【程序】STM32F107VC单片机驱动DP83848以太网PHY芯片,移植lwip 2.1.2协议栈,并加入网线热插拔检测的功能(HAL库)
发布日期:2021-06-29 10:16:55 浏览次数:3 分类:技术文章

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Keil5工程下载地址:(提取码:694k)

开发板:

杜邦线传输高速数字信号容易出错,所以在用面包板搭建开发环境时,最好使用25MHz时钟的MII接口。如果要用50MHz的RMII接口,那么杜邦线必须要非常非常短,否则时钟信号一旦失真,就无法收发数据!

如果DP83848的运行时钟是由单片机的PA8 MCO引脚输出的,那么DP83848的复位引脚一定要接一个下拉电阻。当单片机没有启动的时候,这个下拉电阻会使DP83848处于复位状态。因为单片机没有运行的时候,DP83848没有时钟信号,如果此时DP83848没有处于复位状态,将会对电路产生很大的影响!比如启动时单片机的串口输出会乱码。

网口的灯不要接反了,黄灯接LED_ACT,绿灯接LED_LINK。插了网线后,正常情况下是黄灯闪烁,绿灯常亮。

程序里面的USE_MII宏决定了是使用MII接口还是RMII接口。ETH_REMAP宏决定了是否重映射ETH引脚。

#define ETH_REMAP 1#define USE_MII 0

DP83848的复位引脚接到PB15上(带外部下拉电阻),中断引脚接到PB14上(带外部上拉电阻)。

【电路连线】

【示例PCB文件】

链接:(提取码:627e)

【代码讲解】

程序里面使用的lwip2.1.2除了下面几个文件是修改过的以外,其余的都是官网的原始文件:

修改的文件:ethernetif.c(修改前的原始文件位于contrib-2.1.0.zip)
添加的文件:arch/cc.h lwipopts.h
(lwip 2.0.3版本中的ethernetif.c文件位于lwip-2.0.3.zip压缩包的src/netif文件夹下。而lwip 2.1.0~2.1.2版本中的ethernetif.c文件则被移动到了contrib-2.1.0.zip压缩包的examples/ethernetif文件夹里面了, 里面有一些细微的修改)

系统时钟的配置是在clock_init函数里面完成的:

// 配置系统和总线时钟void clock_init(void){  HAL_StatusTypeDef status;  RCC_ClkInitTypeDef clk = {0};  RCC_OscInitTypeDef osc = {0};  osc.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;  osc.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV5;  osc.HSEState = RCC_HSE_ON;  osc.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;  osc.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;  osc.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;  osc.PLL2.HSEPrediv2Value = RCC_HSE_PREDIV2_DIV5;  osc.PLL2.PLL2MUL = RCC_PLL2_MUL8;  osc.PLL2.PLL2State = RCC_PLL2_ON;  osc.Prediv1Source = RCC_PREDIV1_SOURCE_PLL2;  status = HAL_RCC_OscConfig(&osc);  assert_param(status == HAL_OK);    // ADC时钟不能超过14MHz, 所以需要6分频, 72MHz经过分频后是12MHz  __HAL_RCC_ADC_CONFIG(RCC_ADCPCLK2_DIV6);    // 配置AHB和APB2总线时钟为72MHz, APB1总线时钟为36MHz  clk.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;  clk.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;  clk.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;  clk.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;  clk.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;  HAL_RCC_ClockConfig(&clk, FLASH_LATENCY_2);}

该函数将系统时钟配置为72MHz:AHB和APB2时钟为72MHz,APB1时钟为36MHz。

初始化DP83848的函数是DP83848_Init,该函数是在netif_add添加网卡时调用的,调用关系如下:

main -> net_config -> netif_add(或netif_add_noaddr) -> ethernetif_init -> low_level_init -> DP83848_Init

其中,low_level_init函数的代码如下:

/** * In this function, the hardware should be initialized. * Called from ethernetif_init(). * * @param netif the already initialized lwip network interface structure *        for this ethernetif */static voidlow_level_init(struct netif *netif){  //struct ethernetif *ethernetif = netif->state;  int ret;  /* set MAC hardware address length */  netif->hwaddr_len = ETHARP_HWADDR_LEN;  /* set MAC hardware address */  ret = DP83848_Init();  DP83848_GetMACAddress(netif->hwaddr);  printf("MAC address: %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X\n", netif->hwaddr[0], netif->hwaddr[1], netif->hwaddr[2], netif->hwaddr[3], netif->hwaddr[4], netif->hwaddr[5]);  /* maximum transfer unit */  netif->mtu = 1500;  /* device capabilities */  /* don't set NETIF_FLAG_ETHARP if this device is not an ethernet one */  netif->flags = NETIF_FLAG_BROADCAST | NETIF_FLAG_ETHARP | NETIF_FLAG_MLD6; // 这里MLD6是启用IPv6多播  if (ret == 0)    netif->flags |= NETIF_FLAG_LINK_UP; // 只有插了网线, 才设置这个标志#if LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD  /*   * For hardware/netifs that implement MAC filtering.   * All-nodes link-local is handled by default, so we must let the hardware know   * to allow multicast packets in.   * Should set mld_mac_filter previously. */  if (netif->mld_mac_filter != NULL) {    ip6_addr_t ip6_allnodes_ll;    ip6_addr_set_allnodes_linklocal(&ip6_allnodes_ll);    netif->mld_mac_filter(netif, &ip6_allnodes_ll, NETIF_ADD_MAC_FILTER);  }#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD */  /* Do whatever else is needed to initialize interface. */}

在这个函数里面,调用了DP83848_Init初始化网口。如果此时板子是插了网线的,那么函数返回0,没有插网线时返回-1。接着调用DP83848_GetMACAddress将网卡地址(在程序中由STM32单片机的器件ID生成)告诉lwip。接下来,如果插了网线(ret==0),则设置NETIF_FLAG_LINK_UP标志,告诉lwip网卡现在有网,这个操作和netif_set_link_up是等价的。NETIF_FLAG_MLD6表示启用IPv6多播功能,IPv6的运行依赖于多播,不打开多播的话IPv6是不能正常工作的。

接下来看看DP83848_Init函数:

int DP83848_Init(void){  uint32_t uid;  ETH_MACInitTypeDef macconf = {0};  GPIO_InitTypeDef gpio;  HAL_StatusTypeDef status;  RCC_PLLI2SInitTypeDef plli2s;    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();    // PA2: MDIO, PA8: MCO  gpio.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  gpio.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_8;  gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio);    // PB11: TX_EN, PB12~13: TXD0~1  gpio.Pin = GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_13;  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio);    // PC1: MDC  gpio.Pin = GPIO_PIN_1;  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &gpio);  #if ETH_REMAP  __HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();  __HAL_AFIO_REMAP_ETH_ENABLE();#endif#if USE_MII  // PB8: TXD3  gpio.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;  gpio.Pin = GPIO_PIN_8;  gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio);    // PC2: TXD2  gpio.Pin = GPIO_PIN_2;  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &gpio);#else  // 必须在打开ETH的三个时钟前选择好RMII接口  __HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();  __HAL_AFIO_ETH_RMII();#endif    // PB15: RESET_N (必须接外部下拉电阻, 否则单片机启动时串口会乱码)  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET); // 保证DP83848处于复位状态  gpio.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  gpio.Pin = GPIO_PIN_15;  gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpio);    // MCO给DP83848提供25MHz或50MHz的时钟  plli2s.HSEPrediv2Value = RCC_HSE_PREDIV2_DIV5;  plli2s.PLLI2SMUL = RCC_PLLI2S_MUL10;  HAL_RCCEx_EnablePLLI2S(&plli2s);#if USE_MII  HAL_RCC_MCOConfig(RCC_MCO, RCC_MCO1SOURCE_PLL3CLK_DIV2, RCC_MCODIV_1);#else  HAL_RCC_MCOConfig(RCC_MCO, RCC_MCO1SOURCE_PLL3CLK, RCC_MCODIV_1);#endif  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET); // 时钟启动后, 才能撤销DP83848复位信号    // 根据器件ID生成MAC地址  uid = HAL_GetUIDw0() + HAL_GetUIDw1() + HAL_GetUIDw2();  memcpy(dp83848_mac + 3, &uid, 3);    // 初始化ETH  __HAL_RCC_ETHMAC_CLK_ENABLE();  __HAL_RCC_ETHMACRX_CLK_ENABLE();  __HAL_RCC_ETHMACTX_CLK_ENABLE();    heth.Instance = ETH;  heth.Init.AutoNegotiation = ETH_AUTONEGOTIATION_ENABLE; // 打开网络模式自动协商  heth.Init.ChecksumMode = ETH_CHECKSUM_BY_SOFTWARE;  heth.Init.MACAddr = dp83848_mac;#if USE_MII  heth.Init.MediaInterface = ETH_MEDIA_INTERFACE_MII;#else  heth.Init.MediaInterface = ETH_MEDIA_INTERFACE_RMII;#endif  heth.Init.PhyAddress = DP83848_PHY_ADDRESS;  heth.Init.RxMode = ETH_RXPOLLING_MODE;  status = HAL_ETH_Init(&heth); // 一旦执行这个初始化函数, 所有的寄存器都会恢复默认值    HAL_ETH_WritePHYRegister(&heth, PHY_MICR, PHY_MICR_INT_OE | PHY_MICR_INT_EN); // 打开中断输出  HAL_ETH_WritePHYRegister(&heth, PHY_MISR, PHY_MISR_LINK_INT_EN); // 打开链路状态中断    macconf.BroadcastFramesReception = ETH_BROADCASTFRAMESRECEPTION_ENABLE;  macconf.MulticastFramesFilter = ETH_MULTICASTFRAMESFILTER_NONE; // 要使用IPv6, 必须要能接收多播帧  macconf.PassControlFrames = ETH_PASSCONTROLFRAMES_BLOCKALL;  HAL_ETH_ConfigMAC(&heth, &macconf);    HAL_ETH_DMARxDescListInit(&heth, dp83848_rx, dp83848_rxbuf[0], ETH_RXBUFNB);  HAL_ETH_DMATxDescListInit(&heth, dp83848_tx, dp83848_txbuf[0], ETH_TXBUFNB);    if (status != HAL_OK)  {    printf("Failed to start ETH!\n"); // 一般是因为网线没有插    return -1;  }    HAL_ETH_Start(&heth);  return 0;}

在这个函数中,首先配置好ETH的GPIO引脚,然后用HAL_RCC_MCOConfig函数配置MCO时钟。时钟启用前,DP83848必须一直处于复位状态(PB15=0),否则将导致串口乱码。时钟启用后,才能撤销DP83848的复位信号(PB15=1)。还有很重要的一点,就是RMII接口的选择(__HAL_AFIO_ETH_RMII)必须在ETH时钟启用前(__HAL_RCC_ETHMAC_CLK_ENABLE)完成,否则将不能生效,导致后面数据包无法收发!基于这一点原因,后面的heth.Init.MediaInterface = ETH_MEDIA_INTERFACE_RMII实际上是没有作用的,但是却又不能不写。

DP83848本身没有MAC地址(网卡地址),所以需要我们自己生成一个MAC地址,同时告诉STM32 ETH和lwip协议栈。这里的生成方式是,前三位固定为00:80:E1,后三位由STM32的3个32位器件ID值(HAL_GetUIDw0~2)相加生成。特别注意的是,网卡的MAC地址必须为单播地址(第一个字节为偶数),绝对不可以设置一个多播MAC地址(第一个字节为奇数),否则在很多路由器上不能正常通信

