARxDesc_FS)!=(u32)RESET)){//得到接收包帧长度(不包含4字节CRC)=}elseframelength=ETH_ERROR;//错误//为下一次buffer return}u8ETH_Tx_Packet(u16u8ETH_Tx_Packet(u16{ETH_ERROR;//错误,OWN位被设置了//设置最后一个和第一个位段置位(1个描述符传输一帧)//设置Tx描述符的OWN位,buffer重归ETHDMA{}//为下一次buffer发送设置下一个DMATx描述符returnETH_SUCCESS;} u8{ u8{Rx_Buff=mymalloc(SRAMIN,ETH_RX_BUF_SIZE*ETH_RXBUFNB);//申请内存Tx_Buff=mymalloc(SRAMIN,ETH_TX_BUF_SIZE*ETH_TXBUFNB);//申请内存{ return1;}return }和收中断服务函数ETH_IRQHandler()中调用了lwip_pkt_handle()函数，而这个函数没有在lan8720.c文件中定义，这个错误提示不用管，lwip_pkt_handle()函数后续会讲解。LWIPLWIP协议深LWIP协议栈使用pbuf结构体来描述协议栈使用中的数据包，pbuf结构体在pbuf.h中有定structstructpbuf void u16_t u16_t u8_t u8_t u16_tu16_tpayload：指向该pbuf的数据区的首地址，STM32F407内部网络模块接收到数据，并将数据提交给LWIP的时候，就是将数据在payload指定的区中。同样在发送数据的时候将payload所指向的区数据转给STM32F407的网络模块去发送。PBUF_RAMpbuf是通过内存堆分配得到的，PBUF_RAMpbufpayload并未指向数据区的起始地址，而是隔了一段区域，这段区域就是offset，在里面通常存放TCP报文首部，IP首部、以太网帧首部等等。PBUF_POOLpbuf，PBUF_POOL是通过内存池分配的到的，PBUF_POOL类型的pbufpbufpbuf的payload未指向数据区的起始位置，原因同PBUF_RAM一样，用来存放一些首部的，pbufpbuf结构体中payload字段就指向了数据区的起始位置。中有定义，定义如下，由于netif结构体比较大，这里只保留了一些比较重要的字段，具体的netif结构体定义请查阅netif.h文件。structnetifstructnetif*next;ip_addr_tip_addr;ip_addr_tnetmask;ip_addr_tgw;netif_input_fninput;

void*state; u16_t u8_t u8_tflags; charname[2]; u8_tnum; }有多个网络接口的话LWIPnetif结构体组成链表来管理这些网络接口。ipaddr，netmaskgwIP地址、子网掩码和默认网关。input：此字段为一个函数，这个函数将网卡接收到的数据交给IP层。outputIP层向接口发送一个数据包时调用此函数。这个函数通常linkoutputARP模块调用，完成网络数据的发送。上面说的etharp_outputIP数据包封装成以太网数据帧以后就会调用linkoutput函数将数据发送能，ARP使能等。本节中LWIP源码添加到我们的工程中，我们在工程中新建一个LWIP文件夹，贝到LWIP文件夹下，如图所示。.cLWIP源码中的头文件路径，头文件路径按照图所示添加，这时如果我们编译的话会有很多错误提示，这个不用管。1LWIPLWIParch文如果使用操作系统的话还有临界代码区保护等等，cc.h文件内容如下所示。typedeftypedeftypedeftypedeftypedef#define#defineSYS_ARCH_PROTECT(lev) #defineSYS_ARCH_UNPROTECT(lev) #define u32_t#define lev=#defineSYS_ARCH_UNPROTECT(lev) #ifdefined(ICCARM)#definePACK_STRUCT_BEGIN#definePACK_STRUCT_STRUCT#definePACK_STRUCT_END#define#elifdefined #definePACK_STRUCT_BEGIN #definePACK_STRUCT_STRUCT#definePACK_STRUCT_END#elifdefined(GNUC)#definePACK_STRUCT_STRUCT ((packed))#definePACK_STRUCT_END#elifdefined(TASKING)#definePACK_STRUCT_BEGIN#definePACK_STRUCT_STRUCT#definePACK_STRUCT_END#defineU16_F#defineU16_F"4d"#defineS16_F"4d"#defineX16_F"4x"#defineU32_F"8ld"#defineS32_F"8ld"#defineX32_F"8lx"#ifndefLWIP_ #defineLWIP_ do\ printf("Assertion\"%s\"failedatline%din%s\r\n",x,LINE,FILE);#ifndef #defineLWIP_ TFORM_DIAG(x)do{printfx;}while(0)#ifndefCPU_H #define#ifndefCPU_H #define perf.h是和系统测量与统计相关的文件，我们不使用任何的测量和统计，因此这个文件中#ifndef#ifndefPERF_H#define#definePERF_START//空定义#definePERF_STOP(x)//空定义sys_arch.h和sys_arch.c是在使用操作系统的时候才使用到的文件，在这里我们只是在为一个全局变量，用来为LWIP提供时钟，这个变量我们会在下面的移植中介绍。u32_tu32_t{return}加相应的头文件路径，如图所示。打开我们的网络实验1LWIP无操作系统移植实验的LWIP文件夹可以发现有一个lwip_app文件夹，将这个文件夹到自己工程中，lwip_app文件夹用来放我们以后所有实验的代码。在lwip_app下有一个m文件夹，这个文件中有 m.h和lwipopts.h这三个文件，m.c和m.h是将LWIP源码和前面的以太网驱动库结合起来的的文件，以后我们想要使用LWIP的什么功能的话就在这个文件中配置就行了。LWIP-APP分组，并将m.c文件添加到这个分组中并且添加相应的头文件路径，如图所示typedef{u8 u8 u8typedef{u8 u8 u8 u8 u8 vu8vu8 //0,未获取DHCP地址//1,进入DHCP//2,成功获取DHCP}MACIPIPDHCP状态这几个成员变量。在 m.c中定义了一个lwip_dev结构体类型变量lwipdev，m_default_ip_set(lwip_devvoidm_default_ip_set(lwip_devvoidlwip_pkt_handle(void)void {u32 //为ram_heap申请内存{ return}return}

m_default_ip_set()函数用来设置默认地址，我们前面提过lwip_dev MAC地址不会重复就行。IP地址、子网掩码、默认网关地址可以自行设置，这里我们设置IP地址为：0，子网掩码：，默认网关：。接下来要介绍的m_initLWIP内 {structnetif*Netif_Init_Flag;structip_addr structip_addr structip_addrgw; if(ETH_Mem_Malloc())return1; //LWIP#ifipaddr.addr=netmask.addr=printf("网卡en的MAC地址 printf("静 地 #ifLWIP_DHCP //如果使用DHCP的话 //DHCP标记为0dhcp_start(&lwip_netif);//开启DHCP服务{ }}1ETH_Mem_Malloc()和m_mem_malloc()这两个函数完成前面提到的那四个数组和内存堆ram_heap和内存池memp_memory的内存分配。初始化，LAN8720_Init()函数在LAN8720.c文件中，由ALIENTEK提供。3lwip_initLWIP的内核初始化，lwip_init()通过调用各个模块的初始化函函数、IPTCP等的初始化函数，lwip_init()init.c文件中，属于LWIP源码。 5、判断是否使用DHCP，如果使用DHCPDHCPIP地址、子网掩IP地址的话就用m_default_ip_se()函数设置的地址6、我们通过netif_add()函数来完成网卡的，netif_add()在netif.c文件中，此函数属于LWIP源码。netif_add()lwip_netif是我们定义的一个网络接口，这个函数除了使用上面说的IP地址，子网掩码和默认网关作为参数外，还使用了两个函数地址作为参数：ethernetif_init和ethernet_input，这两个函数地址会被赋值给netif结构体的相关字段，ethernetif_init()ALIENTEK提供，ethernet_input()etharp.c文件中，属于LWIP源码，是ARP层数据包输入函数。当程序中调用m_init()函数后，网卡就可以工作了。STM32F407内部网络模块接收数据。前面我们介绍过DMA中断服务函数ETH_IRQHandler()，在中断服务函数中我们调用lwip_pkt_handle()函数来接收数据，lwip_pkt_handle()函数代码如下。