HAL 库开发笔记 - 以太网通信（LwIP） 🚧

以下是基于 反客 STM32F407 主控核心板 与 DP83848 以太网 PHY 模块 的教程。

硬件

DP83848 接口为 RMII，DP83848 可支持 10M/100M 的线速，板载 50MHz 无源晶振。

STM32 主控	DP83848 模块
ETH_REF_CLK	PA1
ETH_MDIO	PA2
ETH_MDC	PC1
ETH_CRS_DV	PA7
ETH_RXD0	PC4
ETH_RXD1	PC5
ETH_TX_EN	PB11
ETH_TXD0	PB12
ETH_TXD1	PB13

软件

CubeMX 内配置

RCC：HSE 选择外部晶振
SYS
- DEBUG：SW
GPIO
- PA15：USER_BTN, Input, Pull-up
- PC13：LED_GREEN, Output Push Pull, level High
- PC14：LED_BLUE, Output Push Pull, level High
- PC15：LED_RED, Output Push Pull, level High
ETH
- Mode：RMII
- Advanced Parameters
  - PHY：DP83848_PHY_ADDRESS
LWIP
- Key Options
  - 勾选 Show Advanced Parameters
  - 确保 LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK 为 Enable（一般默认）
  - xLWIP_LOOPIF_MULTICAST：Enabled
  - xLWIP_MULTICAST_TX_OPTIONS：Enabled
  - xLWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK：Enabled
  - xLWIP_NETIF_EXT_STATUS_CALLBACK：Enabled
  - xLWIP_SO_RCVBUF：Enabled
- Genetal Settings
  - xLWIP_IGMP：Enabled

时钟树配置：按照板载晶振（此板为 8M）配置。

添加功能代码

main.c

/* USER CODE BEGIN PV */
extern struct netif gnetif;
/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN 0 */
void ethernetif_notify_conn_changed(struct netif *netif) {
    /* NOTE : This is function could be implemented in user file
     when the callback is needed,
     */
    if (netif_is_link_up(netif)) {
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_GPIO_WritePin(LED_RED_GPIO_Port, LED_RED_Pin, GPIO_PIN_SET);
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GREEN_GPIO_Port, LED_GREEN_Pin, GPIO_PIN_SET);
        HAL_GPIO_WritePin(LED_RED_GPIO_Port, LED_RED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    }
}
/* USER CODE END 0 */

/* USER CODE BEGIN 2 */
ethernetif_notify_conn_changed(&gnetif);
/* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN 3 */
MX_LWIP_Process();
}
/* USER CODE END 3 */

lwip.c

/* USER CODE BEGIN 4_3 */
ethernetif_set_link(&gnetif);
if (netif_is_link_up(&gnetif) && !netif_is_up(&gnetif)) {
    netif_set_up(&gnetif);
    dhcp_start(&gnetif);
}
/* USER CODE END 4_3 */

调试

查看连接到此电脑的设备 IP：arp -a
通过插拔确定 STM32 的 IP 地址
ping [ip 地址] (-t)
热插拔网线会出现 传输失败，常见故障，稍等即可自动重新建立连接。

参考与致谢

STM32 HAL Ethernet initialization

原文地址：https://wiki-power.com/
本篇文章受 CC BY-NC-SA 4.0 协议保护，转载请注明出处。

本篇基于自研 RobotCtrl 开发套件，单片机内核为 STM32F407ZET6，以太网 PHY 芯片为 LAN8720A，原理图及详细介绍请见 [**RobotCtrl - STM32 通用开发套件**](https://wiki-power.com/RobotCtrl-STM32%E9%80%9A%E7%94%A8%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%A5%97%E4%BB%B6)。

LwIP 是 轻型（Light Weight）IP 协议，不管有没有操作系统的支持，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 KB 的 RAM 和 40K 左右的 ROM 就可以运行，这使 LwIP 协议栈适合在低端的嵌入式系统中使用。

LwIP 提供了三种编程接口，分别为 RAW/Callback API、NETCONN API、SOCKETAPI。它们的易用性从左到右依次提高，而执行效率从左到右依次降低。可以权衡利弊选择适合自己的 API 进行开发。在本文中，使用 Raw API，调用以下的函数：

| API 函数       | 说明                                     |
| -------------- | ---------------------------------------- |
| udp_new        | 创建新的 UDP PCB                         |
| udp_remove     | 移除 UDP PCB 并释放相关资源              |
| udp_bind       | UDP PCB 与本地 IP 地址和端口绑定         |
| udp_connect    | 建立 UDP PCB 远程 IP 地址和端口          |
| udp_disconnect | 移除 UDP PCB 远程 IP 和端口              |
| udp_send       | 发送 UDP 数据                            |
| udp_recv       | 注册回调函数，当收到新数据报时即对其调用 |

## CubeMX 内配置

1. 在 `RCC` 页面内为 HSE 选择外部晶振。
2. 在 `ETH` 页面内配置 PHY 模式为`RMII`，并配置以下参数：
   1. 在 `Parameter Setting` 标签页下，将 `PHY Address` 配置为 `0`（根据 PHYAD0 管脚配置决定的）。
   2. 在 `Advanced Parameter` 标签页下，根据 LAN8720A 的芯片手册，将 `PHY special control/status register Offset` 配置为 `31`； `PHY Speed mask` 配置为 `0x0004`； `PHY Duplex mask` 配置为 `0x0010`。
3. 在 `LWIP` 页面内开启使能，并配置以下参数：
   1. 在 `General Settings` 标签页下，将 `LWIP_DHCP (DHCP Module)` 配置为 `Disabled`（使用静态 IP）； `IP_ADDRESS` 配置为 `192.168.001.100`； `NETMASK_ADDRESS` 配置为 `255.255.255.000`；`GATEWAY_ADDRESS` 配置为 `192.168.001.001`；`LWIP_UDP (UDP Module)` 和 `LWIP_TCP (TCP Module)` 配置为 `Enabled`。

## 参考与致谢

- [LwIP TCP/IP stack demonstration for STM32F4x7 microcontrollers (AN3966)](https://www.st.com/en/embedded-software/stsw-stm32070.html)
- [Developing applications on STM32Cube with LwIP TCP/IP stack (UM1713)](https://www.st.com/resource/en/user_manual/um1713-developing-applications-on-stm32cube-with-lwip-tcpip-stack-stmicroelectronics.pdf)
- [54zorb/stm32-lwip](https://github.com/54zorb/stm32-lwip)

> 原文地址：<https://wiki-power.com/>
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