接着调用HAL_ETH_Init函数初始化ETH。这里面heth.Init.AutoNegotiation = ETH_AUTONEGOTIATION_ENABLE这句话很重要,这是开启自动协商功能,自动协商网络参数(全双工/半双工,10M或100M速率)。如果没有打开这个,那么可能会因为网络配置不正确而无法收发数据包!如果此时插了网线,那么HAL_ETH_Init返回HAL_OK,如果没有插网线则返回HAL_ERROR或HAL_TIMEOUT。

然后,调用HAL_ETH_WritePHYRegister函数写DP83848的寄存器,打开中断输出,插拔网线时能产生外部中断。

HAL_ETH_ConfigMAC函数配置MAC,开启多播和广播。必须要打开多播才能ping通IPv6地址,必须要打开广播才能ping通IPv4地址。
HAL_ETH_DMARxDescListInit和HAL_ETH_DMATxDescListInit函数用于初始化接收和发送缓冲区,网卡收到的数据都是保存在这些缓冲区里面的。

HAL_ETH_Start的作用是开启发送和接收。这里要注意的是,如果没有插网线,HAL_ETH_Init的返回值不为HAL_OK,就不需要打开发送和接收,函数直接返回-1,后面在初始化lwip时就不会设置NETIF_FLAG_LINK_UP标志位。插了网线之后,再由DP83848_Restart函数调用HAL_ETH_Start打开收发功能。

到这里为止,lwip就初始化完成了。由net_config配置网卡的IPv4和IPv6地址。

static void net_config(int use_dhcp){  ip4_addr_t ipaddr, netmask, gw;    if (use_dhcp)    netif_add_noaddr(&netif_dp83848, NULL, ethernetif_init, netif_input);  else  {    IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 137, 20);    IP4_ADDR(&netmask, 255, 255, 255, 0);    IP4_ADDR(&gw, 192, 168, 137, 1);    netif_add(&netif_dp83848, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL, ethernetif_init, netif_input);  }  netif_set_default(&netif_dp83848);  netif_set_up(&netif_dp83848);    if (use_dhcp)    dhcp_start(&netif_dp83848);    netif_create_ip6_linklocal_address(&netif_dp83848, 1);  printf("IPv6 link-local address: %s\n", ipaddr_ntoa(netif_ip_addr6(&netif_dp83848, 0)));  netif_set_ip6_autoconfig_enabled((struct netif *)(uintptr_t)&netif_dp83848, 1);}

当参数use_dhcp为0时,为固定IP地址、子网掩码和网关,当use_dhcp为1时,则通过DHCP获取。这里只需要执行dhcp_start就不用管了,插拔网线后,只要调用了netif_set_link_up/down函数,那么lwip自己会调用dhcp_network_changed函数重新通过DHCP获取地址。另外,判断DHCP是否获取到IP地址的函数是dhcp_supplied_address函数。

netif_create_ip6_linklocal_address函数创建网卡的IPv6本地链路地址(即fe80开头的地址),netif_set_ip6_autoconfig_enabled是通过SLAAC协议获取IPv6地址。这里进行(struct netif *)(uintptr_t)强制类型转换,仅仅是为了避免Keil编译器的警告,没有实际作用。
这里再强调一下,网卡必须要启用广播,IPv4才能正常工作。必须要启用多播,IPv6才能正常工作。

接下来看下main函数的主循环:

while (1){  if (DP83848_GetITStatus())  {    HAL_ETH_ReadPHYRegister(&heth, PHY_MISR, &status);    printf("DP83848 interrupt occurred! status=%#x\n", status);    if (status & PHY_LINK_INTERRUPT)    {      // 这里必须要多读几次      HAL_ETH_ReadPHYRegister(&heth, PHY_BSR, &value);      HAL_ETH_ReadPHYRegister(&heth, PHY_BSR, &value);            if (value & PHY_LINKED_STATUS)      {        if (!netif_is_link_up(&netif_dp83848))        {          printf("Link is up!\n");          DP83848_Restart();          netif_set_link_up(&netif_dp83848);        }      }      else      {        printf("Link is down!\n");        DP83848_Stop();        netif_set_link_down(&netif_dp83848);      }    }  }    if (__HAL_ETH_DMA_GET_FLAG(&heth, ETH_DMA_FLAG_R) != RESET)  {    __HAL_ETH_DMA_CLEAR_FLAG(&heth, ETH_DMA_FLAG_R);    while (HAL_ETH_GetReceivedFrame(&heth) == HAL_OK)      ethernetif_input(&netif_dp83848);  }    display_ip();    sys_check_timeouts();}

主循环中,if (DP83848_GetITStatus())判断是否产生了DP83848中断,如果有中断就处理中断。

if (__HAL_ETH_DMA_GET_FLAG(&heth, ETH_DMA_FLAG_R) != RESET)判断是否收到了网卡数据,如果收到了网卡数据,则交给lwip处理。
display_ip是我们自己实现的IP地址显示函数,当DHCP获取到IPv4地址后,以及SLAAC获取到IPv6地址后,将地址通过串口打印出来。显示IP地址的代码如下:

// 显示DHCP分配的IP地址static void display_ip(void){  const ip_addr_t *addr;  static uint8_t ip_displayed = 0;  static uint8_t ip6_displayed = 0;  int i, dns = 0;    if (dhcp_supplied_address(&netif_dp83848))  {    if (ip_displayed == 0)    {      ip_displayed = 1;            printf("DHCP supplied address!\n");      printf("IP address: %s\n", ipaddr_ntoa(&netif_dp83848.ip_addr));      printf("Subnet mask: %s\n", ipaddr_ntoa(&netif_dp83848.netmask));      printf("Default gateway: %s\n", ipaddr_ntoa(&netif_dp83848.gw));      dns = 1;    }  }  else    ip_displayed = 0;    for (i = 1; i < LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES; i++) // 0号地址是本地链路地址, 不需要显示  {    if (ip6_addr_isvalid(netif_ip6_addr_state(&netif_dp83848, i)))    {      if ((ip6_displayed & _BV(i)) == 0)      {        ip6_displayed |= _BV(i);        printf("IPv6 address %d: %s\n", i, ipaddr_ntoa(netif_ip_addr6(&netif_dp83848, i)));        dns = 1;      }    }    else      ip6_displayed &= ~_BV(i);  }    // 显示DNS服务器地址  // 在lwip中, IPv4 DHCP和IPv6 SLAAC获取到的DNS地址会互相覆盖  if (dns)  {    addr = dns_getserver(0);    if (ip_addr_isany(addr))      return;    printf("DNS Server: %s", ipaddr_ntoa(addr));        addr = dns_getserver(1);    if (!ip_addr_isany(addr))      printf(" %s", ipaddr_ntoa(addr));        printf("\n");  }}

sys_check_timeouts函数是lwip内部的定时处理,必须在主循环中调用这个函数。

DP83848_GetITStatus()根据PB14是否为低电平来判断是否产生了中断,如果产生了就处理中断。读取PHY_MISR寄存器看看产生了哪些中断。如果板子上没有将DP83848的INT中断引脚接到单片机上,那么可以通过一直轮询PHY_MISR寄存器是否不为0,来判断是否产生了中断。当PHY_MISR寄存器的PHY_LINK_INTERRUPT位为1时,表明产生了网线插拔中断。读取PHY_BSR寄存器两次判断是插了网线还是拔了网线。必须要读取两次,读取一次是不行的。如果PHY_BSR寄存器的PHY_LINKED_STATUS位为1,则说明是插了网线,此时调用DP83848_Restart打开ETH收发功能,然后netif_set_link_up告诉lwip现在网卡有网了。为了防止DP83848_Restart函数重复调用,这里加了一个netif_is_link_up判断。

