第1講f4開(kāi)發(fā)板lwip無(wú)操作系統(tǒng)移植上

《手把你學(xué)STM32》主講人 ：正點(diǎn)原子團(tuán)隊(duì)硬件平臺(tái)：正點(diǎn)原子STM32開(kāi)發(fā)板：廣州市星翼電子科技淘寶

：http:/技術(shù)

： 開(kāi)源公眾平臺(tái)：“正點(diǎn)原子”：：ALIENTEK淘寶：http:/技術(shù)《手把你學(xué)STM32》STM32F1xx開(kāi)發(fā)板（正點(diǎn)原子）STM32F4xx開(kāi)發(fā)板（正點(diǎn)原子）F4開(kāi)發(fā)板LWIP無(wú)操作系統(tǒng)移植(上)適用平臺(tái)淘寶：http:/技術(shù)參考資料：1，探索者STM32F407開(kāi)發(fā)板《STM32F4

LWIP開(kāi)發(fā)手冊(cè)》——LWIP無(wú)操作系統(tǒng)移植2，以太網(wǎng)參考資料《STM32F4xx中文參考手冊(cè)》-第29章以太網(wǎng)(ETH)3，LAN8720參考資料見(jiàn)光盤(pán)：硬件資料→

資料→①

LAN820A.pdf淘寶：http:/技術(shù)STM32F4以太網(wǎng)MAC簡(jiǎn)介1LAN87202硬件連接3以太網(wǎng)DMA描述符4淘寶：http:/技術(shù)STM32F407自帶有10/100Mbit/s的以太網(wǎng)MAC內(nèi)核，這個(gè)以太網(wǎng)MAC內(nèi)核有如下特性：1、支持外部PHY接口實(shí)現(xiàn)10/100Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸速率。2、通過(guò)符合IEEE802.3的MII接口與外接快速以太網(wǎng)PHY進(jìn)行通信3、支持全雙工和半雙工操作、在接收路徑中刪除4、報(bào)頭和幀起始數(shù)據(jù)(SFD)在發(fā)送路徑中5、可逐幀控制CRC和pad自動(dòng)生成。6、可編程幀長(zhǎng)度，支持高大16KB的巨型幀。7、可編程幀間隔8、支持通過(guò)MDIO接口配置和管理PHY設(shè)備……………1.1、MAC簡(jiǎn)介淘寶：http:/技術(shù)STM32F407的ETH框圖如下：1.1、MAC簡(jiǎn)介淘寶：http:/技術(shù)1.2、SMI接口F407的MAC有3種接口：SMI、MII和RMII。SMI稱(chēng)為站管理接口，程序中可以通過(guò)這個(gè)接口來(lái)兩條線：數(shù)據(jù)線MDIO和時(shí)鐘線MDC，該接口支持PHY寄存器，SMI接口有多達(dá)32個(gè)PHY。MDC：周期性時(shí)鐘，提供以最大頻率2.5

MHz

傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的參考時(shí)序，在空閑狀態(tài)下，SMI

管理接口將MDC

時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)為低電平。MDIO：數(shù)據(jù)輸入/輸出比特流，用于通過(guò)MDC

時(shí)鐘信號(hào)向/從PHY

設(shè)備同步傳輸狀態(tài)信息。淘寶：http:/技術(shù)1.3、MII接口MII接口：介質(zhì)獨(dú)立接口(MII)定義了10

Mbit/s

和100

Mbit/s

的數(shù)據(jù)傳輸速率下MAC

子層與PHY

之間的互連。TX_CLK和RX_CLK為發(fā)送和接收連續(xù)時(shí)鐘，當(dāng)速率為10Mbit/s時(shí)為2.5MHZ，速率為100Mbit/s時(shí)為25MHZ。淘寶：http:/技術(shù)淘寶：http:/技術(shù)1.3、MII接口要生成TX_CLK和RX_CLK時(shí)鐘，必須向外部PHY提供25MHZ時(shí)鐘，通常使用25M的晶振，也可以使用STM32F4xx的MCO引腳輸出25MHZ的時(shí)鐘。1.4、精簡(jiǎn)介質(zhì)獨(dú)立接口:介質(zhì)獨(dú)立接口(RMII)規(guī)范降低了10/100Mbit/s

下微控制器以太網(wǎng)外設(shè)與外部PHY

間的引腳數(shù)。根據(jù)IEEE802.3u

標(biāo)準(zhǔn)，MII

包括16

個(gè)數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的引腳。RMII

規(guī)范將引腳數(shù)減少為7

個(gè)（引腳數(shù)減少62.5%）。不過(guò)RMII接口的參考時(shí)鐘必須是50MHZ！淘寶：http:/技術(shù)1.4、精簡(jiǎn)介質(zhì)獨(dú)立接口:PLL生成50MHZ頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)RMII時(shí)鐘源：通常使用50MHZ的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)PHY或使用PHY。淘寶：http:/技術(shù)2.1、LAN8720簡(jiǎn)介L(zhǎng)AN8720是低功耗的10/100M以太網(wǎng)PHY層