{}可以看出lwip_pkt_handle()函数其实只是对ethernetif_input()函数的简单封装，通过调用LWIP内核中有许多的周期性的定时器，相对应的定时处理函数也需要被周期性调用的，STM32F407定时器3提供这个系统时钟，定时器3定时周期为10ms，定时器3的中断服务函数如下，lwip_localtime是一个全局变量，在m.ctimer.c文件放关于定时器3的程序，然后将timer.c添加到HARDWARE组下面，并且添加相应的头文件路径。void{{} }LWIPTCP定时器、ARP定时器、IP如果使用DHCP的话还有DHCP定时器等等，我们可以将这些定时器封装在一个函数里面，然后周期性这个函数就行了，LWIP250msTCP5S处理处理。我们就根据这个要求来编写lwip_periodic_handle()函数，函数代码如下，最后我们只要lwip_periodic_handle()LWIP内核的定时处理函数的周期性调void{#if{TCPTimer= }{ARPTimer= }//500ms调用一次{DHCPfineTimer=lwip_localtime;{ }}{DHCPcoarseTimer=lwip_localtime;}}voidvoid{u32{case lwipdev.dhcpstatus=1;printf("正在查找DHCP服务器,请稍 case { { //DHCP获取到的子网掩码地址 {//使用静态IP地址 }}}default:}}当DHCP完成以后让dhcpstatus=2，表示DHCP成功。但是当DHCP重试次数大于并且使用静态IP地址。打开我们的网络实验1LWIP无操作系统移植实验，LWIP->lwip1.4.1->src->include->netif中我们会发现有个ethernetif.h文件，这个文件在LWIP源码中是不存在的，这个文件由ALIENTEK提供，将ethernetif.h文件到自己工程的相应位置，如图所示。LWIPLWIP底层LWIPLWIP的源码做出一点小的改动，下面我们就讲解如何修改LWIP源码。我们按路径：lwip-1.4.1->src->core可以发现在core文件下有一个sys.c文件，按路径lwip-1.4.1->src->include->lwipsys.h文件。sys.csys.h这两个文件和我们的SYSTEM文件中的sys.c和sys.h重名，因此LWIP中sys.c和sys.h改为lwip_sys.c和lwip_sys.h，然后在工程中将LWIP源码里面的#include“sys.h”代码也要改掉，更改为#include统移植实验中的ethernetif.c文件替代LWIP源码中的这个文件，在这个文件中有5个函数。 staticstaticerr_tlow_level_output(structnetif*netif,structpbuf*p)staticstructpbuf*low_level_input(structnetif*netif)符链表的初始化，硬件帧校验的开启并且打开以太网。low_level_init函数如下：由 {#ifdefnetif->mtu=1500;最大允许传输单元,允许该网卡广播和ARP功能//向STM32F4的MAC地址寄存器中写入MAC地址ETH_DMATxDescChainInit(DMATxDscrTab,Tx_BuffETH_TXBUFNB);#ifdef {}returnreturn}low_level_output函数用于发送数据，将LWIP的pbuf数据拷贝到这个缓冲区中，然后调用ETH_Tx_Packet函数将数据发送出去，low_level_output函数代码如下：staticstaticerr_tlow_level_output(structnetif*netif,structpbuf{u8intl=0;u8*buffer=(u8*)ETH_GetCurrentTxBuffer();{memcpy((u8_t*)&buffer[l],q->payload,q->len);} returnERR_OK;}staticstructpbuf*low_level_input(structnetif{structstaticstructpbuf*low_level_input(structnetif{structpbuf*p,*q;u16_tlen;intl=0;u8*buffer;p=buffer=(u8*)frame.buffer;//得到包数据地址{{}}//Rx描述符OWN位,buffer重归ETHDMA{}return}数主要是对low_level_input()函数做封装，然后将接收到的数据送入指定的网卡结构中。 {err_terr; {LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG,("ethernetif_input:IPinputerror\n")); p=}return}{#if returnERR_OK;}memp_memory，这两个是LWIP的内存来源。这两个分别在mem.cmemp.c中，我们将这两个数组改用ALIENTEK的内存分配函数对其进行内存分配。