DP83848_Restart函数的实现如下:

void DP83848_Restart(void){  uint32_t value;    // 只要打开了自动协商功能, 插上网线后就能自动开始协商, 不需要软件写寄存器来触发  do  {    HAL_ETH_ReadPHYRegister(&heth, PHY_BSR, &value);  } while ((value & PHY_AUTONEGO_COMPLETE) == 0);    // 读取自动协商结果, 并写入STM32的ETH寄存器  HAL_ETH_ReadPHYRegister(&heth, PHY_SR, &value);  if (value & PHY_DUPLEX_STATUS)    heth.Init.DuplexMode = ETH_MODE_FULLDUPLEX;  else    heth.Init.DuplexMode = ETH_MODE_HALFDUPLEX;  if (value & PHY_SPEED_STATUS)    heth.Init.Speed = ETH_SPEED_10M;  else    heth.Init.Speed = ETH_SPEED_100M;  HAL_ETH_ConfigMAC(&heth, NULL);  HAL_ETH_Start(&heth);  printf("ETH is restarted!\n");}

这里同样要进行自动协商。由于我们最开始调用HAL_ETH_Init打开了自动协商功能,所以这里就不需要再打开了,插上网线后DP83848就会自己开始协商,我们只需要等待自动协商完毕,读取PHY_SR寄存器获取网络参数,然后HAL_ETH_ConfigMAC配置一下STM32 ETH的网络参数(第二个参数必须为NULL才行),HAL_ETH_Start使能收发就行了。

网线拔掉时,只需要调用HAL_ETH_Stop函数,然后调用netif_set_link_down函数告诉lwip现在网卡没网了就行。

void DP83848_Stop(void){  HAL_ETH_Stop(&heth);  printf("ETH is stopped!\n");}

最后,我们来看一下数据包的收发。底层处理数据包发送的函数是low_level_output函数,处理数据包接收的函数是low_level_input函数,这是移植lwip时最重要的两个函数。

首先看数据包的发送:

static err_tlow_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p){  err_t err = ERR_OK;  //struct ethernetif *ethernetif = netif->state;  struct pbuf *q;  uint32_t i = 0;  //initiate transfer();#if ETH_PAD_SIZE  pbuf_remove_header(p, ETH_PAD_SIZE); /* drop the padding word */#endif    printf("[Send] len=%u", p->tot_len);  if (p->tot_len > ETH_TX_BUF_SIZE || !netif_is_link_up(netif))  {    printf(" (failed)\n");    err = ERR_IF;    goto end;  }  else    printf("\n");  while (heth.TxDesc->Status & ETH_DMATXDESC_OWN);    for (q = p; q != NULL; q = q->next) {    /* Send the data from the pbuf to the interface, one pbuf at a       time. The size of the data in each pbuf is kept in the ->len       variable. */    //send data from(q->payload, q->len);    memcpy((uint8_t *)heth.TxDesc->Buffer1Addr + i, q->payload, q->len);    i += q->len;  }  //signal that packet should be sent();  HAL_ETH_TransmitFrame(&heth, p->tot_len);  MIB2_STATS_NETIF_ADD(netif, ifoutoctets, p->tot_len);  if (((u8_t *)p->payload)[0] & 1) {    /* broadcast or multicast packet*/    MIB2_STATS_NETIF_INC(netif, ifoutnucastpkts);  } else {    /* unicast packet */    MIB2_STATS_NETIF_INC(netif, ifoutucastpkts);  }  /* increase ifoutdiscards or ifouterrors on error */end:#if ETH_PAD_SIZE  pbuf_add_header(p, ETH_PAD_SIZE); /* reclaim the padding word */#endif  if (err == ERR_OK)    LINK_STATS_INC(link.xmit);  else    MIB2_STATS_NETIF_INC(netif, ifouterrors);  return err;}