，I/O引腳電壓符合IEEE802.3-2005標(biāo)準(zhǔn)。LAN8720支持通過(guò)RMII接口與以太網(wǎng)MAC層通信，內(nèi)置10-BASE-T/100BASE-TX全雙工傳輸模塊，支持10Mbps和100Mbps。LAN8720可以通過(guò)自協(xié)商的方式與目的主機(jī)最佳的連接方式(速度和雙工模式)。支持HPAuto-MDIX自動(dòng)翻轉(zhuǎn)功能，無(wú)需更換網(wǎng)線即可將連接更改為直連或交叉連接。1、支持RMII接口以減少引腳數(shù)2、支持全雙工和半雙工模式3、可以使用25M晶振以降低成本4、支持SMI串行管理接口5、支持MAC接口淘寶：http:/技術(shù)PHY地址設(shè)置前面說(shuō)了MAC可以通過(guò)SMI接口來(lái)讀寫(xiě)PHY(LAN8720)的寄存器，SMI最多可以控制32個(gè)PHY

，通過(guò)不同的PHY

地址來(lái)對(duì)不同的PHY操作。LAN8720通過(guò)設(shè)置RXER/PHYAD0引腳來(lái)設(shè)置其PHY地址，默認(rèn)情況下為0，其地址設(shè)置如下表所示。STM32F407開(kāi)發(fā)板使用的是默認(rèn)地址，也就是0X00。RXER/PHYAD0引腳狀態(tài)PHY地址上拉0X01下拉（默認(rèn)）0X00淘寶：http:/技術(shù)nINT/REFCLKO配置nINTSEL引腳(2號(hào)引腳)用于設(shè)置nINT/REFCLKO引腳(14號(hào)引腳)的功能。nINTSEL配置如下表所示。

STM32F407開(kāi)發(fā)板使用的是REF_CLK

Out模式。nINTSEL引腳值模式nINT/REFCLKO引腳功能nINTSEL=0REF_CLK

Out模式作為REF_CLK時(shí)鐘源nINTSEL=1REF_CLK

In模式作為中斷引腳淘寶：http:/技術(shù)REF_CLK

In模式當(dāng)工作在REF_CLK

In

模式時(shí)，50MHz

的外部時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)接到LAN8720

的XTAL1/CKIN引腳(5號(hào)引腳)和STM32F407的RMII_REF_CLK(PA1)引腳上，如下圖所示。淘寶：http:/技術(shù)REF_CLK

Out模式為了降低成本，LAN8720可以從外部的25MHz的晶振中產(chǎn)生REF_CLK時(shí)鐘。到要使用此功能時(shí)應(yīng)工作在REF_CLK

Out模式時(shí)。當(dāng)工作在REF_CLO

Out模式時(shí)

REF_CLK的時(shí)鐘源如下圖所示。淘寶：http:/技術(shù)2.2、LAN8720寄存器PHY是由IEEE

802.3定義的，一般通過(guò)SMI對(duì)PHY進(jìn)行管理和控制,也就是讀寫(xiě)PHY 寄存器。PHY寄存器的地址空間為5位，可以定義0~31共32個(gè)寄存器，但是隨之PHY 功能的增加，很多PHY 采用分頁(yè)技術(shù)來(lái)擴(kuò)展地址空間，定義 的寄存器，在這里 不 這種情況。IEEE802.3定義了0~15這16個(gè)寄存器的功能，16~31寄存器由 制造商 定義。淘寶：http:/技術(shù)BCR寄存器(0)淘寶：http:/技術(shù)BSR寄存器(1)淘寶：http:/技術(shù)在ST的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)庫(kù)stm32f4x7_eth.h中定義了PHY的BCR和BSR寄存器的地址和這兩個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)bit的意義，如下：#define

PHY_BCR#definePHY_BSR01/*!<

Transceiver

Basic

Control

Register

*//*!<

Transceiver

Basic

Status

Register

*/((uint16_t)0x8000)((uint16_t)0x4000)((uint16_t)0x2100)((uint16_t)0x2000)((uint16_t)0x0100)((uint16_t)0x0000)((uint16_t)0x1000)#definePHY_Reset#definePHY_Loopback#define

