目录
- 前言
- 一、移植准备工作
- 二、以太网固件库与驱动
- 2.1 固件库文件添加
- 2.2 库文件修改
- 2.3 添加网卡驱动
- 三、LWIP 数据包和网络接口管理
- 3.1 添加LWIP源文件
- 3.2 Lwip文件修改
- 3.2.1 修改cc.h
- 3.2.2 修改lwipopts.h
- 3.2.3 修改icmp.c
- 3.2.4 修改sys_arch.h和sys_arch.c
- 3.2.5 修改ethernetif.h和ethernetif.c
- 四、添加应用程序
- 4.1 添加Lwip应用
- 4.2 添加FreeRTOS应用
前言
介绍一下基于FreeRTOS的LWIP移植，平台为STM32F407标准库的Keil环境。LWIP的相关介绍见以下链接：https://blog.csdn.net/weixin_44567668/article/details/139619797
一、移植准备工作
移植文件需要LWIP源码及FreeRTOS标准库工程
-
FreeRTOS标准库工程
移植需要一个已经移植好FreeRTOS的STM32标准库工程，大概如下图所示
FreeRTOS的移植参考以下链接：https://blog.csdn.net/weixin_44567668/article/details/135419275 -
Lwip源码
Lwip源码可以从官网获取，LWIP官网链接：http://savannah.nongnu.org/projects/lwip/
点击Download Area就可以下载源码，我们选择contrib-1.4.1.zip和lwip-1.4.1.zip，不用最新版本是因为标准库缺少对应最新版本的以太网句柄ETH_HandleTypeDef，如果是HAL库版本可以用最新版本的Lwip源码
此时由于一些配置和移植需要，还要下载一下ST官方移植示例，ST官方参考工程链接：https://www.st.com/en/embedded-software/stsw-stm32070.html
二、以太网固件库与驱动
2.1 固件库文件添加
从ST例程里找到以太网库STM32F4x7_ETH_Driver，并将其复制到我们工程文件里
然后在keil工程里添加进来stm32f4x7_eth.c和stm32f4xx_syscfg.c
2.2 库文件修改
stm32f4x7_eth_conf.h的修改
在STM32F4x7_ETH_Driver\inc很容易找到stm32f4x7_eth_conf_template.h，里面定义了一些关于操作PHY芯片的信息，有关PHY芯片LAN8720的相关介绍见前言链接。此时我们将stm32f4x7_eth_conf_template.h重命名为stm32f4x7_eth_conf.h，然后将里面改成LAN8720对应的配置
#ifndef __STM32F4x7_ETH_CONF_H
#define __STM32F4x7_ETH_CONF_H
#include "stm32f4xx.h"#define USE_ENHANCED_DMA_DESCRIPTORS//如果使用自己定义的延时函数的话就注销掉下面一行代码，否则使用
//默认的低精度延时函数//#define USE_Delay //使用默认延时函数，因此注销掉
#ifdef USE_Delay#include "main.h" #define _eth_delay_ Delay //Delay为用户自己提供的高精度延时函数#else#define _eth_delay_ ETH_Delay //默认的_eth_delay功能函数延时精度差
#endif#ifdef CUSTOM_DRIVER_BUFFERS_CONFIG//重新定义以太网接收和发送缓冲区的大小和数量#define ETH_RX_BUF_SIZE ETH_MAX_PACKET_SIZE //接收缓冲区的大小#define ETH_TX_BUF_SIZE ETH_MAX_PACKET_SIZE //发送缓冲区的大小#define ETH_RXBUFNB 20 //接收缓冲区数量#define ETH_TXBUFNB 5 //发送缓冲区数量
#endif//*******************PHY配置块*******************
#ifdef USE_Delay#define PHY_RESET_DELAY ((uint32_t)0x000000FF) //PHY复位延时#define PHY_CONFIG_DELAY ((uint32_t)0x00000FFF) //PHY配置延时#define ETH_REG_WRITE_DELAY ((uint32_t)0x00000001) //向以太网寄存器写数据时的延时
#else#define PHY_RESET_DELAY ((uint32_t)0x000FFFFF) //PHY复位延时#define PHY_CONFIG_DELAY ((uint32_t)0x00FFFFFF) //PHY配置延时#define ETH_REG_WRITE_DELAY ((uint32_t)0x0000FFFF) //向以太网寄存器写数据时的延时
#endif//LAN8720 PHY芯片的状态寄存器
#define PHY_SR ((uint16_t)31) //LAN8720的PHY状态寄存器地址
#define PHY_SPEED_STATUS ((uint16_t)0x0004) //LAN8720 PHY速度值掩码
#define PHY_DUPLEX_STATUS ((uint16_t)0x00010) //LAN8720 PHY连接状态值掩码
#endif
stm32f4x7_eth.c的修改
在 stm32f4x7_eth.c 文件中针对不同的平台定义了四个数组：Rx_Buff[]、Tx_Buff[]、DMARxDscrTab[]和 DMATxDscrTab[]，这四个数组占用了大量的 RAM。我们在这里将这四个变量屏蔽掉，如图所示
2.3 添加网卡驱动
网卡驱动主要是对以太网的一些配置，主要是一些初始化工作，这里新建两个文件为ethernet.h和ethernet.c
ethernet.h头文件
#ifndef __LAN8720_H
#define __LAN8720_H#include "delay.h"
#include "stm32f4x7_eth.h"#define LAN8720_PHY_ADDRESS 0x00 //LAN8720 PHY芯片地址.
