网络通信---MCU移植LWIP

使用的MCU型号为STM32F429IGT6，PHY为LAN7820A
目标是通过MCU的ETH给LWIP提供输入输出从而实现基本的Ping应答
在这里插入图片描述
OK废话不多说我们直接开始

下载源码

  1. LWIP包源码：lwip源码
    -在这里下载
    在这里插入图片描述
  2. ST官方支持的ETH包：ST-ETH支持包
    这里下载
    在这里插入图片描述

创建工程

这里我使用我的STM32外扩RAM工程，若是手里无有外扩内存的板卡也可以直接使用点灯工程
在这里插入图片描述

加入ETH支持包

将刚刚下载的ETH支持包里

STM32F4x7_ETH_LwIP_V1.1.1\Libraries\STM32F4x7_ETH_Driver

目录下有/inc /src 两个文件夹，分别存放着ETH驱动的源文件和头文件
把他们对应的加入源码工程中

\Libraries\STM32F4xx_StdPeriph_Driver

的 /inc 和 /src中
然后将stm32f4x7_eth_conf_temp.h重命名为stm32f4x7_eth_conf.h
在keil工程中加入他们！

修改stm32f4x7_eth_conf.h

直接编译会报错，因为没ETH使用的delay函数，这里直接不使用ETH的delay，直接注释掉USE_Delay
在这里插入图片描述

修改stm32f4x7_eth.c

在这个文件的一开始会发现在这里插入图片描述
搜索这里的宏定义是发现这些描述符和Buffer占用了大量的空间，描述符占用了320byte，因为后面用DMA搬运所以使用片内RAM，而这里的Buffer一共占用了大约38Kbyte，这非常大，所以一般放在外部RAM，这里我使用的片外SRAM是IS42S16400J 拥有8M内存，所以可以放在片外SRAM，所以这里先注释掉，稍后使用malloc分配内存给它们，如果移植的板卡无片外扩展SRAM则不用管这里，直接放在内部RAM

在这里插入图片描述
然后注释的后面添加指针

ETH_DMADESCTypeDef *DMARxDscrTab;
ETH_DMADESCTypeDef *DMATxDscrTab;
uint8_t *Tx_Buff;
uint8_t *Rx_Buff;

