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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
! Z! ^# S, [) @; A9 s* L, j* \7 o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。: i  y! ]! e8 o: S) D9 x2 S" _
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。
+ C: `( m7 c! u1 p

% C* a' C6 ]7 I1 M  Y+ }
用CubeMX建立基于STM32F746-Nucleo的工程1 J% Y% Q5 [! O5 Z( f) E$ `" g/ j
用CubeMX进行初始化配置
4 C4 j/ R- X  }) x7 `5 X% K4 a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。
: M7 h5 l. f# m; _- P1. 新建一个Project,在向导中选择STM32F746ZGT6U。
31.jpg
) X& {$ i4 {3 S8 M' R
这个时候我们看到的还是一个空的工程。如下图:
32.jpg
# }, t( v: }- y# J. k+ c. N2.外设使能,引脚配置4 o' g" v/ E9 P2 E
2.1以太网外设引脚配置! x2 e# S& v. V! d* ?$ _! X
Nucleo-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 + Q  T4 G- h' h
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。0 G7 }! V  ]7 e) C3 E( ~/ s
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。
8 K. u3 H6 R' T4 tSTM32F746-Nucleo上的引脚分配:
34.jpg ( l; d3 K! g+ z5 n6 y6 |, h
CubeMX的默认分配:
35.jpg
" }+ ?2 {  i; L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 & l' H  a" j4 U" s
到现在位置,已经将所有的GPIO口都配置好了。. H( s/ q  j( i+ J
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 & ?( E+ G7 j1 F( v
2.2使能LwIP协议栈8 C) x- e. {" r7 ~
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 $ W3 G% [5 I$ R

- u7 P5 k& ?5 h9 h. S" T3.时钟配置- M; V) [8 q; J0 a
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   j$ T9 e: j9 x2 i; E7 C3 w! e
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
2 @( {  p7 H' j7 e( D" T# A4. 配置以太网参数

) G6 M! @3 L! e" k5 P0 ^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。# ^, U0 q5 L6 d( F
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。
$ Z: W9 `4 m8 L; M
41.jpg - P" l, m' A" c: v8 t/ V
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。
4 z% B6 n- X' ^' V1 _- ]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”  P+ W# a' C9 k+ v& ^) [' I# h
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。
0 v( h* t8 w2 S% j; j" {1 yAdvanced Parameters页分为三个部分:& c; b2 Z: f  V
· External PHY Configuration 。复位延时,读/写超时的参数设置
$ K4 ?; ^9 y: k; c  F# l· 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。* i+ c5 j+ }# g( B$ w
· 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
5 w7 Y. Z" x6 l3 G* D. C1 P+ y1 s4. 修改LWIP的参数
8 e9 w3 {2 U! t% d4 ~4 \3 G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
# a1 {8 g( M( d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。% K7 ?0 l4 a. f
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
5 Z7 y! u) y' g' w7 |3 K1 g7 |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 ) r% z' m% _* e6 ^0 T" b
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

" }. ^* L3 ~: x. i添加用户代码
3 Y8 t$ n, K. `* ?" W- V. l& S4 \2 r7 R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。
( n  L  p; S2 Q+ C! C1.新建tcp_echoserver.c文件,在tcp_echoserver.c里要做下面这几件事情:2 i; N, p/ I. V9 I/ o
1)新建一个tcp_echoserver_pcb(调用tcp_new函数);
+ d3 ^1 Q- _2 X7 s+ U2)将新建的tcp_echoserver_pcb与要监听的端口绑定(调用tcp_bind函数)
5 k% {$ ]7 b, C  _; Y0 c3)转成监听状态(调用tcp_listen函数): B2 J7 M" h6 D. G
4)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)
2 q9 x7 m2 e6 s5 Q7 P/ w/ e" N5)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)
. s, l" f& f' s6)完成tcp_echoserver_recv函数,在该函数内,将收到的数据再发出去。
2 q! n+ f* P& g: J8 A6 K. Z0 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。
, m+ t0 y% a  ]9 H' W7 C% k完成tcp_echoserver.c后,将其加入到工程项目中。
47.png

! z' l7 g3 U, G# E7 s, w% @' `. _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
$ \$ B$ P5 d0 O" B) L. L一个简单的TCP Echoserver程序就完成了。
& q) H- a8 T, ]) g
测试结果
: q6 \1 g* R  e& v' q$ I我们来看一看ping测试和TCP测试工具的结果; r4 u" y( X5 B% l
1. 通过电脑(192.168.0.11)ping STM32F746-Nucleo板(192.168.0.10)
49.jpg ! k+ b) I  b& ~" V, C% l
2.通过TCP测试工具模拟客户端,向STM32F746-Nucleo板发一串数据。
50.jpg * W% F) Y) E6 u" t% E
- W  c5 |, x  X% I" \" n
, R3 s$ G2 f: B- \

/ m' H* B( j- p4 v, b8 G* i* \* `& {! J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。
  f* M5 L1 A8 A1 i) R
' u! z0 ]. v6 g+ b) w
STM32CubeMX下载地址:
STM8CubeMX下载地址:

: a, S( O! K' A  H1 d

3 H- U! ]% t1 {) Y7 r

" U) M# T; D$ O

) W& c: \2 D6 m, q: p/ k1 j

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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。
) S" B7 q% B7 K/ b/ i9 l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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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 1 h  g, A* D  e* B$ i& \
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。) l5 ]# }! U% V6 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4 v0 v! I- M0 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。
; n* u% c" O+ v2 l4 b% N/ x
& c5 e8 }6 g% I. T8 l$ p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。
: e- u& v, O3 @2 \8 R+ g) ^/ O* `, m: Y) l9 k. ^  V" @
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- w& v. `/ x# W破总,有LAN8742A手册的吗

! }2 N3 g  e' L$ ^) J- _1 c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
! q: V/ O- U% `. ^小破出品,必属精品!
$ [+ O3 }0 L8 g5 }7 v9 b+ [6 ~
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" u7 b' ^$ |( L3 ~9 A' U& @
是ST MCU吗  怎么没听过
" ^9 O6 d# j3 d5 W$ ^6 k
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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