#define LAN8720_RST PDout(3) //LAN8720复位引脚 /* MAC ADDRESS*/
#define MAC_ADDR0 02
#define MAC_ADDR1 00
#define MAC_ADDR2 00
#define MAC_ADDR3 00
#define MAC_ADDR4 00
#define MAC_ADDR5 00/*Static IP ADDRESS*/
#define IP_ADDR0 192
#define IP_ADDR1 168
#define IP_ADDR2 0
#define IP_ADDR3 10/*NETMASK*/
#define NETMASK_ADDR0 255
#define NETMASK_ADDR1 255
#define NETMASK_ADDR2 255
#define NETMASK_ADDR3 0/*Gateway Address*/
#define GW_ADDR0 192
#define GW_ADDR1 168
#define GW_ADDR2 0
#define GW_ADDR3 1 extern ETH_DMADESCTypeDef *DMARxDscrTab; //以太网DMA接收描述符数据结构体指针
extern ETH_DMADESCTypeDef *DMATxDscrTab; //以太网DMA发送描述符数据结构体指针
extern uint8_t *Rx_Buff; //以太网底层驱动接收buffers指针
extern uint8_t *Tx_Buff; //以太网底层驱动发送buffers指针
extern ETH_DMADESCTypeDef *DMATxDescToSet; //DMA发送描述符追踪指针
extern ETH_DMADESCTypeDef *DMARxDescToGet; //DMA接收描述符追踪指针
extern ETH_DMA_Rx_Frame_infos *DMA_RX_FRAME_infos; //DMA最后接收到的帧信息指针u8 LAN8720_Init(void);
u8 ethernet_chip_get_speed(void);
u8 ETH_MACDMA_Config(void);
FrameTypeDef ETH_Rx_Packet(void);
u8 ETH_Tx_Packet(u16 FrameLength);uint8_t ethernet_mem_malloc(void);
void ETH_Mem_Free(void);
#endif
ethernet.c
在ethernet.c中下面几个函数，如表所示。
| 函数 | 说明 |
|---|---|
| LAN8720_Init() | LAN8720 初始化函数 |
| ETHERNET_NVICConfiguration() | 以太网 DMA 中断优先级配置 |
| ethernet_chip_get_speed() | 获取当前连接速度和双工状态 |
| ETH_MACDMA_Config() | 以太网 MAC 和 DMA 配置函数 |
| ETH_IRQHandler() | 以太网 DMA 接收中断服务函数 |
| ETH_Rx_Packet() | 从网卡中接收数据包 |
| ETH_Tx_Packet() | 从网卡发送数据包 |
| ETH_Mem_Malloc() | Rx_Buff[]、Tx_Buff[]、DMARxDscrTab[]和DMATxDscrTab[]这四个数组申请内存 |
| ETH_Mem_Free() | 释 放 Rx_Buff[] 、Tx_Buff[] 、DMARxDscrTab[]和DMATxDscrTab[]这四个数组的内存 |
其中ETH_Rx_Packet()和ETH_Tx_Packet()主要替代库函数ETH_Prepare_Transmit_Descriptors()和ETH_Get_Received_Frame_interrupt()，同样是为了减小内存开销。全部代码如下
#include "ethernet.h"
#include "stm32f4x7_eth.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "malloc.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "semphr.h"
#include "task.h"ETH_DMADESCTypeDef *DMARxDscrTab; //以太网DMA接收描述符数据结构体指针
ETH_DMADESCTypeDef *DMATxDscrTab; //以太网DMA发送描述符数据结构体指针
uint8_t *Rx_Buff; //以太网底层驱动接收buffers指针
uint8_t *Tx_Buff; //以太网底层驱动发送buffers指针extern xSemaphoreHandle s_xSemaphore;static void ETHERNET_NVICConfiguration(void);//------------------------------- BSP -------------------------------------//
//LAN8720初始化
//返回值:0,成功;
// 其他,失败
u8 LAN8720_Init(void)
{u8 rval=0;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA|RCC_AHB1Periph_GPIOC|RCC_AHB1Periph_GPIOG|RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);//使能GPIO时钟 RMII接口RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE); //使能SYSCFG时钟SYSCFG_ETH_MediaInterfaceConfig(SYSCFG_ETH_MediaInterface_RMII); //MAC和PHY之间使用RMII接口/*网络引脚设置 RMII接口ETH_MDIO -------------------------> PA2ETH_MDC --------------------------> PC1ETH_RMII_REF_CLK------------------> PA1ETH_RMII_CRS_DV ------------------> PA7ETH_RMII_RXD0 --------------------> PC4ETH_RMII_RXD1 --------------------> PC5ETH_RMII_TX_EN -------------------> PG11ETH_RMII_TXD0 --------------------> PG13ETH_RMII_TXD1 --------------------> PG14ETH_RESET-------------------------> PD3*///配置PA1 PA2 PA7GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_7;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);GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_ETH); //引脚复用到网络接口上GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_ETH);GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_ETH);//配置PC1,PC4 and PC5GPIO_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); //引脚复用到网络接口上GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_ETH);GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_ETH);//配置PG11, PG14 and PG13 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14;GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource11, GPIO_AF_ETH);GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource13, GPIO_AF_ETH);GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource14, GPIO_AF_ETH);//配置PD3为推完输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推完输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ; GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);LAN8720_RST=0; //硬件复位LAN8720delay_ms(50); LAN8720_RST=1; //复位结束 ETHERNET_NVICConfiguration(); //设置中断优先级rval=ETH_MACDMA_Config(); //配置MAC及DMAreturn !rval; //ETH的规则为:0,失败;1,成功;所以要取反一下
}//以太网中断分组配置
void ETHERNET_NVICConfiguration(void)
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = ETH_IRQn; //以太网中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0X06; //中断寄存器组2最高优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0X00;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}//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.