这里需要使用malloc.c和malloc.h
malloc.c

#include "malloc.h"
#include "stdio.h"//	 //内存池(4字节对齐)
#pragma pack(4)u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE];u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0xD0000000))); //外部SRAM内存池
#pragma pack()//内存管理表
u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE];													//内部SRAM内存池MAP
u16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0xD0000000+MEM2_MAX_SIZE)));	//外部SRAM内存池MAP
//内存管理参数	   
const u32 memtblsize[SRAMBANK]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE};	//内存表大小
const u32 memblksize[SRAMBANK]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE};					//内存分块大小
const u32 memsize[SRAMBANK]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE};							//内存总大小//内存管理控制器
struct _m_mallco_dev mallco_dev=
{mymem_init,							//内存初始化mem_perused,						//内存使用率mem1base,mem2base,			//内存池mem1mapbase,mem2mapbase,//内存管理状态表0,0,  		 					//内存管理未就绪
};//复制内存
//*des:目的地址
//*src:源地址
//n:需要复制的内存长度(字节为单位)
void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n)
{u8 *xdes = des;u8 *xsrc = src;while(n--) *xdes++ = *xsrc++;
}//设置内存
//*s:内存首地址
//c :要设置的值
//count:需要设置的内存大小(字节为单位)
void mymemset(void*s,u8 c,u32 count)
{u8 *xs = s;while(count--) *xs++=c;
}//内存管理初始化  
//memx:所属内存块
void mymem_init(u8 memx)
{mymemset(mallco_dev.memmap[memx],0,memtblsize[memx]*2); //内存状态表清零mymemset(mallco_dev.membase[memx], 0,memsize[memx]);	//内存池所有数据清零  mallco_dev.memrdy[memx]=1;								//内存管理初始化OK  
}//获取内存使用率
//memx:所属内存块
//返回值:使用率(0~100)
u8 mem_perused(u8 memx)  
{  u32 used=0;  u32 i;  for(i=0;i<memtblsize[memx];i++)  {  if(mallco_dev.memmap[memx][i])used++; } return (used*100)/(memtblsize[memx]);  
} //内存分配(内部调用)
//memx:所属内存块
//size:要分配的内存大小(字节)
//返回值:0XFFFFFFFF,代表错误;其他,内存偏移地址 
u32 mymem_malloc(u8 memx,u32 size)  
{  signed long offset=0;  u16 nmemb;	//需要的内存块数  u16 cmemb=0;//连续空内存块数u32 i;  if(!mallco_dev.memrdy[memx])mallco_dev.init(memx);//未初始化,先执行初始化 if(size==0)return 0XFFFFFFFF;//不需要分配nmemb=size/memblksize[memx];  	//获取需要分配的连续内存块数if(size%memblksize[memx])nmemb++;  for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--)//搜索整个内存控制区  {     if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])cmemb++;//连续空内存块数增加else cmemb=0;								//连续内存块清零if(cmemb==nmemb)							//找到了连续nmemb个空内存块{for(i=0;i<nmemb;i++)  					//标注内存块非空 {  mallco_dev.memmap[memx][offset+i]=nmemb;  }  return (offset*memblksize[memx]);//返回偏移地址  }}  return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配条件的内存块  
}  //释放内存(内部调用) 
//memx:所属内存块
//offset:内存地址偏移
//返回值:0,释放成功;1,释放失败;  
u8 mymem_free(u8 memx,u32 offset)  
{  int i;  if(!mallco_dev.memrdy[memx])//未初始化,先执行初始化{mallco_dev.init(memx);    return 1;//未初始化  }  if(offset<memsize[memx])//偏移在内存池内. {  int index=offset/memblksize[memx];			//偏移所在内存块号码  int nmemb=mallco_dev.memmap[memx][index];	//内存块数量for(i=0;i<nmemb;i++)  						//内存块清零{  mallco_dev.memmap[memx][index+i]=0;  }  return 0;  }else return 2;//偏移超区了.  
}  //释放内存(外部调用) 
//memx:所属内存块
//ptr:内存首地址 
void myfree(u8 memx,void *ptr)  
{  u32 offset;  printf("myfree\r\n");	if(ptr==NULL)return;//地址为0.  offset=(u32)ptr-(u32)mallco_dev.membase[memx];  mymem_free(memx,offset);//释放内存     
}  //分配内存(外部调用)
//memx:所属内存块
//size:内存大小(字节)
//返回值:分配到的内存首地址.
void *mymalloc(u8 memx,u32 size)  
{  u32 offset;  									      offset=mymem_malloc(memx,size);  	   			if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;  else return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);  
}  //重新分配内存(外部调用)
//memx:所属内存块
//*ptr:旧内存首地址
//size:要分配的内存大小(字节)
//返回值:新分配到的内存首地址.
void *myrealloc(u8 memx,void *ptr,u32 size)  
{  u32 offset;  offset=mymem_malloc(memx,size);  if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;     else  {  									   mymemcpy((void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset),ptr,size);	//拷贝旧内存内容到新内存   myfree(memx,ptr);  											  		//释放旧内存return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);  				//返回新内存首地址}  
}

malloc.h

#ifndef _MALLOC_H
#define _MALLOC_H
#include "stm32f4xx.h"#ifndef NULL
#define NULL 0
#endif//定义三个内存池
#define SRAMIN 	0  //内部内存池
#define SRAMEX 	1  //外部内存池#define SRAMBANK  2 //定义支持的SRAM块数//mem1内存参数设定,mem1完全处于内部SRAM里面
#define MEM1_BLOCK_SIZE	32  			//内存块大小为32字节
#define MEM1_MAX_SIZE		30*1024 	//最大管理内存 10k
#define MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE MEM1_MAX_SIZE/MEM1_BLOCK_SIZE  //内存表大小//mem2内存参数设定,mem2处于外部SRAM里面
#define MEM2_BLOCK_SIZE	32  			//内存块大小为32字节
#define MEM2_MAX_SIZE		500*1024 	//最大管理内存 500k
#define MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE MEM2_MAX_SIZE/MEM2_BLOCK_SIZE  //内存表大小//内存管理控制器
struct _m_mallco_dev
{void (*init)(u8);  		//初始化u8 (*perused)(u8); 		//内存使用率u8 *membase[SRAMBANK]; //内存池,管理SRAMBANK个区域的内存u16 *memmap[SRAMBANK];  //内存状态表u8 memrdy[SRAMBANK];   //内存管理是否就绪
};
extern struct _m_mallco_dev mallco_dev;  //在malloc.c里面定义void mymemset(void *s,u8 c,u32 count);	 //设置内存
void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n);//复制内存     
void mymem_init(u8 memx);					 //内存管理初始化函数(外/内部调用)
u32 mymem_malloc(u8 memx,u32 size);		 //内存分配(内部调用)
u8 mymem_free(u8 memx,u32 offset);		 //内存释放(内部调用)
u8 mem_perused(u8 memx);				 //获得内存使用率(外/内部调用) 

