01、以太网简介
/ a1 y: S* u6 i$ R  S( _STM32F20X和STM32F21的以太网外设可接受和发送数据按照IEE802.3-2002标准。

' ^5 t3 E' y. z# l. G& A% X以太网提供一个完整的、灵活的外设去满足不同应用和要求。它支持与外部相连(PHY)的两个标准的工业接口：默认情况使用在IEEE802.3规范中定义的独立介质接口(MII)和精简介质独立接口(RMII)。它可以被用于大量的需求，例如开关(交换机)、网络接口卡等等。
& N! Y3 {2 m- Z- w
4 Y; g$ B7 A' Z9 z8 s; m以太网满足下列标准：

  }, J: y9 u9 f+ ]8 l● IEEE 802.3-2002，用于以太网MAC。

2 N- @1 c* d& k● IEEE 1588-2008 标准，用于规定联网时钟同步的精度。

● AMBA 2.0，用于AHB 主/从端口。
$ G/ j; _# [+ V& ^0 b' @
● RMII 联盟的 RMII规范。
! f% O* S5 e& k2 j
" V4 W( f! T% T* B, U2 t
02、STM32F207的ETH介绍
STM32F207支持MII接口和RMII接口。STM32F207以太网外设包括一个MAC802.3（介质访问控制）和一个DMA控制器。它默认情况下支持MII和RMII接口，通过一个选择位进行切换。
3 R4 \4 X6 a2 `1 m, O9 t9 {8 k
DMA控制器通过AHB主从接口和内核与内存相连。AHB主接口控制数据传输，AHB从接口用于访问控制和状态寄存器(CSR)空间。
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4 t) ^9 q/ N, q  ]在MAC内核发送数据之前，数据经过DMA的方式发送到FIFO中缓存。同样的，接收FIFO存储通过线路收到的以太网数据帧，直到这些数据帧通过DMA被传输到系统内存。

以太网外设也包括一个SMI，用于和外部PHY通讯。通过一组寄存器的配置，用户可以选择MAC和DMA控制器的不同模式和功能。

( P' l" a& W2 F% {5 U当使用以太网时，AHB时钟必须至少25MHZ。
" F8 A" {( ]1 s% N' w6 L
下面是ETH的框图



# k0 e4 y. [5 R+ I9 ^关于AHB的连接信息：
6 ~1 ^" n/ w- w- y9 F; `
区域1：我们称为SMI接口，用于配置外部PHY芯片。

区域2：是数据交换接口，也就是上面我们说的MII接口和RMII接口。

5 U7 K' }; O% m* D* r03、SMI接口
  E  C# x7 ~! ^8 ?5 j7 h3.1、站管理接口：SMI
( W8 y0 ^1 w3 J) |2 K# M4 ?站管理接口允许任何PHY寄存器请求通过2线时钟和数据线。这个接口支持最多到32个PHY。
9 M  a* K& C7 U5 _4 ]" e
应用程序可以从 32个 PHY中选择一个PHY，然后从任意PHY 包含的32 个寄存器中选择一个寄存器，发送控制数据或接收状态信息。任意给定时间内只能对一个PHY 中的一个寄存器进行寻址。
) E' Y9 e4 w, X* A2 ]& U
5 V" ~8 {# h( @; P  m; H* S0 hMDC 时钟线和 MDIO数据线在微控制器中均用作复用功能I/O：
2 w+ v5 Z; }' @0 `0 w9 g9 i
6 P9 u. t& W8 }MDC：周期性时钟，提供以最大频率2.5 MHz 传输数据时的参考时序。MDC的最短高电平时间和最短低电平时间必须均为160 ns。MDC的最小周期必须为400 ns。在空闲状态下，SMI管理接口将 MDC时钟信号驱动为低电平。
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% M- b; `1 \/ m% ^MDIO：数据输入/输出比特流，用于通过MDC 时钟信号向/从PHY 设备同步传输状态信息。
% n9 e$ _1 `( w) M" K
3 d, ]# K1 e. F! _

3.2、SMI帧结构
! J4 L4 v% @! M8 x. S, M* n: s& E. |2 _下图给出了读操作和写操作帧结构，位传输必须要求从左到右。

# a8 g0 {3 J" ]- M# H( G# b4 e2 {% U% _

Preamble（32bit前导符）：每个传输(读或者写)都必须以前导符开始，前导符是MDIO线上连续的32个逻辑’1’信号，和对应MDC线上的32个时钟信号。这部分信号用于和PHY设备建立同步。

