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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
1 y" L/ C3 Z3 J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。; O& C3 p! \8 y$ |& p; Z4 r
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。
/ {+ R; K3 P. g0 n3 C

7 j* A* F2 h' I' z! V
用CubeMX建立基于STM32F746-Nucleo的工程
# {: U! t- m$ A0 S  C( n用CubeMX进行初始化配置
  _7 C4 p9 Q; ~& V& ~. h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。% |5 q* I* v3 v# Z) M" N  l
1. 新建一个Project,在向导中选择STM32F746ZGT6U。
31.jpg
4 e- l- @2 X% Y
这个时候我们看到的还是一个空的工程。如下图:
32.jpg
0 a$ p, r6 W  j; V2.外设使能,引脚配置
) ~' H5 B! C5 B; C  V9 h/ E2.1以太网外设引脚配置  i* v' ]0 M. R$ `. L: `
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 5 S: g4 O9 W' C' B1 Y
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。7 u9 {$ B& r8 T- e6 O
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。- ?0 k* D% X9 k9 y$ ~. ~
STM32F746-Nucleo上的引脚分配:
34.jpg
$ Y0 ~& @" t& z  TCubeMX的默认分配:
35.jpg
* l4 @" z$ J, P& g/ R' D* X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
# O8 m/ v+ `# P$ `% _$ W$ `4 ~到现在位置,已经将所有的GPIO口都配置好了。" h+ ~' w: m6 y: M/ z: 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
) r$ h7 Z6 F# q& [7 m2.2使能LwIP协议栈8 j4 T5 M9 R+ j* o3 T# ], B
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 0 \0 W' P( @1 h' C# q: l

  t4 ^. l# N% }3.时钟配置1 y6 A5 n* v3 H+ U7 k" }8 q
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
2 I" }4 V0 Q. O& |% X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 9 A" a! B( g0 a" C; o' X# v% G
4. 配置以太网参数

! k0 r. f% F9 l* K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。  G' J6 a4 g$ J
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。
3 Z! r4 A. `4 z; [  ^
41.jpg ( w1 ?& J# @; w  D/ T
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。
9 v5 c" v  ~: L# W# Z* B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”" z6 f/ ^% g2 M  W* R' f& {. \& 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。  e% C6 _+ m* u+ L. g: z
Advanced Parameters页分为三个部分:
7 v6 k* D5 R; b· External PHY Configuration 。复位延时,读/写超时的参数设置
" |: I/ U" k* b· 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。4 n6 z0 F* Q( @) a
· 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 ' W# _' S7 V6 P# k& _+ L
4. 修改LWIP的参数
1 F, z( g8 R" f9 q# ^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 * k' A1 j5 r4 m/ F4 e( _3 N0 C) 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。9 n: }7 r3 w& h4 y
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
1 u5 w- _* m" s( Z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 + v1 ]% K6 B2 W4 f1 K; d4 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

. Z% z3 H4 g. D添加用户代码! A3 v  F9 \0 {! r2 `) Q3 i1 z
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。
  E! A8 G! o% \/ d# O7 o' D& {1.新建tcp_echoserver.c文件,在tcp_echoserver.c里要做下面这几件事情:( Z; |: D; N4 M: r) {4 Y
1)新建一个tcp_echoserver_pcb(调用tcp_new函数);
: B3 u9 G' O# O* T# e2)将新建的tcp_echoserver_pcb与要监听的端口绑定(调用tcp_bind函数)
3 ]: ^! S  ~' U% Y3)转成监听状态(调用tcp_listen函数)) s* O/ N0 S1 Q' s+ y' A6 }: W9 ^2 t
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)7 i5 {" f3 B: P3 t  h. T8 }
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)
# p! k; T( y8 t( e2 t/ K6)完成tcp_echoserver_recv函数,在该函数内,将收到的数据再发出去。1 v6 f& u+ v' a- P. n; w
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。
% Y# d- M) e, j) {/ F3 ~完成tcp_echoserver.c后,将其加入到工程项目中。
47.png

8 H2 K1 v3 \0 ^' v2. 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   L( P( c- f; x' m$ F  I
一个简单的TCP Echoserver程序就完成了。

! H# G, @8 c; f( c/ x5 _3 H( S# h* M测试结果2 b* m4 F- Y. l' V- `" @/ l
我们来看一看ping测试和TCP测试工具的结果& R, o8 G) s9 ]3 H& u% j
1. 通过电脑(192.168.0.11)ping STM32F746-Nucleo板(192.168.0.10)
49.jpg
( N* x* P, w" h4 O- n9 J2.通过TCP测试工具模拟客户端,向STM32F746-Nucleo板发一串数据。
50.jpg
2 S) [1 s; U0 ^6 @% q! m: K1 l% L" Z( h% \' W% R

. i3 W0 X9 U# N$ V' {
$ \7 r, k. R4 ^& m% r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, j+ ^8 i( {  e
+ j1 j' T9 K6 n9 ~0 @4 \
STM32CubeMX下载地址:
STM8CubeMX下载地址:

1 ?% u1 Y4 Z' t) v- p: N' h
  h  y7 x" G/ Y  i0 p

/ _- ^- [& J) V3 X6 R

4 Q, {& O8 k' x4 Z1 P5 f0 t7 r! N1 Z

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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。- A! C$ f: ~9 l8 }- y+ T% U
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 1 M0 A/ O  c2 u& a& U
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。. z7 x  x7 U, @% z+ z
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$ M( j" ?; a, k6 u& U6 c" S
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。0 k7 w& f) j1 V, q/ b

4 b% F) ~9 x! o- v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。
  ~6 v+ Q/ @7 j. z- {% I: h) Z4 h; \# f4 I6 Y. u8 u
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, w( Z# X2 _; ]- K: d' w8 N, N
破总,有LAN8742A手册的吗

) V5 ~% s' U& P4 S$ j6 N  Y6 F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
) s6 v. y, G6 {小破出品,必属精品!
( C( D: `; O$ [% c5 q' A/ _
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$ S. r$ I4 |' N- A
是ST MCU吗  怎么没听过
5 h# M3 d/ H: ^
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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