//用户调用函数
void myfree(u8 memx,void *ptr);  			//内存释放(外部调用)
void *mymalloc(u8 memx,u32 size);			//内存分配(外部调用)
void *myrealloc(u8 memx,void *ptr,u32 size);//重新分配内存(外部调用)
#endif

然后在main函数中使用
在这里插入图片描述

修改stm32f4x7_eth.h

在 #include “stm32f4x7_eth.h” 的最后添加 extern 使得外部文件可以使用

在这里插入图片描述
至此 ETH的DMA描述符，缓存，接收帧内存 都可以使用了

加入LWIP包

在工程源目录中加入LWIP文件夹， 并且把lwip包的文件全部复制到源码目录的LWIP文件夹里

添加lwip源码

在这里插入图片描述
在keil中创建相对应的Group并且在keil中加入这些路径

  • lwip/core
    需要单独加入ipv4的内容，不加ipv6的内容
    在这里插入图片描述
    lwip/netif 加入这些中的ethernet.c文件，注意只加ethernet.c
    在这里插入图片描述
  • lwip.api
    加入这些
    在这里插入图片描述- lwip/arch
    这个文件夹是单独创建在User中的arch文件夹，这里存放着lwip与用户的接口
    在我的文件夹中的User/arch 文件夹中，直接复制过去
    在这里插入图片描述

添加lwip头文件路径

在keil工程中加入头文件路径
在这里插入图片描述

添加lwip时钟更新

在这里我使用的是我10ms的定时器驱动的一个任务调度器，没软件定时器的可以直接放入10ms定时器中.
在这里插入图片描述
把上图的函数放入10ms任务中，其中lwip_localtime+=10表示的是10ms更新的时基。

添加以太网底层驱动

以太网初始化

初始化GPIO

初始化GPIO并且选择RMII接口的SYSCFG

RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1Periph_GPIOA|RCC_AHB1Periph_GPIOB|RCC_AHB1Periph_GPIOC|RCC_AHB1Periph_GPIOG;RCC->APB2ENR |=RCC_APB2Periph_SYSCFG;//使能SYSCFG时钟SYSCFG->PMC=(uint32_t)(0x800000);//MAC和PHY之间使用RMII接口GPIOA->MODER|=(uint32_t)(0x8028); 		//PA1 PA2 PA7GPIOB->MODER|=(uint32_t)(0x800000);		//PB11GPIOC->MODER|=(uint32_t)(0xA08);		//PC1 PC4 PC5GPIOG->MODER|=(uint32_t)(0x28000000);	//PG13 PG14GPIOA->AFR[0]|=(uint32_t)(0xB0000BB0);//PA1 PA2 PA7GPIOB->AFR[1]|=(uint32_t)(0xB000);			//PB11GPIOC->AFR[0]|=(uint32_t)(0xBB00B0);		//PC1 PC4 PC5GPIOG->AFR[1]|=(uint32_t)(0xBB00000);		//PG13 PG14GPIOA->OSPEEDR|=(uint32_t)(0xC03C); 	//PA1 PA2 PA7GPIOB->OSPEEDR|=(uint32_t)(0xC00000); 	//PB11GPIOC->OSPEEDR|=(uint32_t)(0xF0C); 	//PC1 PC4 PC5GPIOG->OSPEEDR|=(uint32_t)(0x3C000000); //PG13 PG14