在mem.c文件中ram_heap数组注销掉，定义为指向u8_t的指针，如图所示。我们还要在memp.c文件中添加memp_get_memorysize()函数用来获取memp_memory数组的大小,memp_get_memorysize()函数代码如下。memp_memory我们会在m.c文件中使u32_tu32_t{u32_tlength=0;#defineLWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc)+((num)*\#include#includereturn}图 我们在其他地方有定义过的话那么在opt.h里面的定义不起作用了。所以我们可以新建一个.h的文件来裁剪和配置LWIP，我们前面提过在LWIP->lwip_app-> m下有一个lwipopts.h的文件，这个文件就是用来裁剪与配置lwipopts.h的，lwipopts.h配置代码如下。 #define#define#defineNO_SYS#define0 //不使用UCOS4#define //MEMP_NUM_PBUF:memp结构的pbuf数量,如果应用从ROM或者静态区发送大量数据#define //MEMP_NUM_UDP_PCB:UDP协议控制块(PCB)数量.每个活动的UDP"连接"需要一个PCB.#defineMEMP_NUM_UDP_PCB #define #define #define Pbuf选 //PBUF_POOL_SIZE:pbuf内存池个数.#definePBUF_POOL_SIZE //PBUF_POOL_BUFSIZE:每个pbuf内存池大小.#definePBUF_POOL_BUFSIZE TCP选 #define /*当TCP的数据段超出队列时的控制位,当设备的内存过小的时候此项应为0*/#defineTCP_QUEUE_OOSEQ (1500 //TCP_MSSMTUIPTCP#define ://(2*#define (2*#define /*----------ICMP选 #define /*----------DHCP选 //当使用DHCP时此位应该为1,LwIP0.5.1版本中没有DHCP服务.#defineLWIP_DHCP UDP选 #define #define /*----------Statistics //#ifdef#define #define #define #define #define //CHECKSUM_CHECK_TCP==0://CHECKSUM_CHECK_TCP==0:硬件检查输入的TCP#define #define CHECKSUM_GEN_UDP==1:软件生成UDOP#define #define #define #define //CHECKSUM_CHECK_TCP==1:软件检查输入的TCP#define #defineLWIP_NETCONN //LWIP_SOCKET==1:使能SocketAPI(要求使用sockets.c)#defineLWIP_SOCKET #define11//LWIP_SO_RCVTIMEO#definelwipopts.h中有很多的宏定义，每个宏定义后面已经给出了具体的解释，大需求来编写lwipopts.h里面的内容软件设计经过上面几节的讲解，LWIPmian.c文件来测试int{int{//LED LCD_ShowString(30,30,200,16,16,"ExplorerSTM32F4");LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"EthernetlwIPTest"); m_init())//lwip初始化{);//} #if {} {}}main函数中首先完成对外设的初始化，然后调用m_initLWIP，如获取地址失败的话将使用我们的默认的地址，最后我们在一个while循环中循环调用lwip_periodic_handle()函数。在main函数中我们要注意到不管是在等待DHCP完成还是DHCP成功后我们都要周期性调用lwip_periodic_handle()函数，因为在这个函数中周期性调用协议栈内核的一些定时函数以满足LWIP的内核要求。通过USMART组件就可以或者改写LAN8720内部寄存器的配置，这是非常好的一种调试stm32f4x7_eth.cPHYETH_ReadPHYRegister()和ETH_WritePHYRegister(),这两个函数添加到usmart_config.c1.4.1添加读写PHY函数(usmart_config.g文件中是没有使用，这两个Warning我们不用管他。1.5验以连接电脑RJ45RJ45接口上那么开发板就不能使用DHCPIP地址：0，子网掩脑的网络设置，步骤如下，此处以WIN7系统为例。1.5.3图1.5.4本地连接框图1.5.5本地连接属性IPIP地址在一个网络内！以后我们的实验都是连接到路由器上的，如果没有路由器的话都可以使用上面这种方法这种方法完成实验，只是不能使用DHCP服务。