u8 ethernet_chip_get_speed(void)
{u8 speed;speed=((ETH_ReadPHYRegister(0x00,31)&0x1C)>>2); //从LAN8720的31号寄存器中读取网络速度和双工模式return speed;
}
/
//以下部分为STM32F407网卡配置/接口函数.//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_MACDMA_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(Ð_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
#ifdef CHECKSUM_BY_HARDWAREETH_InitStructure.ETH_ChecksumOffload = ETH_ChecksumOffload_Enable; //开启ipv4和TCP/UDP/ICMP的帧校验和卸载
#endif//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_2_1;rval=ETH_Init(Ð_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 }return rval;
}//以太网中断服务函数
void ETH_IRQHandler(void)
{portBASE_TYPE xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;// if ( ETH_GetDMAFlagStatus(ETH_DMA_FLAG_R) == SET) if(ETH_GetRxPktSize(DMARxDescToGet)!=0) //检测是否收到数据包{ xSemaphoreGiveFromISR( s_xSemaphore, &xHigherPriorityTaskWoken ); }ETH_DMAClearITPendingBit(ETH_DMA_IT_R);ETH_DMAClearITPendingBit(ETH_DMA_IT_NIS);/* Switch tasks if necessary. */ if( xHigherPriorityTaskWoken != pdFALSE ){portEND_SWITCHING_ISR( xHigherPriorityTaskWoken );}
} //----------------------------- 库函数重定义 ----------------------------------//
//接收一个网卡数据包
//返回值:网络数据包帧结构体
FrameTypeDef ETH_Rx_Packet(void)
{ u32 framelength=0;FrameTypeDef frame={0,0}; //检查当前描述符,是否属于ETHERNET DMA(设置的时候)/CPU(复位的时候)if((DMARxDescToGet->StatusÐ_DMARxDesc_OWN)!=(u32)RESET){ frame.length=ETH_ERROR; if ((ETH->DMASRÐ_DMASR_RBUS)!=(u32)RESET) { ETH->DMASR = ETH_DMASR_RBUS;//清除ETH DMA的RBUS位 ETH->DMARPDR=0;//恢复DMA接收}return frame;//错误,OWN位被设置了} if(((DMARxDescToGet->StatusÐ_DMARxDesc_ES)==(u32)RESET)&& ((DMARxDescToGet->Status & ETH_DMARxDesc_LS)!=(u32)RESET)&& ((DMARxDescToGet->Status & ETH_DMARxDesc_FS)!=(u32)RESET)) { framelength=((DMARxDescToGet->StatusÐ_DMARxDesc_FL)>>ETH_DMARxDesc_FrameLengthShift)-4;//得到接收包帧长度(不包含4字节CRC)frame.buffer = DMARxDescToGet->Buffer1Addr;//得到包数据所在的位置}else framelength=ETH_ERROR;//错误 frame.length=framelength; frame.descriptor=DMARxDescToGet; //更新ETH DMA全局Rx描述符为下一个Rx描述符//为下一次buffer读取设置下一个DMA Rx描述符DMARxDescToGet=(ETH_DMADESCTypeDef*)(DMARxDescToGet->Buffer2NextDescAddr); return frame;
}
//发送一个网卡数据包
//FrameLength:数据包长度
//返回值:ETH_ERROR,发送失败(0)
// ETH_SUCCESS,发送成功(1)
u8 ETH_Tx_Packet(u16 FrameLength)
