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【实战经验】从零开始使用 CubeMX 创建以太网工程  

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zero99 发布时间:2016-12-19 13:28
前言
5 f+ q7 N) \0 l! J( E3 n5 u在前面一篇文章中,介绍了如何使用CubeMX来建立一个简单的TCPEchoserver工程。但是在新建CubeMX项目时,是通过直接选择ST的开发板的方式实现的。对于大多数实际的开发场景,可能并不是在ST的开发板上进行的,所以在这篇文章中,我将介绍如何从零开始建立一个以太网工程。2 @( T# `, a! _0 G5 b
今年ST推出的Nucleo-144板子上集成了以太网接口,所以在本文中,将以STM32F746-Nucelo板为例,通过CubeMXv4.18来新建一个TCPEchoserver的程序。
9 e) J0 l6 t  X5 ^( u# C

! ?/ O9 ]+ F7 S) O1 e
用CubeMX建立基于STM32F746-Nucleo的工程
# H( ?) \( c4 o. E用CubeMX进行初始化配置
6 L! ?' x% ]4 \' z2 C3 C这回我们直接选择STM32F746-Nucleo板上对应的芯片STM32F746ZGT6U,而不是选择STM32F746-Nucleo板。, D; `: K7 a# P. E9 ?) K6 ~
1. 新建一个Project,在向导中选择STM32F746ZGT6U。
31.jpg $ E! f6 D2 v4 g# ?7 r8 s
这个时候我们看到的还是一个空的工程。如下图:
32.jpg % I* \3 z1 L! e% e. l0 b& v) h
2.外设使能,引脚配置
' r: j3 j$ P$ ?6 a: v# Z2.1以太网外设引脚配置
/ Q2 ?3 t4 M1 c' WNucleo-144板上用的PHY LAN8742A,RMII接口。在Cubemx中使能ETH外设,选择RMII接口。Cubemx会自动配置对应的以太网接口。如下图:
33.jpg
' I8 R, o; s( N* |STM32的很多引脚都有复用功能,同一个功能也可以remap到不同的引脚。所以这里要记得将CubeMX自动配置的引脚和实际电路中使用的引脚进行对比,保证是一致的。1 Q4 J6 \, J( S+ g  w/ f
从UM1974中可以找到Nucleo-144板上以太网引脚分配表。对比这张表格和CubeMX的默认配置,会发现PB11,PB12引脚在STM32F746-Nucleo板中没有用做以太网的接口,而是用作其他用途了。
' u* R4 n+ m* c- C" hSTM32F746-Nucleo上的引脚分配:
34.jpg / G/ M6 I% k: a  l# ~( P
CubeMX的默认分配:
35.jpg
9 D9 A6 M& N" B- _2 g# A在Cubemx中修改引脚配置:
修改方法见下图,用同样的方法配置PG11和PG13。配置PG11和PG13后,对应PB11和PB12会自动清除之前的配置,以免冲突。
36.jpg + H1 C" a( W3 L: y3 ^: g
到现在位置,已经将所有的GPIO口都配置好了。
! W0 G  M1 g7 {/ k" N! k在Configuration页面中,还可以看到所有配置的GPIO。并可以做进一步的配置,这里就先用默认的设置。
37.jpg
7 c% m" r! Q7 y, i! L, ^2.2使能LwIP协议栈. F/ Y4 k# v) \! z$ O
在这个工程内,我们会用到LwIP协议栈,所以还需要在这一页的Middlewares部分将LWIP勾选上。之后就可以在Configuration页面对LWIP协议栈进行配置了。
38.jpg
# d0 ]5 k) l6 n2 W: t9 B2 A( b7 E; N& E
3.时钟配置
  \% W" i  d) R/ {接下来进行时钟配置。CubeMX默认系统时钟16MHz,但以太网外设需要至少25MHz的系统时钟,所以这里会看到Clock Configuration页面显示
38.1.jpg & `; }& i2 N$ V! @& E! x/ ~, M* h