初始化以太网MAC_DMA

//初始化ETH MAC层及DMA配置
//返回值:ETH_ERROR,发送失败(0)
//		ETH_SUCCESS,发送成功(1)
u8 ETH_MAC_DMA_Config(void)
{u8 rval;ETH_InitTypeDef ETH_InitStructure; //使能以太网时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_ETH_MAC | RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Tx |RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Rx, ENABLE);ETH_DeInit();  								//AHB总线重启以太网ETH_SoftwareReset();  						//软件重启网络while (ETH_GetSoftwareResetStatus() == SET);//等待软件重启网络完成 ETH_StructInit(&ETH_InitStructure); 	 	//初始化网络为默认值  ///网络MAC参数设置 ETH_InitStructure.ETH_AutoNegotiation = ETH_AutoNegotiation_Enable;   			//开启网络自适应功能ETH_InitStructure.ETH_LoopbackMode = ETH_LoopbackMode_Disable;					//关闭反馈ETH_InitStructure.ETH_RetryTransmission = ETH_RetryTransmission_Disable; 		//关闭重传功能ETH_InitStructure.ETH_AutomaticPadCRCStrip = ETH_AutomaticPadCRCStrip_Disable; 	//关闭自动去除PDA/CRC功能 ETH_InitStructure.ETH_ReceiveAll = ETH_ReceiveAll_Disable;						//关闭接收所有的帧ETH_InitStructure.ETH_BroadcastFramesReception = ETH_BroadcastFramesReception_Enable;//允许接收所有广播帧ETH_InitStructure.ETH_PromiscuousMode = ETH_PromiscuousMode_Disable;			//关闭混合模式的地址过滤  ETH_InitStructure.ETH_MulticastFramesFilter = ETH_MulticastFramesFilter_Perfect;//对于组播地址使用完美地址过滤   ETH_InitStructure.ETH_UnicastFramesFilter = ETH_UnicastFramesFilter_Perfect;	//对单播地址使用完美地址过滤 ETH_InitStructure.ETH_ChecksumOffload = ETH_ChecksumOffload_Enable; 			//开启ipv4和TCP/UDP/ICMP的帧校验和卸载   //当我们使用帧校验和卸载功能的时候，一定要使能存储转发模式,存储转发模式中要保证整个帧存储在FIFO中,//这样MAC能插入/识别出帧校验值,当真校验正确的时候DMA就可以处理帧,否则就丢弃掉该帧ETH_InitStructure.ETH_DropTCPIPChecksumErrorFrame = ETH_DropTCPIPChecksumErrorFrame_Enable; //开启丢弃TCP/IP错误帧ETH_InitStructure.ETH_ReceiveStoreForward = ETH_ReceiveStoreForward_Enable;     //开启接收数据的存储转发模式    ETH_InitStructure.ETH_TransmitStoreForward = ETH_TransmitStoreForward_Enable;   //开启发送数据的存储转发模式  ETH_InitStructure.ETH_ForwardErrorFrames = ETH_ForwardErrorFrames_Disable;     	//禁止转发错误帧  ETH_InitStructure.ETH_ForwardUndersizedGoodFrames = ETH_ForwardUndersizedGoodFrames_Disable;	//不转发过小的好帧 ETH_InitStructure.ETH_SecondFrameOperate = ETH_SecondFrameOperate_Enable;  		//打开处理第二帧功能ETH_InitStructure.ETH_AddressAlignedBeats = ETH_AddressAlignedBeats_Enable;  	//开启DMA传输的地址对齐功能ETH_InitStructure.ETH_FixedBurst = ETH_FixedBurst_Enable;            			//开启固定突发功能    ETH_InitStructure.ETH_RxDMABurstLength = ETH_RxDMABurstLength_32Beat;     		//DMA发送的最大突发长度为32个节拍   ETH_InitStructure.ETH_TxDMABurstLength = ETH_TxDMABurstLength_32Beat;			//DMA接收的最大突发长度为32个节拍ETH_InitStructure.ETH_DMAArbitration = ETH_DMAArbitration_RoundRobin_RxTx_1_1;rval=ETH_Init(&ETH_InitStructure,LAN8720_PHY_ADDRESS);		//配置ETHif(rval==ETH_SUCCESS)//配置成功{ETH_DMAITConfig(ETH_DMA_IT_NIS|ETH_DMA_IT_R,ENABLE);  	//使能以太网接收中断	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ETH_IRQn;  //以太网中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //中断寄存器组2最高优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);ETH_MACAddressConfig(ETH_MAC_Address0,lwipdev.mac);printf("ETH Init Sucess\r\n");}return rval;
}
  1. 这里 设置MAC地址 很重要，否则以太网无法接收自己的IP地址所对应的包！

ETH_MACAddressConfig(ETH_MAC_Address0,lwipdev.mac);

的是lwipdev.mac
这里的lwipdev.mac在lwip_comm.h中，在main函数中调用lwip_comm_init() 用来初始化lwip的底层设备和lwip内核，MAC地址在这个函数的lwip_comm_default_ip_set(&lwipdev); 中修改。
2. 这里一定要 开启ETH的DMA中断并且使能ETH_IRQn ！