{ //检查当前描述符,是否属于ETHERNET DMA(设置的时候)/CPU(复位的时候)if((DMATxDescToSet->StatusÐ_DMATxDesc_OWN)!=(u32)RESET)return ETH_ERROR;//错误,OWN位被设置了 DMATxDescToSet->ControlBufferSize=(FrameLengthÐ_DMATxDesc_TBS1);//设置帧长度,bits[12:0]DMATxDescToSet->Status|=ETH_DMATxDesc_LS|ETH_DMATxDesc_FS;//设置最后一个和第一个位段置位(1个描述符传输一帧)DMATxDescToSet->Status|=ETH_DMATxDesc_OWN;//设置Tx描述符的OWN位,buffer重归ETH DMAif((ETH->DMASRÐ_DMASR_TBUS)!=(u32)RESET)//当Tx Buffer不可用位(TBUS)被设置的时候,重置它.恢复传输{ ETH->DMASR=ETH_DMASR_TBUS;//重置ETH DMA TBUS位 ETH->DMATPDR=0;//恢复DMA发送} //更新ETH DMA全局Tx描述符为下一个Tx描述符//为下一次buffer发送设置下一个DMA Tx描述符 DMATxDescToSet=(ETH_DMADESCTypeDef*)(DMATxDescToSet->Buffer2NextDescAddr); return ETH_SUCCESS;
}//-------------------------------- 内存申请 ----------------------------------//
//释放ETH 底层驱动申请的内存
void ETH_Mem_Free(void)
{ myfree(SRAMIN,DMARxDscrTab);//释放内存myfree(SRAMIN,DMATxDscrTab);//释放内存myfree(SRAMIN,Rx_Buff); //释放内存myfree(SRAMIN,Tx_Buff); //释放内存
}//为ETH底层驱动申请内存
//返回值:0,正常
// 其他,失败
uint8_t ETH_Mem_Malloc(void)
{ DMARxDscrTab=mymalloc(SRAMIN,ETH_RXBUFNB*sizeof(ETH_DMADESCTypeDef));//申请内存DMATxDscrTab=mymalloc(SRAMIN,ETH_TXBUFNB*sizeof(ETH_DMADESCTypeDef));//申请内存 Rx_Buff=mymalloc(SRAMIN,ETH_RX_BUF_SIZE*ETH_RXBUFNB); //申请内存Tx_Buff=mymalloc(SRAMIN,ETH_TX_BUF_SIZE*ETH_TXBUFNB); //申请内存if(!DMARxDscrTab||!DMATxDscrTab||!Rx_Buff||!Tx_Buff){ETH_Mem_Free();return 1; //申请失败} return 0; //申请成功
}
此时编译会有一个报错，提示未定义变量s_xSemaphore，这是后面Lwip移植ethernetif.c时定义的一个信号量，这时候可以不用管，也可以先屏蔽
三、LWIP 数据包和网络接口管理
3.1 添加LWIP源文件
在工程目录下新建文件夹LWIP，然后把下载的lwip-1.4.1\src文件夹复制进去，然后再添加arch文件夹
然后我们需要将中间文件添加到arch文件夹，总共5个文件cc.h、lwipopts.h、perf.h、sys_arch.h和sys_arch.c。这些都可以在ST参考例程STM32F4x7_ETH_LwIP_V1.1.0里找到，由于都需要修改，建议直接复制附件工程或者在Keil里新建
然后将src\api文件夹里所有文件，src\core里的c文件和ipv4里的所有文件，以及src\netif里的ethernetif.c和etharp.c添加到Keil工程
以及sys_arch.c，添加进来如下
最后将头文件加进来
3.2 Lwip文件修改
3.2.1 修改cc.h
cc.h 主要完成了协议栈内部使用的数据类型的定义，如果使用操作系统的话还有临界代码区保护等等
#ifndef __CC_H__
#define __CC_H__//#include "cpu.h"
#include "stdio.h"/*-------------data type------------------------------------------------------*/typedef unsigned char u8_t; /* Unsigned 8 bit quantity */
typedef signed char s8_t; /* Signed 8 bit quantity */
typedef unsigned short u16_t; /* Unsigned 16 bit quantity */
typedef signed short s16_t; /* Signed 16 bit quantity */
typedef unsigned long u32_t; /* Unsigned 32 bit quantity */
typedef signed long s32_t; /* Signed 32 bit quantity */
typedef u32_t mem_ptr_t; /* Unsigned 32 bit quantity */
typedef int sys_prot_t;/*-------------critical region protection (depends on uC/OS-II setting)-------*/#define BYTE_ORDER LITTLE_ENDIAN //小端模式#if OS_CRITICAL_METHOD == 1
#define SYS_ARCH_DECL_PROTECT(lev)
#define SYS_ARCH_PROTECT(lev) CPU_INT_DIS()
#define SYS_ARCH_UNPROTECT(lev) CPU_INT_EN()
#endif#if OS_CRITICAL_METHOD == 3 //method 3 is used in this port.