框关闭DHCP使用静态IP地址，完成后LCD显示如图1.5.7所示。1.5.7LCD1.5.8DHCP分配到的IP地址为：18，子网掩码为：。在电脑上开发板的IP地址，结果如图1.5.9所图1.5.9测调试助手(这里以我们的串口调试助手为例)打印出USMART支持的函数，如图1.5.10所示，从图中可以看出函数有6个函数，其中就有我们前面添加过的ETH_ReadPHYRegister()ETH_WritePHYRegister()这两个函数。ETH_ReadPHYRegister()函数测试，ETH_ReadPHYRegister()PHYaddress和地址为0X00，这里我们LAN8720的寄存器31也就是特殊功能寄存器，所以串口调试助0X1058。图1.5.11LAN8720寄存器31的bit2-4代表着网络的连接速度和双工状态，可以看出“110100M全双工连接，bit121LAN8720的其他寄存器，也可以使ETH_WritePHYRegister()函数改写某些寄存器的值。LWIPLWIPLWIPAPIrawAPI，raw编程难度很大，需LWIPLWIPLWIP使用非常重要，本章就讲解带有UCOS的LWIP移植。移植简介本章的移植是面无操作系统的基础上修改的，本章不讲解UCOS的移植，关于UCOS的移植请大家参考我们的《ALIENTEKSTM32F4UCOS使用》。我们只需要对lwipopts.h和m.c文件做简单修改，然后完成sys_arch.h和sys_arch.c这两个文件的编写。sys_arch.c要实现的宏定义和函数如表2.1.1所示。2.1.1hd2.1.1中可以看出，sys_arch.c中要实现的主要是与消息邮箱、信号量和创建进程有关sys_thread_new函数创建一个进程，因此这个函数必须实现，实现过程也是对UCOS中的进程创建函数做简单的封装。带操作系统LWIP移植#ifOS_CRITICAL_METHOD==1#define#define #defineSYS_ARCH_UNPROTECT(lev) #defineu32_t#define//UCOSII中退出A临界区，开中断lev=includes.h头文件(cc.h文件中我们lwipopts.h是用来裁剪和配置LWIP的，那么我们要使用操作系统的话就需要对LWIPlwipopts.h中的配置有点不同，本章中的#ifndef#ifndefLWIPOPTS_H #define #ifndef#undef#undef//当TCP的数据段超出队列时的控制位,当设备的内存过小的时候此项应为0#defineTCP_QUEUE_OOSEQ #undef #define #undef#define#undef #define52#defineSYS_LIGHTWEIGHT_PROT#defineNO_SYS #defineMEM_ALIGNMENT //使用4字节对齐模式#defineMEM_SIZE 16000//内存堆heap大小#define //MEMP_NUM_UDP_PCB:UDP协议控制块(PCB)数量.每个活动的UDP"连接"需要一个PCB#defineMEMP_NUM_UDP_PCB #define #define #define #define #define#define1#define //TCP分段,TCP_MSSMTUIPTCP (1500-#define ://最小为(2*#define (2*#define#define1#define1#define1#define#ifdefCHECKSUM_BY_HARDWARE#define #define #define #define #define //CHECKSUM_CHECK_TCP==0:硬件检查输入的TCP#defineCHECKSUM_CHECK_TCP #define CHECKSUM_GEN_UDP==1:软件生成UDOP#define #define #define #define#define1#define #define#define1LWIP_SOCKET==1:使能SicketAPI( #define #define#defineDEFAULT_UDP_RECVMBOX_SIZE#defineDEFAULT_THREAD_STACKSIZE#defineLWIP_DEBUG#define01、因为我们要使用UCOSII系统，所以NO_SYS02LWIP3、如果使用NETCONNLWIP_NETCONN1上面只是我们列举的一小部分配置，使用UCOS的话还需要很多的配置，具体配置大家参考我们的lwipopts.h文件。这里就不一一解释了。sys_arch.h4中数据类型：sys_sem_t、sys_mutex_t、sys_mbox_tsys_thread_t。分别为信号量、互斥信号这里不能直接使用UCOS的消息邮箱，使用的是消息队列，移植的时候我们需要自己定义在LWIP中使用的邮箱类型结构体，sys_arch.h文件代码如下。