PHY_FULLDUPLEX_100M#definePHY_HALFDUPLEX_100M#definePHY_FULLDUPLEX_10M#definePHY_HALFDUPLEX_10M#definePHY_AutoNegotiation…………#define

plete#definePHY_Linked_Status#define

PHY_Jabber_detection((uint16_t)0x0020)((uint16_t)0x0004)((uint16_t)0x0002)淘寶：http:/技術(shù)LAN8720特殊功能寄存器(31)LAN8720的特殊功能寄存器中的bit2~4是 關(guān)心的，因?yàn)閺倪@3個(gè)bit中，我們可以判斷出當(dāng)前開(kāi)發(fā)板網(wǎng)絡(luò)的雙工方式和網(wǎng)速。這個(gè)寄存器的地址和bit的意義需要 手動(dòng)添加到ST的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)庫(kù)文件stm32f4x7_eth_conf.h中淘寶：http:/技術(shù)淘寶：http:/技術(shù)4.1、以太網(wǎng)DMA描述符F407有一個(gè)以太網(wǎng) 的DAM，DMA可以在CPU完全不干預(yù)的情況下，通過(guò)描述符有效地將數(shù)據(jù)從源傳送到目標(biāo)，接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)都可以通過(guò)以太網(wǎng)DMA來(lái)傳送。共有兩個(gè)描述符：一個(gè)用于接收，一個(gè)用于發(fā)送。描述符是一種鏈表，最后一個(gè)描述符會(huì)指回第一個(gè)描述符以構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)。描述符列表位于主機(jī)的物理存儲(chǔ)空間，兩個(gè)列表的基址分別寫(xiě)入ETH_DMARDLAR寄存器和ETH_DMATDLAR寄存器中。每個(gè)描述符最多可指向兩個(gè)緩沖區(qū)，描述符一共有兩種結(jié)構(gòu)：環(huán)形結(jié)構(gòu)和 結(jié)構(gòu)。淘寶：http:/技術(shù)淘寶：http:/技術(shù)4.2、DMA描述符

結(jié)構(gòu)在ST提供的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)庫(kù)stm32f4x7_eth.c中使用是結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如下描述符注意事項(xiàng)：1、一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包可以 一個(gè)或多個(gè)DMA描述符2、一個(gè)DMA描述符只能用于一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包3、DMA描述符列表中的最后一個(gè)描述符指向第一個(gè)，形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)！淘寶：http:/技術(shù)描述符不是實(shí)際存在的物理結(jié)構(gòu)，而是在程序中通過(guò) 實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)就是一個(gè)結(jié)構(gòu)體！在ST的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)庫(kù)stm32f4x7_eth.h中有個(gè)結(jié)構(gòu)體ETH_DMADESCTypeDef，這個(gè)結(jié)構(gòu)體就是DMA描述符！?。ypedef

struct

{

IO

uint32_t

Status;uint32_tuint32_tuint32_tControlBufferSize;Buffer1Addr;Buffer2NextDescAddr;//狀態(tài)//控制和buffer1，buffer2的長(zhǎng)度//buffer1地址//buffer2地址或下一個(gè)描述符地址//一下只有增強(qiáng)的以太網(wǎng)DMA描述符含有#ifdef

USE_ENHANCED_DMA_DESCRIPTORSExtendedStatus;1;TimeStampLow;TimeStampHigh;//增強(qiáng)描述符狀態(tài)//保留//時(shí)間戳低位//時(shí)間戳uint32_tuint32_tuint32_tuint32_t#endif}ETH_DMADESCTypeDef;淘寶：http:/技術(shù)描述符有分為增強(qiáng)描述符和常規(guī)描述符， 只講常規(guī)描述符！因?yàn)?的網(wǎng)絡(luò)例使用到了常規(guī)描述符。常規(guī)描述符和增強(qiáng)描述符的結(jié)構(gòu)體成員變量不同。常規(guī)描述符只使用了描述符的前4個(gè)成員變量。常規(guī)描述符和增強(qiáng)描述符又有發(fā)送描述符和接收描述符兩種，下圖是常規(guī)Tx

DMA描述符：淘寶：http:/技術(shù)常規(guī)TxDMA描述符中TDES0的bit20用來(lái)表示描述符中的第二個(gè)地址是用來(lái)保存下一個(gè)描述符地址還是第二個(gè)緩沖區(qū)的地址，這點(diǎn)很重要！常規(guī)Rx

DMA描述符如下常規(guī)TxDMA描述符和常規(guī)Rx

DMA描述符的成員變量的意義不同！常規(guī)Rx

DMA描述符中RDES1的bit14用來(lái)表示描述符中的第二個(gè)地址是用來(lái)保存一個(gè)描述符地址還是第二個(gè)緩沖區(qū)的地址。淘寶：http:/技術(shù)ST

以太網(wǎng)庫(kù)stm32f4x7中使用結(jié)構(gòu)的DMA描述符，那么在以太網(wǎng)描述符結(jié)構(gòu)體ETH_DMA