设置以太网DMA描述符 & DMA缓存的对应关系

	rval=ETH_MAC_DMA_Config();if(rval==ETH_SUCCESS){printf("ETH init OK  ");}else{printf("ETH init Failed  ");}ETH_DMATxDescChainInit(DMATxDscrTab,Tx_Buff,ETH_TXBUFNB);//将接收描述符和接收缓存区关联起来 串成链式结构 初始化了发送追踪描述符ETH_DMARxDescChainInit(DMARxDscrTab,Rx_Buff,ETH_RXBUFNB);//将发送描述符和发送缓存区关联起来 串成链表	  初始化了接收追踪描述符for(uint8_t i=0; i<ETH_TXBUFNB; i++){ETH_DMATxDescChecksumInsertionConfig(&DMATxDscrTab[i], ETH_DMATxDesc_ChecksumTCPUDPICMPFull);ETH_DMATxDescCRCCmd(&DMATxDscrTab[i],ENABLE);} ETH_Start();

后面

for(uint8_t i=0; i<ETH_TXBUFNB; i++)
{
ETH_DMATxDescChecksumInsertionConfig(&DMATxDscrTab[i],ETH_DMATxDesc_ChecksumTCPUDPICMPFull);
ETH_DMATxDescCRCCmd(&DMATxDscrTab[i],ENABLE);
}

设置了以太网TX发送描述缓存帧的和校验，这步是我在前面测试的时候发现的问题若没这段程序，以太网只可以发送ARP请求，TCP/UDP/ICMP等都发送出去的帧都是0和校验，形成错误帧，所以一定要开启TX缓存的和校验！
另一个需要注意的是一定要开启ETH！

ETH_Start();

在这里我贴出的这段程序，可以获得PHY芯片和外部协商的结果，可以验证设置的以太网是是否和外部PHY芯片通讯上。

//得到8720的速度模式
//返回值:
//001:10M半双工
//101:10M全双工
//010:100M半双工
//110:100M全双工
//其他:错误.
void LAN8720_Get_Speed(void)
{u8 speed;speed=((ETH_ReadPHYRegister(PHY_BCR,PHY_SR)&0x1C)>>2); //从LAN8720的31号寄存器中读取网络速度和双工模式switch(speed){case 1: printf("10M半双工\r\n"); break;case 5: printf("10M全双工\r\n"); break;case 2: printf("100M半双工\r\n"); break;case 6: printf("100M全双工\r\n"); break;default: printf("ETH 初始化失败 %d\r\n",speed); break;}
}

以太网接收中断函数

在前初始化了以太网中断，这里编写以太网中断函数

 
//以太网中断服务函数
void ETH_IRQHandler(void){if(ETH_CheckFrameReceived()){ETH_flag=1;}ETH_DMAClearITPendingBit(ETH_DMA_IT_R); 	//清除DMA中断标志位ETH_DMAClearITPendingBit(ETH_DMA_IT_NIS);	//清除DMA接收中断标志位
}

LWIP初始化

在LWIP底层硬件初始化

在这个函数中加入ETH初始化

static void low_level_init(struct netif *netif)

在这里插入图片描述

设置LWIP底层输入/ 输出函数

底层输入函数：

static struct pbuf * low_level_input(struct netif *netif)

底层输出函数:

static err_t low_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p)

修改这两个函数即可使用LWIP适配以太网（从这里看LWIP其实可以通过任何通讯方式运行，不只局限于ETH，只要是输入的是以太网帧格式的数据就可以，但是需要修改的部分较多，需要重新定义DMA描述符、追踪描述符、缓存的数据方向）。

LWIP输入处理

在while(1)中检测ETH中断函数的flg并且做出反应

if(ETH_flag){ETH_flag = 0;ethernetif_input(&lwip_netif);//调用网卡接收函数}

有两种ETH输入数据分解的方法， ETH中断是其中一种，但是实测发现了一个问题，当我把我的以太网线插入开发板<—>电脑 之间后，因为电脑一边从WIFI中获取数据一边会从以太网中尝试获取数据，于是会发生ETH超级频繁的进入ETH中断导致ETH这次的任务还没有处理完，下一次的任务标志位又被置为了导致出现了原子操作，也就是会出现数据量大的时候可能漏掉网络请求的情况，如图：
使用ETH中断导致请求被漏
于是发现可以不使用ETH中断，禁用掉ETH中断，改用频率更高的while(1)大循环中循环检测，如图
在这里插入图片描述
在这里每一次大循环都会检测ETH输入帧是否收到，大大提高了实时响应性，ping命令不会出现遗漏的现象。