#define SYS_ARCH_DECL_PROTECT(lev) u32_t lev
#define SYS_ARCH_PROTECT(lev) lev = OS_CPU_SR_Save()
#define SYS_ARCH_UNPROTECT(lev) OS_CPU_SR_Restore(lev)
#endif/*----------------------------------------------------------------------------*//* define compiler specific symbols */
#if defined (__ICCARM__)#define PACK_STRUCT_BEGIN
#define PACK_STRUCT_STRUCT
#define PACK_STRUCT_END
#define PACK_STRUCT_FIELD(x) x
#define PACK_STRUCT_USE_INCLUDES#elif defined (__CC_ARM)#define PACK_STRUCT_BEGIN __packed
#define PACK_STRUCT_STRUCT
#define PACK_STRUCT_END
#define PACK_STRUCT_FIELD(x) x#elif defined (__GNUC__)#define PACK_STRUCT_BEGIN
#define PACK_STRUCT_STRUCT __attribute__ ((__packed__))
#define PACK_STRUCT_END
#define PACK_STRUCT_FIELD(x) x#elif defined (__TASKING__)#define PACK_STRUCT_BEGIN
#define PACK_STRUCT_STRUCT
#define PACK_STRUCT_END
#define PACK_STRUCT_FIELD(x) x#endif/*---define (sn)printf formatters for these lwip types, for lwip DEBUG/STATS--*/#define U16_F "4d"
#define S16_F "4d"
#define X16_F "4x"
#define U32_F "8ld"
#define S32_F "8ld"
#define X32_F "8lx"/*--------------macros--------------------------------------------------------*/
#ifndef LWIP_PLATFORM_ASSERT
#define LWIP_PLATFORM_ASSERT(x) \do \{ printf("Assertion \"%s\" failed at line %d in %s\r\n", x, __LINE__, __FILE__); \} while(0)
#endif#ifndef LWIP_PLATFORM_DIAG
#define LWIP_PLATFORM_DIAG(x) do {printf x;} while(0)
#endif#endif /* __CC_H__ */
3.2.2 修改lwipopts.h
在 LWIP 的源码中有个opt.h的文件，这个文件是裁剪和配置 LWIP 的，不过我们最好不要直接在 opt.h 里面做修改，而是在lwipopts.h里进行来裁剪与配置
#ifndef __LWIPOPTS_H__
#define __LWIPOPTS_H__#define SYS_LIGHTWEIGHT_PROT 1//NO_SYS==1:不使用操作系统
#define NO_SYS 0 //不使用操作系统//使用4字节对齐模式
#define MEM_ALIGNMENT 4 //MEM_SIZE:heap内存的大小,如果在应用中有大量数据发送的话这个值最好设置大一点
#define MEM_SIZE 16000 //内存堆大小//MEMP_NUM_PBUF:memp结构的pbuf数量,如果应用从ROM或者静态存储区发送大量数据时,这个值应该设置大一点
#define MEMP_NUM_PBUF 10//MEMP_NUM_UDP_PCB:UDP协议控制块(PCB)数量.每个活动的UDP"连接"需要一个PCB.
#define MEMP_NUM_UDP_PCB 6//MEMP_NUM_TCP_PCB:同时建立激活的TCP数量
#define MEMP_NUM_TCP_PCB 10//MEMP_NUM_TCP_PCB_LISTEN:能够监听的TCP连接数量
#define MEMP_NUM_TCP_PCB_LISTEN 6//MEMP_NUM_TCP_SEG:最多同时在队列中的TCP段数量
#define MEMP_NUM_TCP_SEG 15//MEMP_NUM_SYS_TIMEOUT:能够同时激活的timeout个数
#define MEMP_NUM_SYS_TIMEOUT 8/* ---------- Pbuf选项---------- */
//PBUF_POOL_SIZE:pbuf内存池个数.
#define PBUF_POOL_SIZE 20//PBUF_POOL_BUFSIZE:每个pbuf内存池大小.
#define PBUF_POOL_BUFSIZE 512/* ---------- TCP选项---------- */
#define LWIP_TCP 1 //为1是使用TCP
#define TCP_TTL 255//生存时间/*当TCP的数据段超出队列时的控制位,当设备的内存过小的时候此项应为0*/
#define TCP_QUEUE_OOSEQ 0//最大TCP分段
#define TCP_MSS (1500 - 40) //TCP_MSS = (MTU - IP报头大小 - TCP报头大小//TCP发送缓冲区大小(bytes).
#define TCP_SND_BUF (4*TCP_MSS)//TCP_SND_QUEUELEN: TCP发送缓冲区大小(pbuf).这个值最小为(2 * TCP_SND_BUF/TCP_MSS)
#define TCP_SND_QUEUELEN (2* TCP_SND_BUF/TCP_MSS)//TCP发送窗口
#define TCP_WND (2*TCP_MSS)/* ---------- ICMP选项---------- */
#define LWIP_ICMP 1 //使用ICMP协议/* ---------- DHCP选项---------- */
//当使用DHCP时此位应该为1,LwIP 0.5.1版本中没有DHCP服务.
#define LWIP_DHCP 1/* ---------- UDP选项 ---------- */
#define LWIP_UDP 1 //使用UDP服务
#define UDP_TTL 255 //UDP数据包生存时间/* ---------- Statistics options ---------- */
#define LWIP_STATS 0
#define LWIP_PROVIDE_ERRNO 1/* ---------- 链接回调选项 ---------- */
/* WIP_NETIF_LINK_CALLBACK==1:支持来自接口的回调函数每当链接改变(例如，向下链接)*/
#define LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK 0//STM32F4x7允许通过硬件识别和计算IP,UDP和ICMP的帧校验和
#define CHECKSUM_BY_HARDWARE //定义CHECKSUM_BY_HARDWARE,使用硬件帧校验#ifdef CHECKSUM_BY_HARDWARE//CHECKSUM_GEN_IP==0: 硬件生成IP数据包的帧校验和#define CHECKSUM_GEN_IP 0//CHECKSUM_GEN_UDP==0: 硬件生成UDP数据包的帧校验和#define CHECKSUM_GEN_UDP 0//CHECKSUM_GEN_TCP==0: 硬件生成TCP数据包的帧校验和#define CHECKSUM_GEN_TCP 0 //CHECKSUM_CHECK_IP==0: 硬件检查输入的IP数据包帧校验和#define CHECKSUM_CHECK_IP 0//CHECKSUM_CHECK_UDP==0: 硬件检查输入的UDP数据包帧校验和#define CHECKSUM_CHECK_UDP 0//CHECKSUM_CHECK_TCP==0: 硬件检查输入的TCP数据包帧校验和#define CHECKSUM_CHECK_TCP 0
#else//CHECKSUM_GEN_IP==1: 软件生成IP数据包帧校验和#define CHECKSUM_GEN_IP 1// CHECKSUM_GEN_UDP==1: 软件生成UDOP数据包帧校验和#define CHECKSUM_GEN_UDP 1//CHECKSUM_GEN_TCP==1: 软件生成TCP数据包帧校验和#define CHECKSUM_GEN_TCP 1// CHECKSUM_CHECK_IP==1: 软件检查输入的IP数据包帧校验和#define CHECKSUM_CHECK_IP 1// CHECKSUM_CHECK_UDP==1: 软件检查输入的UDP数据包帧校验和#define CHECKSUM_CHECK_UDP 1//CHECKSUM_CHECK_TCP==1: 软件检查输入的TCP数据包帧校验和#define CHECKSUM_CHECK_TCP 1