#ifndef#ifndefARCH_SYS_ARCH_H#defineARCH_SYS_ARCH_H#include<includes.h>#include"arch/cc.h"#include#defineSYS_ARCH_EXT#define#defineSYS_ARCH_EXTextern#define#definetypedefstruct }TQ_DESCR, typedefPQ_DESCR typedefINT8Usys_thread_t; 移植手册sys_arch.txt，相关代码如下。 err_tsys_mbox_new(sys_mbox_t*mbox,int{(*mbox)=mymalloc(SRAMIN,sizeof(TQ_DESCR));//为消息邮箱申请内存 //清除mbox的内存{if((*mbox)->pQ!=NULL)returnERR_OK;{ return }}elsereturn }void (sys_mbox_t*{u8_t }{//msgmsg等于pvNullPointer} {//msgmsg等于pvNullPointerif((OSQPost((*mbox)->pQ,msg))!=OS_ERR_NONE)returnERR_MEM;returnERR_OK;} {u8_tu32_tucos_timeout,timeout_new;void*temp;{//转换为节拍数,UCOS延时使用的是节拍数,而LWIPms}elseucos_timeout=//请求消息队列,等待时限为ucos_timeout{if(temp==(void*)&pvNullPointer)*msg=NULL;else*msg=temp;} {if(timeout_new>timeout)timeout_new=timeout_new-timeout;elsetimeout_new=0xffffffff-timeout+timeout_new;timeout=timeout_new*1000/OS_TICKS_PER_SEC+1;}return}{}} {u8_tucErr;intOS_Q_DATAq_data;ucErr=OSQQuery(m_box->pQ,&q_data);returnret;}{}这里我们对sys_arch_mbox_fetch()函数做一下简单的讲解，根据LWIP协议栈要求当sys_arch_mbox_fetch()timeout0时需要我们返回等待消息所使用的时间(ms)，UCOSIIOSQPend()函数并没有这个功能，因此需要我们自行实现。因为在timeoutUCOS使用的节拍数。为了记录等待消息时用的此最后要将这个系统节拍数转化为ms，并返回该值。如果等待消息超时的话就直接返回 err_tsys_sem_new(sys_sem_t*sem,u8_t{u8_tif(*sem==NULL)returnERR_MEM;OSEventNameSet(*sem,"LWIPSem",&err);LWIP_ASSERT("OSSemCreate",*sem!=NULL);returnERR_OK;} ,{u8_tu32_tucos_timeout,timeout_new; {//转换为节拍数,UCOS延时使用的是节拍数,而LWIPmsucos_timeout=(timeout*OS_TICKS_PER_SEC)/1000;if(ucos_timeout<1)ucos_timeout=}elseucos_timeout=0;timeout=OSTimeGet();{timeout_new=if(timeout_new>=timeout)timeout_new=timeout_new-timeout;elsetimeout_new=0xffffffff-timeout+timeout_new;}return}{} {u8_tucErr;*sem=} {OS_SEM_DATA}{}sys_arch_sem_wait函数为等待信号量函数，和sys_arch_mbox_fetch()函数一样，sys_arch_sem_wait()函数也要返回待信号量所用的时间，这里我们的处理方法和在有操作系统的支持下，LWIPsys_thread_new函数来创建一个内核进程处理协调用创建tcpip内核线程，如果要创建其他任务一定要使用UCOS的OSTaskCreate()函数!sys_thread_new代码如下。sys_thread_tsys_thread_new(constchar*name,lwip_thread_fnthread,void*arg,intstacksize,int{{{ //创建TCPIP内核任务 }return}然后将其转换为LWIP使用的ms，并返回这个时间值。 