测试程序

ETH是否正常接收可以查看debug，这里贴出两个测试程序用来测试ETH是否可以正常发送

 void ethernet_sendtest1(void){uint8_t frame_data[] ={/* 以太网帧格式 */0x50,0xFA,0x84,0x15,0x3C,0x3C,                            /* 远端MAC */0x0,0x80,0xE1,0x0,0x0,0x0,                                /* 本地MAC */0x8,0x0,                                                  /* ip类型 */0x45,0x0,0x0,0x26/*l*/,0x0,0x0,0x0,0x0,0xFF,0x11,0x0,0x0, /* UDP报头 */0xC0,0xA8,0x2,0x8,                                        /* 本地IP */0xC0,0xA8,0x2,0xC2,                                       /* 远端IP */0x22,0xB0,                                                /* 本地端口 */0x22,0xB1,                                                /* 远端端口 */0x0,0x12,                                                 /* UDP长度 */0x0,0x0,                                                  /* UDP校验和 */0x68,0x65,0x6C,0x6C,0x6F,0x20,0x7A,0x6F,0x72,0x62         /* 数据 */};struct pbuf *p;/* 分配缓冲区空间 */p = pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT, 0x26 + 14, PBUF_POOL);if (p != NULL){/* 填充缓冲区数据 */pbuf_take(p, frame_data, 0x26 + 14);/* 把数据直接通过底层发送 */lwip_netif.linkoutput(&lwip_netif, p);/* 释放缓冲区空间 */pbuf_free(p);}}void ethernet_sendtest2(void){uint8_t dstAddr[6] = {0x50,0xFA,0x84,0x15,0x3C,0x3C};         /* 远端MAC */uint8_t frame_data[] ={/* UDP帧格式 */0x45,0x0,0x0,0x26/*l*/,0x0,0x0,0x0,0x0,0xFF,0x11,0x0,0x0, /* UDP报头 */192,168,1,68,                                        /* 本地IP */192,168,1,11,                                       /* 远端IP */0x22,0xB0,                                                /* 本地端口 */0x22,0xB1,                                                /* 远端端口 */0x0,0x12,                                                 /* UDP长度 */0x0,0x0,                                                  /* UDP校验和 */1,2,3,4,5,6,6,6,6,6         /* 数据 */};struct pbuf *p;/* 分配缓冲区空间 */p = pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT, 0x26, PBUF_POOL);if (p != NULL){/* 填充缓冲区数据 */pbuf_take(p, frame_data, 0x26);/* 把数据进行以太网封装，再通过底层发送 */ethernet_output(&lwip_netif, p, (const struct eth_addr*)lwip_netif.hwaddr,(const struct eth_addr*)dstAddr, ETHTYPE_IP);/* 释放缓冲区空间 */pbuf_free(p);}}

至此，ETH已经具备了运行LWIP并且可以PING了。
这里我修改IP地址和MAC，防止电脑内部MAC / ARP表影响测试结果
在这里插入图片描述

ping了好多次发现都可以，实验成功
在这里插入图片描述

总结一下，这里有很重要但是也很有可能会疏漏的几点：

  1. 设置为MCU设置MAC地址，有专门的一个函数用来为MCU设置自己ETH的MAC地址，否则无法接收到自己IP地址包。
  2. 配置DMA的描述符和缓存的关系，这也是有专门的函数用来初始化对应的关系，否则描述符无法和缓存对应起来，接收到的是乱码或者直接进入硬件错误中断
  3. 如果是外部SRAM的板子，ETH的TX/RX的30K缓存可以放到外部SRAM中，而占用300字节的设备描述符不可以放入外部SRAM，因为这些描述符是直接与内部ETH的DMA交互的，将这些描述符的内存指向外部RAM会导致读取不到描述符出现直接无法读取的现象。
  4. 开启每个TX缓存的和校验，有专门的函数，如果不设置TX缓存和校验会导致TX发送的所有数据的和校验都是0x00 在抓包软件中出现的是错误。
  5. 如果使用片内RAM存储缓存，可以调节ETH_TXBUFNB 或者 ETH_RXBUFNB 调节有多少个缓存区从而调节缓存区大小
  6. 经过我的实测，将RX/TX缓存BUFFER存放在外部SRAM中会有几率ping失败或者超时几个，存放在内部RAM会一直可以使用，怀疑是SRAM的速度影响了DMA搜索地址传输的速度，缓存存放在内部RAM效率高，失误率低，（是否有可能是cache的作用？）