#endif/*-------------------------------------------------------- SequentialAPI选项--------------------------------------------------------
*///LWIP_NETCONN==1:使能NETCON函数(要求使用api_lib.c)
#define LWIP_NETCONN 1/*---------------------------------------------- Socket API选项----------------------------------------------
*/
//LWIP_SOCKET==1:使能Socket API(要求使用sockets.c)
#define LWIP_SOCKET 1#define LWIP_COMPAT_MUTEX 1#define LWIP_SO_RCVTIMEO 1 //通过定义LWIP_SO_RCVTIMEO使能netconn结构体中recv_timeout,使用recv_timeout可以避免阻塞线程/*-------------------------------------------------- Lwip调试选项--------------------------------------------------
*/
//#define LWIP_DEBUG 1 //开启DEBUG选项#define ICMP_DEBUG LWIP_DBG_OFF //开启/关闭ICMPdebug/*---------------------------------------------- httpd options ----------------------------------------------
*/
/** Set this to 1 to include "fsdata_custom.c" instead of "fsdata.c" for the* file system (to prevent changing the file included in CVS) */
#define HTTPD_USE_CUSTOM_FSDATA 1#endif /* __LWIPOPTS_H__ */
3.2.3 修改icmp.c
我们需要修改 icmp.c 文档使其支持硬件帧校验，修改部分如图所示。图中红框部分为 icmp.c 的源码，我们将其注销掉，蓝框部分是我们需要添加进去的代码，这部分代码是由 ST提供的。
#ifdef CHECKSUM_BY_HARDWAREiecho->chksum = 0;
#else/* adjust the checksum */if (iecho->chksum >= htons(0xffff - (ICMP_ECHO << 8))) {iecho->chksum += htons(ICMP_ECHO << 8) + 1;} else {iecho->chksum += htons(ICMP_ECHO << 8);}
#endif
3.2.4 修改sys_arch.h和sys_arch.c
这两个文件主要为协议栈提供邮箱、信号量等机制，实际上就是对RTOS的机制进行一次封装
sys_arch.h
#ifndef __ARCH_SYS_ARCH_H__
#define __ARCH_SYS_ARCH_H__ #include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "queue.h"
#include "semphr.h"void sys_arch_msleep(uint32_t delay_ms);
#define sys_msleep(ms) sys_arch_msleep(ms)#define SYS_MBOX_NULL (xQueueHandle)0
#define SYS_SEM_NULL (xSemaphoreHandle)0typedef xSemaphoreHandle sys_sem_t;
typedef xSemaphoreHandle sys_mutex_t;
typedef xQueueHandle sys_mbox_t;
typedef xTaskHandle sys_thread_t;#endif
sys_arch.c
#include "lwip/debug.h"
#include "lwip/def.h"
#include "lwip/sys.h"
#include "lwip/mem.h"
#include "lwip/stats.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"//u32_t sys_jiffies(void)
//{
// return xTaskGetTickCount();
//}//static u16_t s_nextthread = 0;/* Initialize this module (see description in sys.h) */
void sys_init(void)
{// keep track of how many threads have been created
// s_nextthread = 0;
}#if SYS_LIGHTWEIGHT_PROTsys_prot_t sys_arch_protect(void)
{vPortEnterCritical();return 1;
}void sys_arch_unprotect(sys_prot_t pval)
{( void ) pval;vPortExitCritical();
}#endif /* SYS_LIGHTWEIGHT_PROT */void sys_sem_signal(sys_sem_t *sem)
{xSemaphoreGive(*sem);
}err_t sys_sem_new(sys_sem_t *sem, u8_t count)
{/* 创建 sem */if(count <= 1){ *sem = xSemaphoreCreateBinary();if(count == 1){sys_sem_signal(sem);}else{xSemaphoreTake(*sem,1);}}else*sem = xSemaphoreCreateCounting(count,count);#if SYS_STATS++lwip_stats.sys.sem.used;if (lwip_stats.sys.sem.max < lwip_stats.sys.sem.used) {lwip_stats.sys.sem.max = lwip_stats.sys.sem.used;}
#endif /* SYS_STATS */if(*sem != SYS_SEM_NULL)return ERR_OK;else{
#if SYS_STATS++lwip_stats.sys.sem.err;
#endif /* SYS_STATS */printf("[sys_arch]:new sem fail!\n");return ERR_MEM;}
}u32_t sys_arch_sem_wait(sys_sem_t *sem, u32_t timeout)
{BaseType_t ret;portTickType StartTime;StartTime = xTaskGetTickCount();if(!timeout) {/* wait infinite */ret = xSemaphoreTake(*sem, portMAX_DELAY);} else {ret = xSemaphoreTake(*sem, timeout / portTICK_RATE_MS);}if (ret == pdTRUE){return ((xTaskGetTickCount()-StartTime)*portTICK_RATE_MS);}else{/* timed out */return SYS_ARCH_TIMEOUT;}
}void sys_sem_free(sys_sem_t *sem)
{
#if SYS_STATS--lwip_stats.sys.sem.used;
#endif /* SYS_STATS *//* 删除 sem */vSemaphoreDelete(*sem);*sem = SYS_SEM_NULL;
}int sys_sem_valid(sys_sem_t *sem)
{return (*sem != SYS_SEM_NULL);
}void sys_sem_set_invalid(sys_sem_t *sem)
{*sem = SYS_SEM_NULL;
}err_t sys_mbox_new(sys_mbox_t *mbox, int size)
{(void ) size;*mbox = xQueueCreate((UBaseType_t)size, sizeof(void *));if(*mbox == NULL) {return ERR_MEM;}return ERR_OK;
}void sys_mbox_post(sys_mbox_t *mbox, void *msg)
{while(xQueueSendToBack(*mbox, &msg, portMAX_DELAY) != pdTRUE);
}// Try to post the "msg" to the mailbox.