m.c文m.c文件基本与前面介绍的不带操作系统相同，只有 DHCP的3个函数不同， {structnetif*Netif_Init_Flag;structip_addr structip_addr structip_addrgw; if(ETH_Mem_Malloc())return1; #ifipaddr.addr=netmask.addr=printf("printf("网卡en的MAC地址 { }}化函数tcpip_init()和netif_add()函数。在无操作系统中使lwip_init()函数来初LWIP内核，在这里使用了tcpip_init()来初始化LWIP内核，我们查看tcpip_init()函数可以看出其实在tcpip_init()lwip_init()netif_add()函数，与前面不同的是，这里将netif_add函数最后一个参数改为函数tcpip_input()。 m.c文件中我们把DHCP作为一个任务来处理，当DHCP任务执行完成后就删除掉这个任务。关于DHCP有三个函数： m_dhcp_creat、m_dhcp_delete和lwip_dhcp_task。前两个函数比较好理解，就是建立和删除DHCP任{u32ip=0,netmask=0,gw=0; printf("正在查找DHCP服务器,请稍 {printf("正在获取地址..\r\n"); { printf("网卡en的MAC地址 //DHCP获取到的子网掩码地址 printf("网卡en的MAC地址 }}}lwipdevdhcpstatusDHCP的处理状态。当表示DHCP失败，并且使用静态IP地址。注意最后在DHCP任务执行完成后调用m_dhcp_delete()函数删除DHCPUCOSIII+LWIP2.2.1小节中的UCOSII+LWIP的移植类似，最主要的区别就是文sys_arch.csys_arch.h2.2.1小节的基础上来完成UCOSIII+LWIP的移植。移植所使用的模板工程就使用“网络实验2LWIP带UCOSII里LWIP中的cpu.h文件名字修改为lwip_cpu.h，直接在模板工程中修改。文件路径为：LWIP->arch->cpu.h，如图所示：UCOSIII系统。方法很简单，将《STM32F407UCOSUCOSIII移植例程中的UCOSIII文件夹过来。完成以后如图所示：添加UCOSIII向工程中添加UCOSIII UCOSIIIUCOSIIAPIsys_arch.csys_arch.h这两个也要做相应的修改，修改后的sys_arch.h文件如下：#ifndef#ifndefARCH_SYS_ARCH_H#defineARCH_SYS_ARCH_H#include<includes.h>#include#include#defineSYS_ARCH_EXT#define#define//typedef typedefOS_MUTEX typedefOS_Q typedefCPU_INT08U#define/*lwIPincludes.*/#include"lwip/debug.h"#include"lwip/def.h"#include#define/*lwIPincludes.*/#include"lwip/debug.h"#include"lwip/def.h"#include"lwip/lwip_sys.h"#include"lwip/mem.h"#include"includes.h"#include"delay.h"#include"arch/sys_arch.h"#include"malloc.h"#include"os_cfg_app.h"//在本函数中把NULL变成一个常量指针0Xffffffffconstvoid*constpvNullPointermem_ptr_t*)0xffffffff; err_tsys_mbox_new(sys_mbox_t*mbox,int{OS_ERR (CPU_CHAR*)"LWIPQuiue", if(err==OS_ERR_NONE)returnERR_OK;return}void (sys_mbox_t*{OS_ERR#ifOS_CFG_Q_FLUSH_EN>0uOSQDel((OS_Q*(OS_OPT }{OS_ERRerr; { if(err==OS_ERR_NONE)break;延时}} {OS_ERR//当msg为空时msg等于pvNullPointer指向的值 if(err!=OS_ERR_NONE)returnERR_MEM;returnERR_OK;} {OS_ERRerr;u32_tucos_timeout,timeout_new;void*temp;{//转换为节拍数,UCOS延时使用的是节拍数,而LWIPmsif(ucos_timeout<1)ucos_timeout=1;//至少1个节拍}elseucos_timeout= (OS_MSG_SIZE*)&size, {if(temp==(void*)&pvNullPointer)*msgNULL;else} {if(timeout_new>=timeout)timeout_new=timeout_new-timeout;elsetimeout_new=0xfffffff