STM32移植lwip之官方工程修改

本篇目标：在之前的硬件基础上，修改ST官方移植lwip的工程，使PC机能ping通stm32

材料准备：

• 硬件基础：stm32f407+lan9303
• 官方资料：包含代码和移植手册（stm32官方移植lwip资料）
• 修改代码：包含移植后的代码（STM32官方移植lwip修改代码）

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跟着文件路径打开其中一个工程，先选择不带操作系统的练习测试
文件路径：STM32F4x7_ETH_LwIP_V1.1.1 -> Project -> Standalone -> tcp_echo_server -> MDK-ARM -> Project.uvproj

先编译一下，出现3个Warning，其中两个是变量定义未使用，不影响暂且不管，还有一个是ethernetif.c文件最后没有空白行，手动添加一行，再次编译~
消除所有错误警告~成功开始的第一步~

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从main函数开始理解并修改（英文为官方注释，中文为修改注释）：

int main(void)
{
  /*!< At this stage the microcontroller clock setting is already configured to 
       168 MHz, this is done through SystemInit() function which is called from
       startup file (startup_stm32f4xx.s) before to branch to application main.
       To reconfigure the default setting of SystemInit() function, refer to
       system_stm32f4xx.c file
     */

  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);

#ifdef SERIAL_DEBUG
  DebugComPort_Init();  
#endif

  /*Initialize LCD and Leds */ 
  //LCD_LED_Init();    //硬件没有LCD，也暂时不用LED，将函数注释掉

  /* configure ethernet (GPIOs, clocks, MAC, DMA) */
  ETH_BSP_Config();    //MAC-PHY配置函数，主要理解修改函数

  /* Initilaize the LwIP stack */
  LwIP_Init();    //lwip初始化函数

  /* tcp echo server Init */
  //tcp_echoserver_init();    //tcp服务器建立函数，暂时只建立ping工程，将函数注释掉

  /* Infinite loop */
  while (1)
  {  
    /* check if any packet received */
    if (ETH_CheckFrameReceived())
    { 
      /* process received ethernet packet*/
      LwIP_Pkt_Handle();
    }
    /* handle periodic timers for LwIP*/
    LwIP_Periodic_Handle(LocalTime);
  } 
}

main函数中有两个修改：

1. 注释 LCD_LED_Init() 函数，暂时用不到
2. 注释 tcp_echoserver_init() 函数，暂时用不到

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其次进入主要配置函数 ETH_BSP_Config() ：

• 这个函数中修改的内容只有一个，找到 DP83848_PHY_ADDRESS 的宏定义（在 stm32f4x7_eth_bsp.h 的第52行），修改原先的 0x01 为 0x00 地址，那么这个地址是怎么来的，等到代码解析的时候再做解剖
• 函数中重点关注 ETH_GPIO_Config() 函数和 ETH_MACDMA_Config() ，这两个函数分别是配置RMII接口相关GPIO口的复用，配置MAC控制器和使能DMA

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接着看 ETH_GPIO_Config() 函数：
由于官方移植lwip用的是MII接口，而之前搭建的硬件接口是RMII，所以需要修改相关宏定义和 GPIO口的复用

void ETH_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    /* Enable GPIOs clocks */
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA|
                           RCC_AHB1Periph_GPIOB|
                           RCC_AHB1Periph_GPIOC,
                           ENABLE);     //我们只用到了A,B,C三种引脚，所以修改成只使能A，B，C三个的时钟

  /* Enable SYSCFG clock */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE); //使能SYSCFG外设时钟

  /* Configure MCO (PA8) */
  //配置PA8(做为MCO功能)输出时钟信号
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;  
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);              


  /* MII/RMII Media interface selection --------------------------------------*/
#ifdef MII_MODE
 #ifdef PHY_CLOCK_MCO

  RCC_MCO1Config(RCC_MCO1Source_HSE, RCC_MCO1Div_1); //在PA8引脚上输出25MHZ的时钟信号
 #endif /* PHY_CLOCK_MCO */

  SYSCFG_ETH_MediaInterfaceConfig(SYSCFG_ETH_MediaInterface_MII);  //与PHY芯片通讯选择MII模式

#elif defined RMII_MODE  //这里要修改宏定义，注释MII_MODE，取消注释RMII_MODE,选择RMII接口模式与PHY芯片进行通讯 

  RCC_MCO1Config(RCC_MCO1Source_PLLCLK,RCC_MCO1Div_2); //添加时钟函数，在PA8引脚上输出50MHZ时钟信号

  SYSCFG_ETH_MediaInterfaceConfig(SYSCFG_ETH_MediaInterface_RMII); //与PHY芯片通讯选择RMII模式
#endif

/* Ethernet pins configuration ************************************************/
   /*
        ETH_MDIO -------------------------> PA2
        ETH_MDC --------------------------> PC1
        ETH_RMII_REF_CLK------------------> PA1
        ETH_RMII_CRS_DV ------------------> PA7
        ETH_RMII_RXD0 --------------------> PC4
        ETH_RMII_RXD1 --------------------> PC5
        ETH_RMII_TX_EN -------------------> PB11
        ETH_RMII_TXD0 --------------------> PB12
        ETH_RMII_TXD1 --------------------> PB13
                                                  */
  //修改下面所有对GPIO的初始化为对应RMII接口GPIO的初始化，而RMII所用到的引脚在上面的列表中，共9个引脚
  /* Configure PA1, PA2 and PA7 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_7;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_ETH);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_ETH);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_ETH);