处理以太网数据帧的三种方式对比

续：在写完这篇博客之后我再次重新理解了以太网响应数据的方式，在以太网使用中断检测可用的帧数据&大循环处理 / 直接在大循环中检测可用的帧&处理 / 以太网中断接收到置为标志位&大循环中处理这三种方法我都尝试了一下，

中断检测可使用的帧 & 大循环处理：

这里使用的是在中断中

//以太网中断服务函数
void ETH_IRQHandler(void){
if(ETH_CheckFrameReceived()){
ETH_flag=1;
}
ETH_DMAClearITPendingBit(ETH_DMA_IT_R); //清除DMA中断标志位
ETH_DMAClearITPendingBit(ETH_DMA_IT_NIS); //清除DMA接收中断标志位
}

大循环中

if(ETH_flag==1){
ETH_flag=0;
if(ETH_CheckFrameReceived()){
ethernetif_input(&lwip_netif);//调用网卡接收函数
}
}

这样实际测试发现因为在ETH_CheckFrameReceived( ) 这个函数中有这样一段

/* check if last segment */
if(((DMARxDescToGet->Status & ETH_DMARxDesc_OWN) == (uint32_t)RESET) &&
((DMARxDescToGet->Status & ETH_DMARxDesc_LS) != (uint32_t)RESET))
{
DMA_RX_FRAME_infos->Seg_Count++;
if (DMA_RX_FRAME_infos->Seg_Count == 1)
{
DMA_RX_FRAME_infos->FS_Rx_Desc = DMARxDescToGet;
}
DMA_RX_FRAME_infos->LS_Rx_Desc = DMARxDescToGet;
return 1;
}

这里可以看到它会不断更新是否是最新的缓存区域，如果不是，则++缓存到另一个，但是这样当中断正在检测frame的时候又发生了中断，会直接导致frame检测混乱，count++了之后又++，正在处理上一个事件的时候又被后半部分指到了下一个事件的数据，所以 ETH_CheckFrameReceived( ) 这个函数不可重入！！，实际测发现这样有概率成功ping通几个包，大部分因为网络频繁进中断导致了无法ping通，那么在中断检测帧在大循环处理这个方法PASS

直接在大循环里检测 & 处理

例如：

if(ETH_CheckFrameReceived()){
ethernetif_input(&lwip_netif);//调用网卡接收函数
}

直接在while(1)中不断检测，这样的好处是可以一直检测，有任何帧被发现都会处理，缺点是这样会占用大量MCU资源，当任务多了之后会发现检测不是很及时，并且会拖累其他任务的响应，直接导致系统响应慢。

中断置位标志位累加 & 大循环处理

这里我使用的是在中断中给需要处理的事件++

//以太网中断服务函数
void ETH_IRQHandler(void){
if(ETH_CheckFrameReceived()){
ETH_flag++;
}
ETH_DMAClearITPendingBit(ETH_DMA_IT_R); //清除DMA中断标志位
ETH_DMAClearITPendingBit(ETH_DMA_IT_NIS); //清除DMA接收中断标志位
}

这样相当于记录了有多少个事件应该被处理
在大循环中处理

if(ETH_flag){
ETH_flag–;
ethernetif_input(&lwip_netif);//调用网卡接收函数
printf(“ETH_flag=%d\r\n”,ETH_flag);
}

这样既不会发生frame检测重入，又可以即使处理所有缓存中的事件！！
实测效果如下：
在debug界面，最多发生一次剩余缓存未处理，并且可以看到后面已经即使处理了
在这里插入图片描述
在ping响应中，往返小于1ms
在这里插入图片描述
之前方法2全部在while中处理的时候的时间是2-3ms：
在这里插入图片描述
所以方法3无论是响应速度或者是处理数据的数量来说都是比较合理的，如果又更好的方法欢迎私信我！

源码获取

文件链接：
通过网盘分享的文件：CSDN_ETH.rar
链接: https://pan.baidu.com/s/15UMS1rLIsaaPfxGsWYXK9Q?pwd=kg2m 提取码: kg2m

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