err_t sys_mbox_trypost(sys_mbox_t *mbox, void *msg)
{if(xQueueSend(*mbox,&msg,0) == pdPASS) return ERR_OK;elsereturn ERR_MEM;
}u32_t sys_arch_mbox_fetch(sys_mbox_t *mbox, void **msg, u32_t timeout)
{BaseType_t ret;void *msg_dummy;portTickType StartTime;StartTime = xTaskGetTickCount();if (!msg) {msg = &msg_dummy;}if (!timeout) {/* wait infinite */ret = xQueueReceive(*mbox, &(*msg), portMAX_DELAY);} else {ret = xQueueReceive(*mbox, &(*msg), timeout / portTICK_RATE_MS);}if (ret == pdTRUE){return ((xTaskGetTickCount() - StartTime)*portTICK_PERIOD_MS);}else{/* timed out */*msg = NULL;return SYS_ARCH_TIMEOUT;}
}u32_t sys_arch_mbox_tryfetch(sys_mbox_t *mbox, void **msg)
{void *dummyptr;if ( msg == NULL ){msg = &dummyptr;}if ( pdTRUE == xQueueReceive( *mbox, &(*msg), 0 ) ){return ERR_OK;}else{return SYS_MBOX_EMPTY;}
}void sys_mbox_free(sys_mbox_t *mbox)
{if( uxQueueMessagesWaiting( *mbox ) ){/* Line for breakpoint. Should never break here! */portNOP();
#if SYS_STATSlwip_stats.sys.mbox.err++;
#endif /* SYS_STATS */// TODO notify the user of failure.}vQueueDelete(*mbox);#if SYS_STATS--lwip_stats.sys.mbox.used;
#endif /* SYS_STATS */
}int sys_mbox_valid(sys_mbox_t *mbox)
{ if (*mbox == SYS_MBOX_NULL) return 0;elsereturn 1;
} void sys_mbox_set_invalid(sys_mbox_t *mbox)
{*mbox = SYS_MBOX_NULL;
}sys_thread_t sys_thread_new(const char *name, lwip_thread_fn thread, void *arg, int stacksize, int prio)
{xTaskHandle rtos_task;BaseType_t ret;ret = xTaskCreate(thread, name, stacksize, arg, prio, &rtos_task);if(ret != pdPASS){return NULL;}return rtos_task;
}void sys_arch_msleep(uint32_t delay_ms)
{TickType_t delay_ticks = delay_ms / portTICK_RATE_MS;vTaskDelay(delay_ticks);
}//为LWIP提供计时
u32_t sys_now(void){return xTaskGetTickCount() * portTICK_PERIOD_MS;
}
函数功能如下表
| 函数名称 | 功能 |
|---|---|
| sys_mbox_new | 创建消息邮箱 |
| sys_mbox_free | 删除一个邮箱 |
| sys_mbox_post | 向邮箱投递消息，阻塞 |
| sys_mbox_trypost | 尝试向邮箱投递消息，不阻塞 |
| sys_arch_mbox_fetch | 获取消息，阻塞 |
| sys_arch_mbox_tryfetch | 尝试获取消息，不阻塞 |
| sys_mbox_valid | 检查一个邮箱是否有效 |
| sys_mbox_set_invalid | 设置一个邮箱无效 |
| sys_sem_new | 创建一个信号量 |
| sys_arch_sem_wait | 等待一个信号量 |
| sys_sem_signal | 释放一个信号量 |
| sys_sem_free | 删除一个信号量 |
| sys_sem_valid | 查询一个信号量是否有效 |
| sys_sem_set_invalid | 设置一个信号量无效 |
| sys_thread_new | 创建进程 |
| sys_init | 初始化操作系统模拟层 |
| sys_msleep | LWIP 延时函数 |
| sys_now | 获取当前系统时间 |
3.2.5 修改ethernetif.h和ethernetif.c
ethernetif.h
#ifndef __ETHERNETIF_H__
#define __ETHERNETIF_H__#include "lwip/err.h"
#include "lwip/netif.h"#define NETIF_IN_TASK_STACK_SIZE ( 1024 )
#define NETIF_IN_TASK_PRIORITY ( 2 )//网卡的名字
#define IFNAME0 'e'
#define IFNAME1 'n'err_t ethernetif_init(struct netif *netif);#endif
ethernetif.c
该文件为网卡驱动文件，用来描述硬件网卡的收发函数及相关信息。该文件定义的函数如下表所示：
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| low_level_init() | 底层初始化 |