打开Clock Configuration页面会自动跳出一个提示框,可以选择让CubeMX来帮你自动调整时钟配置,也可以自己手动进行调整。这里,我选择让CubeMX自动配置,CubeMX会自动将时钟配成216MHz。
39.jpg & x: E8 L( z+ x9 S, B
4. 配置以太网参数
: ~2 r* [7 p/ l; t; v" e, {; m( d
在Parameter Settings页面,可以配置MAC地址,PHY的地址,是否进行自动协商等。
1 k- F. k. K+ w: G4 o这里,我们设置了MAC地址为本地地址02 :00 :0 :00 :00 :00。LAN8742a的PHY地址由上电时PHYAD0的状态决定。根据STM32F746-Nucleo板的原理图,设置PHY地址为0。: M5 V* C3 M' R# A) d
41.jpg
2 j  A8 V4 R8 y% b接收数据的模式有轮询和中断两种方式,中断方式需要和操作系统一起使用,这里我们没有使用任何操作系统,所以在RX Mode这一项只能选择Polling Mode。
8 ]7 i/ c( u0 T& N2 z  [最后一项是”TX IP Header Checksum Computation”,STM32的MAC控制器可以在发送数据时自动添加IP数据报的checksum,如果需要这项功能,就将这一项设置为“By hardware”
6 K( f9 n# O# A% c在Advanced Parameters页,可以根据所用的PHY修改寄存器的地址和一些MASK的设置。因为STM32F746的两款开发板上用的都是PHY LAN8742A,所以CubeMX中默认的配置是以LAN8742A为例进行设置的。所以这里,我们不需要做任何修改就可以直接用。但如果是其他的PHY,可以在PHY这一项选择“user PHY”,然后根据所用PHY的数据手册,配置下面的参数,对于部分无法通过CubeMX进行配置的参数,需要手动的修改代码。将有冲突的地方删除,或者添加某个功能。, x! a( X* d4 \/ ^& ~
Advanced Parameters页分为三个部分:
! @6 O; e* o- K; @· External PHY Configuration 。复位延时,读/写超时的参数设置. Z9 Z% a( \3 B( ^7 ^
· Common :External PHY Configuration。PHY的基础寄存器配置,这部分寄存器对于大部分PHY都是相同或类似的。
( Z- A" a1 P  z) D$ Q· Extended :External PHY Configuration。 PHY的扩展寄存器配置,这部分对于每个PHY都是不一样的。如果是使用非CubeMX默认的PHY,这部分内容需要特别注意。
42.jpg
& i' \1 ?0 B6 P2 C& }: T/ {4. 修改LWIP的参数* q; E* L: g' _  P5 B9 M
配置好以太网的参数后,点击OK,回到CubeMX的配置界面。选择LWIP继续进行参数配置。
43.jpg & {; @  p! I; R5 u; v
首先是GeneralSettings页面,在这里我们可以看到LWIP的版本号。配置IP地址信息,可以选择通过DHCP的方式动态分配IP,也可以分配一个静态的IP地址。这里,我们选择配置静态的IP地址192.168.0.10,子网掩码255.255.255.0,网关192.168.0.1。ICMP协议打开,因为我们用的是TCP协议,所以把UDP协议关掉。) n/ i/ V3 @, G
不用担心不知道每项参数是做什么用的,选择每一项参数后都会在窗口的底部显示该项参数的解释。
44.png ) Z  r0 I. \% y+ r- D6 _
在Key Options这一页里,有更多的参数可以配置。关于接收/发送内存的配置也是在这里。选择右上方的“Show Advanced Parameters”后,还有更多的参数配置项。这里,我们也可以不做修改,使用默认值。CubeMX中每个参数项的名称和代码中的名称相同,这样也方便了在代码中进行查找。
45.jpg   L1 I, C- L3 y# w3 g+ n; p
到此为止,我们在CubeMX中需要做的配置就全部完成了。选择Project——>Generate Code,生成初始的工程。
46.jpg