  /* Configure PB11,PB12 and PB13 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource11, GPIO_AF_ETH);   
  GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_ETH);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource13, GPIO_AF_ETH);

  /* Configure PC1, PC4 and PC5 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_ETH);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_ETH);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_ETH);
}

总结修改之前，先做一下RMII接口相关引脚的功课：

• ETH_MDIO ————————> PA2
• ETH_MDC ————————–> PC1
• ETH_RMII_REF_CLK—————> PA1
• ETH_RMII_CRS_DV —————> PA7
• ETH_RMII_RXD0 ——————> PC4
• ETH_RMII_RXD1 ——————> PC5
• ETH_RMII_TX_EN —————–> PB11
• ETH_RMII_TXD0 ——————> PB12
• ETH_RMII_TXD1 ——————> PB13

修改总结：

1. 修改GPIO时钟使能函数 RCC_AHB1PeriphClockCmd() ，因为只用到了ABC三个引脚，所以修改成只对A,B,C三个引脚进行时钟使能
2. 修改宏定义，因为用的是RMII接口，所以要注释掉MII_MODE的宏定义，取消注释RMII_MODE的宏定义，这两个宏定义在main.h文件的79行和87行
3. 添加配置PHY时钟函数 RCC_MCO1Config() ，添加在 #elif defined RMII_MODE 的下面即可
4. 修改GPIO口初始化成RMII接口的GPIO，这里包括了对GPIOA,GPIOB,GPIOC的初始化以及将三个GPIO口的复用成RMII接口所用

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接下来要来看 ETH_MACDMA_Config() 函数中的最后一个函数 ETH_Init() ，这个函数包含了所有MAC控制器相关初始化的配置，所以定位到这个函数
stm32f4xf_eth.c第416行开始：

    /* Reset Timeout counter */
    timeout = 0;
    /* Read the result of the auto-negotiation */
//    RegValue = ETH_ReadPHYRegister(PHYAddress, PHY_SR);
    /* Configure the MAC with the Duplex Mode fixed by the auto-negotiation process */
//    if((RegValue & PHY_DUPLEX_STATUS) != (uint32_t)RESET)
//    {
      /* Set Ethernet duplex mode to Full-duplex following the auto-negotiation */
      //注释掉其他所有内容，只留下下面两个函数：配置为全双工
      ETH_InitStruct->ETH_Mode = ETH_Mode_FullDuplex;  
//    }
//    else
//    {
      /* Set Ethernet duplex mode to Half-duplex following the auto-negotiation */
//      ETH_InitStruct->ETH_Mode = ETH_Mode_HalfDuplex;           
//    }
    /* Configure the MAC with the speed fixed by the auto-negotiation process */
//    if(RegValue & PHY_SPEED_STATUS)
//    {  
      /* Set Ethernet speed to 10M following the auto-negotiation */
//      ETH_InitStruct->ETH_Speed = ETH_Speed_10M; 
//    }
//    else
//    {   
      /* Set Ethernet speed to 100M following the auto-negotiation */ 
      //注释掉其他所有内容，只留下下面两个函数：配置为100M以太网
      ETH_InitStruct->ETH_Speed = ETH_Speed_100M;
//    }

修改内容：

1. 注释掉 stm32f4xf_eth.c 第416-441行的其他内容，只留下 ETH_InitStruct->ETH_Mode = ETH_Mode_HalfDuplex; 和 ETH_InitStruct->ETH_Speed = ETH_Speed_100M;

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至此为止，代码修改结束，编译下载到板子上
如果想要修改ip地址，可以找到main.h里面的宏定义：

/*Static IP ADDRESS: IP_ADDR0.IP_ADDR1.IP_ADDR2.IP_ADDR3 */
#define IP_ADDR0   192
#define IP_ADDR1   168
#define IP_ADDR2   0
#define IP_ADDR3   10

修改成自己想要的IP地址便可以了，接下来用pc机来ping一下

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ping之前，要确定两件事：

1. 首先确定pc机连入的网络ip地址和stm32的ip地址是不是同一个网段：
   
   这里192.168.0.1和192.168.0.10就处于同一个网段

2. 其次如果是将stm32用网线接入路由器，则要确定stm32所使用的ip地址没有被占用，检测方法就是接入stm32前，先ping设定的地址，看能不能ping通，不能ping通表示没有被占用；这里是直接用网线连接stm32和pc机，所以不用担心这个问题

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接下来可以用pc机ping下载好程序的stm32
win+R打开运行，输入cmd，回车
在命令行下输入ping 192.168.0.10
ping通成功，有图有真相

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总结：
官方移植程序帮忙做了很多事情，可以方便使用，那么修改也不外乎这么几个地方，多多测试注意就可以成功，当能ping通，搭建好硬件软件环境之后就可以安心地一步步调用lwip的API接口函数建立服务器，客户端等等了。