发送前先做判断,如果发送的数据量大于缓冲区的大小(p->tot_len > ETH_TX_BUF_SIZE),或者网口没网(!netif_is_link_up(netif)),就返回错误。然后用while循环等待缓冲区可用(while (heth.TxDesc->Status & ETH_DMATXDESC_OWN)),再用for循环将pbuf里面的数据拷贝到发送缓冲区heth.TxDesc->Buffer1Addr中。最后调用HAL_ETH_TransmitFrame函数将数据包发送出去,发送的长度为p->tot_len。

再看看数据包的接收:

最开始main函数的主循环中,HAL_ETH_GetReceivedFrame接收了一个数据包后,调用ethernetif_input函数,这个函数又跳转到了low_level_input里面去了。

static struct pbuf *low_level_input(struct netif *netif){  //struct ethernetif *ethernetif = netif->state;  struct pbuf *p, *q;  u16_t len;  uint32_t i = 0;  ETH_DMADescTypeDef *desc;  /* Obtain the size of the packet and put it into the "len"     variable. */  len = heth.RxFrameInfos.length;  printf("[Recv] len=%u\n", len);#if ETH_PAD_SIZE  len += ETH_PAD_SIZE; /* allow room for Ethernet padding */#endif  /* We allocate a pbuf chain of pbufs from the pool. */  p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, len, PBUF_POOL);  if (p != NULL) {#if ETH_PAD_SIZE    pbuf_remove_header(p, ETH_PAD_SIZE); /* drop the padding word */#endif    /* We iterate over the pbuf chain until we have read the entire     * packet into the pbuf. */    for (q = p; q != NULL; q = q->next) {      /* Read enough bytes to fill this pbuf in the chain. The       * available data in the pbuf is given by the q->len       * variable.       * This does not necessarily have to be a memcpy, you can also preallocate       * pbufs for a DMA-enabled MAC and after receiving truncate it to the       * actually received size. In this case, ensure the tot_len member of the       * pbuf is the sum of the chained pbuf len members.       */      //read data into(q->payload, q->len);      memcpy(q->payload, (uint8_t *)heth.RxFrameInfos.FSRxDesc->Buffer1Addr + i, q->len);      i += q->len;    }    //acknowledge that packet has been read();    MIB2_STATS_NETIF_ADD(netif, ifinoctets, p->tot_len);    if (((u8_t *)p->payload)[0] & 1) {      /* broadcast or multicast packet*/      MIB2_STATS_NETIF_INC(netif, ifinnucastpkts);    } else {      /* unicast packet*/      MIB2_STATS_NETIF_INC(netif, ifinucastpkts);    }#if ETH_PAD_SIZE    pbuf_add_header(p, ETH_PAD_SIZE); /* reclaim the padding word */#endif    LINK_STATS_INC(link.recv);  } else {    //drop packet();    LINK_STATS_INC(link.memerr);    LINK_STATS_INC(link.drop);    MIB2_STATS_NETIF_INC(netif, ifindiscards);  }    // 确认收到数据  desc = heth.RxFrameInfos.FSRxDesc;  for (i = 0; i < heth.RxFrameInfos.SegCount; i++)  {    desc->Status |= ETH_DMARXDESC_OWN;    desc = (ETH_DMADescTypeDef *)(desc->Buffer2NextDescAddr);  }  heth.RxFrameInfos.SegCount = 0;    if (__HAL_ETH_DMA_GET_FLAG(&heth, ETH_DMA_FLAG_RBU) != RESET)  {    printf("Receive buffer unavailable!\n");    __HAL_ETH_DMA_CLEAR_FLAG(&heth, ETH_DMA_FLAG_RBU);    WRITE_REG(heth.Instance->DMARPDR, 0);  }  return p;}

此函数将接收缓冲区heth.RxFrameInfos.FSRxDesc->Buffer1Addr中的数据复制到pbuf里面去,复制完了之后要释放接收缓冲区,将该数据包占用的缓冲区还给DMA(置位ETH_DMARXDESC_OWN)。而且还必须将heth.RxFrameInfos.SegCount清零,这一步很关键,否则接收后续数据包会出问题。最后,判断ETH_DMA_FLAG_RBU标志位,检查之前是否因缓冲区满了导致了接收停止,如果接收已停止,则对DMARPDR寄存器写0,恢复接收。这个操作没有封装成HAL库函数,所以必须直接写寄存器完成。