9 v( ^& ?$ e- b0 _7 ~6 b添加用户代码
  _& B7 u/ t: k用IAR打开前面已经生成好的工程。我们还需要两步就可以完成一个简单的TCP EchoServer程序了。% [% @; z/ K4 q0 i6 O  E% k
1.新建tcp_echoserver.c文件,在tcp_echoserver.c里要做下面这几件事情:3 o9 b) y/ x4 J# V
1)新建一个tcp_echoserver_pcb(调用tcp_new函数);
3 [( z% f: d3 e- I# G3 `2)将新建的tcp_echoserver_pcb与要监听的端口绑定(调用tcp_bind函数)
1 p* ]% R2 S5 o- }+ ?3)转成监听状态(调用tcp_listen函数)
8 X9 U4 L& {4 T7 v9 e; ]  a4)注册回调函数tcp_echoserver_accept,当有新连接建立后会调用该函数(调用tcp_accept函数)1 B+ {& A0 x3 }) E- t
5)注册回调函数tcp_echoserver_recv,当该连接接收到数据后会调用该函数(调用tcp_recv函数)
8 v8 |, L/ A; U! w6)完成tcp_echoserver_recv函数,在该函数内,将收到的数据再发出去。
8 P+ A7 q# A3 I2 P! {需要注意,本文的目的是示例如何用CubeMX建立一个简单的TCP EchoServer程序,所以考虑的都是最基本简单的情况。比如,在回发数据部分,我们假设Client发来的数据都在一个Pbuf的大小以内。
$ M7 }. x$ V2 z完成tcp_echoserver.c后,将其加入到工程项目中。
47.png

& ]" g- x- g6 t/ O6 Z' k% {7 P& |2. 在main函数中添加tcp_echoserver_init(),在while(1)中添加MX_LWIP_Process()查询接收数据。记得要将代码加在/*USER CODE BEGIN*/和/*USER CODE END*/之间,这样才不会在下次用CubeMX生成代码时被覆盖掉。
48.jpg 8 S/ e4 V( W1 x2 U1 b
一个简单的TCP Echoserver程序就完成了。
( {6 N1 W/ b+ x
测试结果
3 t. o8 L/ j( ~! q我们来看一看ping测试和TCP测试工具的结果1 B, O/ ]$ s( g% D0 n
1. 通过电脑(192.168.0.11)ping STM32F746-Nucleo板(192.168.0.10)
49.jpg
2 L/ F; q: x0 |0 [( `2.通过TCP测试工具模拟客户端,向STM32F746-Nucleo板发一串数据。
50.jpg
8 Q! h( ^/ R. U# p" d% @8 Z6 C& F6 [" W4 F& r
5 s4 Y+ B: ^6 v' L; j

6 v. o( u2 F" W3 v3 z, y9 Y( d测试结果说明我们刚刚建立的TCP EchoServer程序已经能正常工作了。
/ z& a& C; j* b

) ?+ \$ ^2 I) S! m# k
STM32CubeMX下载地址:
STM8CubeMX下载地址:
8 B. g+ x2 M. H+ h* a8 O

; @. I) @5 H3 X. x
* [5 Y3 ]2 ]* e2 C9 H! v/ Z

5 h) t# V# P; w

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参与人数 1 ST金币 +1 收起 理由
sqmonkey-139632 + 1 赞一个!

