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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
: R9 _; i3 g* Q" }+ w2 I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。+ [5 J1 n8 E/ w0 o+ O4 G
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。1 Y9 T6 ^4 }" j2 O) p2 r  F5 ~

' y) j. d: r: O0 f
用CubeMX建立基于STM32F746-Nucleo的工程
+ \' Q4 W, u' [用CubeMX进行初始化配置
; D4 P& T5 S! D/ R1 m( X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。
: {, l" c% v, U) p, Q+ Z2 \. b" D1. 新建一个Project,在向导中选择STM32F746ZGT6U。
31.jpg
2 |0 j2 g7 V5 U" Q( v
这个时候我们看到的还是一个空的工程。如下图:
32.jpg
/ }- q& B+ `) L! p( z2.外设使能,引脚配置
! W+ I& W$ T1 e, x7 N; ~6 ]* c2.1以太网外设引脚配置
4 ?( r) Z+ p4 S9 k. x' T6 @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
7 R  k- T8 {% J! \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。  W' y% C9 q" x1 P8 r
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。
5 n# C" G8 \0 T& p! [: @: gSTM32F746-Nucleo上的引脚分配:
34.jpg 6 P% V- x$ ?/ `) y' R& y
CubeMX的默认分配:
35.jpg ( T( t7 s& V* z' S$ I9 R' r
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
  w# O+ P1 u) S# {- ?& j" B1 f到现在位置,已经将所有的GPIO口都配置好了。
0 k3 p, E5 G- i) ?3 N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 5 v: P* o# T+ Y( S: {% v/ {
2.2使能LwIP协议栈' Y* V7 R+ n' h5 |! J% j2 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
' k3 }! t; X- R  L" X2 N$ z- H6 j- i8 M) H8 r
3.时钟配置
  H+ A5 {1 f! j5 b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 ) O2 s7 F; |  u3 u
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 , U" @, }1 c% e0 W! S
4. 配置以太网参数
3 O7 Q! |) R( d; P
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。
% K1 E, J: v0 G% H( g% A, c0 Q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。% R0 s% i9 C$ p$ U: ~
41.jpg - x: B) ~: |' T. ]4 ]; S: ?+ {
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。" D4 j& f% E7 ], W7 U
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”8 ~6 n5 e2 ~/ n; W6 y
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。1 A$ @: F* K; \3 L
Advanced Parameters页分为三个部分:3 R3 [7 c) V% x, ~( b
· External PHY Configuration 。复位延时,读/写超时的参数设置8 u% Z. U  p" Z) @3 L$ D3 d
· 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。
3 k  a0 }2 ~5 J· 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
0 I1 p7 n" D- J1 V4. 修改LWIP的参数
) s) p3 n& n9 K7 m1 {/ ~$ U0 e4 O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 6 m, o/ [" M, M7 ?( S
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。8 d+ t5 k/ m' L& s) ~* p+ ]
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   F  w+ J3 O/ E( B1 F% d$ F$ `
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
* \+ p5 L( w; V+ @; _# 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
" B4 g: v( r' q0 P: ]
添加用户代码
2 u# C3 P1 y: W8 U' T6 b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。
+ ~3 y1 P( o% _, q9 d6 u/ Y1.新建tcp_echoserver.c文件,在tcp_echoserver.c里要做下面这几件事情:- ?- U5 y- Y" I- q3 i
1)新建一个tcp_echoserver_pcb(调用tcp_new函数);
: X+ O* z& Y' @$ ^3 `6 t" x. X2 n2)将新建的tcp_echoserver_pcb与要监听的端口绑定(调用tcp_bind函数)
$ k1 p% L0 w0 C. q! L2 ^3)转成监听状态(调用tcp_listen函数)5 e8 l1 @( A3 t, P; F) d
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)) V1 P( N% U9 P4 z6 B" A
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)
2 D/ ]" S7 X  i" h: `* |2 G6)完成tcp_echoserver_recv函数,在该函数内,将收到的数据再发出去。( C% o; ~% d8 ]( g  O. g
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。: i4 n+ B$ l/ b8 W2 r( K  u
完成tcp_echoserver.c后,将其加入到工程项目中。
47.png

$ y% ^& o( t- u2 A0 c. ^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 " [7 N7 p' V: I
一个简单的TCP Echoserver程序就完成了。

, S8 H" E8 t5 s1 e' S测试结果0 W9 R6 O  }% w9 D
我们来看一看ping测试和TCP测试工具的结果4 X) v$ N+ {, b/ @
1. 通过电脑(192.168.0.11)ping STM32F746-Nucleo板(192.168.0.10)
49.jpg " L8 E9 w& z8 O( l" I, f! Y( A$ t, K
2.通过TCP测试工具模拟客户端,向STM32F746-Nucleo板发一串数据。
50.jpg ; E3 z1 t+ Q$ O( o
, d2 m& T  d3 m4 K# F( b
3 _3 {: ~& C# ]: F" c. \
+ C+ ]. Z4 D5 Y
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。
$ k4 N) g! N2 b

8 \5 H; k: e$ R1 I
STM32CubeMX下载地址:
STM8CubeMX下载地址:
) \- k8 R* j8 g- H! h* h* f( S

; T& m5 |0 v$ J7 v( s. a2 g- \8 E7 v
5 t! t2 [9 {: _. g, @( n1 ^
* z, u: ?) X9 }3 X: d

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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。
0 J; x! ?( q: Z, K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
" e# o+ I2 _! h! u; N3 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。
# n% {" d- P& b1 z! b" t% `. {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
, ?3 F7 F$ R- D: z) \
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。
1 b9 E% b, i  F' ?: y" O- @8 T( N3 q) M/ h. @4 |! C$ U
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。  r# x( Q+ q% @2 a6 h) m
8 c1 x7 F  W: w
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
9 B; r% Y2 E) ]" j. x# p破总,有LAN8742A手册的吗

, B9 p2 S7 p' k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
( b: a& M( c! ~- Z  ^/ H( ]小破出品,必属精品!

' h. h5 |( Y4 ?) V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
# t7 G& S: \7 E是ST MCU吗  怎么没听过

% j' L# D3 s: u; T2 i8 _8 G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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