【程序运行结果】

开机时如果插了网线,串口的输出如下:

STM32F107VC DP83848SystemCoreClock=72000000MAC address: 00:80:E1:CD:9E:1A[Send] len=350IPv6 link-local address: FE80::280:E1FF:FECD:9E1ADP83848 interrupt occurred! status=0x2c20[Send] len=86[Send] len=78[Send] len=62[Recv] len=590[Send] len=350[Send] len=86[Recv] len=60[Recv] len=590[Send] len=42[Send] len=42[Send] len=86[Send] len=42[Recv] len=60[Recv] len=60[Recv] len=60[Recv] len=60[Recv] len=90[Recv] len=142[Send] len=86[Recv] len=142[Recv] len=86[Recv] len=90[Send] len=42DHCP supplied address!IP address: 192.168.1.3Subnet mask: 255.255.255.0Default gateway: 192.168.1.1DNS Server: FE80::1[Recv] len=90[Send] len=42[Recv] len=60[Send] len=70[Send] len=42[Send] len=78[Send] len=42IPv6 address 1: 240E:398:394:7C60:280:E1FF:FECD:9E1ADNS Server: FE80::1[Send] len=86[Recv] len=90[Recv] len=60[Send] len=42

能够获取到IPv4和IPv6地址,以及DNS服务器的地址。

拔掉网线再重新插入,能产生网线插拔中断,然后DHCP也能重新获取IP地址:

[Recv] len=60[Recv] len=60[Recv] len=60DP83848 interrupt occurred! status=0x2820Link is down!ETH is stopped!DP83848 interrupt occurred! status=0x2c20Link is up!ETH is restarted![Send] len=350[Send] len=42[Recv] len=590DHCP supplied address!IP address: 192.168.1.3Subnet mask: 255.255.255.0Default gateway: 192.168.1.1DNS Server: 192.168.1.1[Recv] len=60

如果开机的时候没有插网线,则ETH初始化失败,之后重新插了网线之后,也能正常通信,并获取到IP地址:

STM32F107VC DP83848SystemCoreClock=72000000Failed to start ETH!MAC address: 00:80:E1:CD:9E:1AIPv6 link-local address: FE80::280:E1FF:FECD:9E1ADP83848 interrupt occurred! status=0x2c20Link is up!ETH is restarted![Send] len=350[Recv] len=590[Send] len=350[Recv] len=60[Recv] len=590[Send] len=42[Send] len=42[Recv] len=60[Recv] len=60[Send] len=42[Send] len=86[Send] len=78[Send] len=62[Send] len=42[Send] len=86DHCP supplied address!IP address: 192.168.1.3Subnet mask: 255.255.255.0Default gateway: 192.168.1.1DNS Server: 192.168.1.1[Recv] len=60[Recv] len=60[Recv] len=60[Recv] len=60[Recv] len=90[Send] len=42[Recv] len=60[Send] len=70[Recv] len=142[Send] len=78[Recv] len=86[Recv] len=142[Recv] len=60[Send] len=42[Send] len=78[Send] len=86[Recv] len=60[Send] len=42[Send] len=86IPv6 address 1: 240E:398:394:7C60:280:E1FF:FECD:9E1ADNS Server: FE80::1[Recv] len=102[Recv] len=122[Recv] len=102[Recv] len=122[Send] len=42

电脑可以ping通板子的IPv4地址和IPv6地址,以及NetBIOS计算机名:

电脑可以通过IPv4和IPv6地址,以及NetBIOS计算机名,访问板子上的网页服务器:

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路过,博主的博客真漂亮。。
[***.116.15.85]2024年04月02日 18时37分32秒