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1 收藏 11 评论26 发布时间:2016-12-19 13:28

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26个回答
群星闪烁 回答时间:2017-7-22 17:33:54
抱歉,问题解决掉了,按照您上面的步骤生成的代码是没有问题的,至于PHY的寄存器偏移值及MASK,在此次这样配置下是无所谓的,用默认值即可。这些寄存器的值是用于检测连接参数及连接状态的,此次没有用到这些功能。& b1 `5 W& ]% r* i
之前的问题,是我没有配置PD3,这儿引脚为PHY的引脚复位,现在一切正常。谢谢

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参与人数 1ST金币 +5 收起 理由
zero99 + 5 谢谢支持

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群星闪烁 回答时间:2017-7-22 12:39:19
您好楼主,根据您的这个帖子及近期的以太网培训,在学习以太网。用您上面的步骤发现在现在的cubemx版本V4.21.0中有一些配置页面不同,我用的是原子的F407的板子,PHY是LAN8720A,比对LAN8742A与LAN8720A两者的数据手册,发现寄存器是完全兼容的,按照上面的流程配置CUBEMX生成工程后,能得到IP地址,但是无法PING通。且CUBEMX 在PHY status register Offset 中有错误,数据手册上的寄存器偏移值为31,但是Cubemx给出的是0X10,且掩码也错误。 QQ截图20170722123726.png
8 h$ C% t/ {# B+ P$ _' L2 m而且 Rx mode  只能选择 Polling mode  不能选择中断,原子的例子里面是采用中断的。% Z' {, Y: G, {7 ]0 H
想请问下我是什么地方没注意?或者最新Cubemx哪里需要配置?  谢谢2 F$ w- C7 l# ^3 ^# y
sqmonkey-139632 回答时间:2017-12-27 16:06:26
我用的F207,PHY用的RTL8201BL,MII接口,按照楼主的顺序一直弄下来,只发现PHY的100MLED灯亮了,ping不通。想问下,这种方式是不是不需要自己去修改定时器相关的代码了,LWIP在MX的配置下就应该把相关的定时器配置好了吧。& w7 o5 v; ~' [, V

) Y/ O& I8 A8 L  {8 l9 f另外,楼主所用的PHY和我用的在寄存器上没啥大的区别,因为在PHY configuration配置界面里面,能改的寄存器就是0x00,0x01,0x10,其他参数不是寄存器相关的吧?所以这个配置界面里面只有PHY地址不一样,我的地址是0X1F,其他都一样,但就是ping不通。
$ n3 m9 L8 t' E
5 |, H! X% t8 S& P麻烦楼主指点一二啊。
jackten 回答时间:2016-12-19 14:38:35
谢谢分享                                 
Paderboy 回答时间:2016-12-19 15:26:23
学习。。学习;;;
霹雳之火 回答时间:2016-12-19 16:31:04
cubeMX配置功能真的好强大
datouren 回答时间:2017-2-15 10:10:02
不赖  不赖
netlhx 回答时间:2017-6-8 19:23:53
小破出品,必属精品!
斜阳 回答时间:2017-6-8 19:24:30
我来学习lwip了
epochal 回答时间:2017-6-9 07:17:08
学习学习,谢谢版主!
队长shiwo 回答时间:2017-7-20 09:36:41
破总,有LAN8742A手册的吗
zero99 回答时间:2017-7-20 18:01:59
队长shiwo 发表于 2017-7-20 09:36
/ v( n4 K7 Z  ^& [; k# i$ X- y破总,有LAN8742A手册的吗

' J/ R. U0 C0 K! k. D是ST MCU吗  怎么没听过
zero99 回答时间:2017-7-20 18:02:24
netlhx 发表于 2017-6-8 19:23
4 ~/ d, H" d: U  g小破出品,必属精品!

) ]- q5 ~  A$ ]! F& D% y岂敢岂敢,特别是在N神面前
队长shiwo 回答时间:2017-7-20 20:25:03
zero99 发表于 2017-7-20 18:01) h, L9 D1 U6 P6 |  v
是ST MCU吗  怎么没听过

5 ]: T: i- v" d' }, P不是,是stm32nucleo板的PHY,我搜到的都是微芯的,不知道是不是,IC上的丝印不是微芯的商标的
epochal 回答时间:2017-7-20 20:37:42
学习了!
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