Start（起始符）：帧的起始符定义为’01’，也就是MDIO线从逻辑’1’降到’0’再回到’1’，以标记传输的。

开始。
+ M  C! f" o- \0 `
Operation（操作符）：用于定义操作的类型：读或者写。

PADDR：PHY的地址有5位，可以区分32个PHY。高位先被发送和接收。
' _* ~1 w' ~0 C/ H, a7 n
0 p0 H: a+ |% \( P+ q1 P; HRADDR：寄存器的地址有5位，可以寻址32个独立的寄存器。高位先被发送和接收。

! z$ J2 H% [5 o8 k$ ETA：2位的转向符，插在RADDR和数据(DATA)之间，用于避免读操作时发生冲突。读操作时，在TA的这2位时间内，MAC控制器保持MDIO线的高阻状态，PHY设备则先保持1位的高阻状态，在第2位时输出’0’信号。写操作时，在TA的这2位时间内，MAC控制器驱动MDIO线输出’10’信号，而PHY设置则保持高阻状态。
+ r4 g! p% T/ x9 T
DATA(数据)：16位的数据域。最先发送和接收的是ETH_MIID寄存器的第15位。

, q+ b( f- h& t; E空闲位：MDIO线保持在高阻状态。取消所有的三态驱动，由PHY的上拉电阻保证MDIO线处于逻辑’1’。
; B: p. Q* h3 `* t/ l: f
3.3、SMI写操作
当应用程序设置了MII写和忙位（以太网MACMII地址寄存器（ETH_MACMIIAR）），SMI接口会向PHY传 送 PHY地 址 和 PHY寄 存 器 地 址 ，然 后 传 输 数 据 （以 太 网 MAC MII 数据 寄 存器（ETH_MACMIIDR））。在SMI接口传输数据的过程中，不能修改MII地址寄存器和MII数据寄存器的内容；在此过程中（忙位为高），对MII地址寄存器或MII数据寄存器的写操作将被忽视，并且不影响整个传输的正确完成。当完成写操作时，SMI接口将清除忙位，告知应用程序。

- R! p. B; b0 X8 b! Z下图描述了写操作时的帧格式。

. L; k: m8 B) |. y4 j- x

6 p, R, c' K+ {! v  J! f3.4、SMI读操作
* b8 R5 h. ~  ^! ?$ K5 d当程序把以太网MACMII地址寄存器（ETH_MACMIIAR）的MII忙位置为’1’，而保持MII写位为’0’，SMI接口则发送PHY地址和PHY寄存器地址，执行读PHY寄存器的操作。在整个传输过程中，应用程序不能修改MII地址寄存器和MII数据寄存器的内容。在传输过程中（忙位为高），对MII地址寄存器或者MII数据寄存器的写操作将被忽视，并且不影响整个传输的正确完成。在读操作完成后，SMI接口将清除忙位，并把从PHY读回的数据更新到MII数据寄存器中。
4 Z2 c& K& N1 W/ x1 {
下图描述了读操作的帧格式
- o/ X$ \, U/ `! E2 ]5 }: Y
, ]) ]) Q+ {9 b
$ m* o) o: [8 y6 s, T
3.5、SMI时钟选择
$ @8 I$ z3 n. H6 U8 KMAC 启动管理写/读操作。SMI时钟是一个分频时钟，其时钟源为应用时钟（AHB时钟）。分频系数取决于MII地址寄存器中设置的时钟范围。这里既然说到了时钟，就再次提一下上文提到的内容：当使用以太网时，AHB时钟必须至少25MHZ。


7 R1 g- B* e- k9 o
04、代码
STM32的网口的SMI接口初始化是十分简单的。

  x; I1 w! o  _% A初始化GPIO。
* S% x% P0 E5 Y. ~* f( _

1. RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA |  RCC_AHB1Periph_GPIOC |RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
   $ O  {% |: ?6 |/ S0 ?
2. 
   
3. /* Enable SYSCFG clock */
   
4. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);  
   " s% O% Y) o0 l
5. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
   
6. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
   7 S9 [* t( R, v! D: r
7. GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_ETH);
   $ R1 k* a; T6 V4 B
8. 
   
9. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
   
10. GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    
11. GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_ETH);

复制代码

5 t, O9 ]( s; j因为SMI接口需要MAC配合，所以需要是使能MAC的时钟。

1. RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_ETH_MAC |RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Tx |RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Rx, ENABLE);

复制代码

. P) H8 @/ H2 s* \2 E' YSMI接口的读函数和写函数。

3 g) D. E! J" A1 W( P% a

1. uint16_t ETH_ReadPHYRegister(uint16_t PHYAddress, uint16_t PHYReg)
   
2. uint32_t ETH_WritePHYRegister(uint16_t PHYAddress, uint16_t PHYReg,uint16_t PHYValue)

复制代码

: ^# I% ~% h5 y) B2 B1 g. E