| low_level_output() | 数据包发送函数 |
| low_level_input() | 获取数据报函数 |
| ethernetif_input() | 处理数据包函数 |
| ethernetif_init() | 网卡初始化 |
#include "netif/ethernetif.h"
#include "ethernet.h"
#include "lwip_app.h"
#include "netif/etharp.h"
#include "lwip/sys.h"
#include "string.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "semphr.h"
#include "task.h"/* 定义一个信号量 */
xSemaphoreHandle s_xSemaphore = NULL;/* Forward declarations. */
void ethernetif_input(void *pParams);//由ethernetif_init()调用用于初始化硬件
//netif:网卡结构体指针
//返回值:ERR_OK,正常
// 其他,失败
static void low_level_init(struct netif *netif)
{
#ifdef CHECKSUM_BY_HARDWAREint i;
#endif netif->hwaddr_len = ETHARP_HWADDR_LEN; //设置MAC地址长度,为6个字节//初始化MAC地址,设置什么地址由用户自己设置,但是不能与网络中其他设备MAC地址重复netif->hwaddr[0]=MAC_ADDR0; netif->hwaddr[1]=MAC_ADDR1;netif->hwaddr[2]=MAC_ADDR2;netif->hwaddr[3]=MAC_ADDR3;netif->hwaddr[4]=MAC_ADDR4;netif->hwaddr[5]=MAC_ADDR5;netif->mtu=1500; //最大允许传输单元,允许该网卡广播和ARP功能netif->flags = NETIF_FLAG_BROADCAST|NETIF_FLAG_ETHARP|NETIF_FLAG_LINK_UP;ETH_MACAddressConfig(ETH_MAC_Address0, netif->hwaddr); //向STM32F4的MAC地址寄存器中写入MAC地址ETH_DMATxDescChainInit(DMATxDscrTab, Tx_Buff, ETH_TXBUFNB);ETH_DMARxDescChainInit(DMARxDscrTab, Rx_Buff, ETH_RXBUFNB);
#ifdef CHECKSUM_BY_HARDWARE //使用硬件帧校验for(i=0;i<ETH_TXBUFNB;i++) //使能TCP,UDP和ICMP的发送帧校验,TCP,UDP和ICMP的接收帧校验在DMA中配置了{ETH_DMATxDescChecksumInsertionConfig(&DMATxDscrTab[i], ETH_DMATxDesc_ChecksumTCPUDPICMPFull);}
#endif/* 创建一个信号量 */if(s_xSemaphore == NULL){s_xSemaphore = xSemaphoreCreateBinary();xSemaphoreTake( s_xSemaphore, 0);}/* 创建处理ETH_MAC的任务 */sys_thread_new("eth_thread",ethernetif_input, /* 任务入口函数 */netif, /* 任务入口函数参数 */NETIF_IN_TASK_STACK_SIZE,/* 任务栈大小 */NETIF_IN_TASK_PRIORITY); /* 任务的优先级 */ETH_Start(); //开启MAC和DMA
}
//用于发送数据包的最底层函数(lwip通过netif->linkoutput指向该函数)
//netif:网卡结构体指针
//p:pbuf数据结构体指针
//返回值:ERR_OK,发送正常
// ERR_MEM,发送失败
static err_t low_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p)
{u8 res;struct pbuf *q;int l = 0;u8 *buffer=(u8 *)(DMATxDescToSet->Buffer1Addr); //获取当前要发送的DMA描述符中的缓冲区地址for(q=p;q!=NULL;q=q->next) {memcpy((u8_t*)&buffer[l], q->payload, q->len);l=l+q->len;} res=ETH_Tx_Packet(l); //调用ETH_Tx_Packet函数发送数据if(res==ETH_ERROR)return ERR_MEM;//返回错误状态return ERR_OK;
} ///用于接收数据包的最底层函数
//neitif:网卡结构体指针
//返回值:pbuf数据结构体指针
static struct pbuf * low_level_input(struct netif *netif)
{ struct pbuf *p= NULL, *q;u16_t len;int l =0;FrameTypeDef frame;u8 *buffer;frame=ETH_Rx_Packet();len=frame.length;//得到包大小buffer=(u8 *)frame.buffer;//得到包数据地址 if(len > 0){p=pbuf_alloc(PBUF_RAW,len,PBUF_POOL);//pbufs内存池分配pbuf}if(p!=NULL){/* 将接收描述符中Rx Buffer的数据拷贝到pbuf中 */for(q=p;q!=NULL;q=q->next){memcpy((u8_t*)q->payload,(u8_t*)&buffer[l], q->len);l=l+q->len;} }frame.descriptor->Status=ETH_DMARxDesc_OWN;//设置Rx描述符OWN位,buffer重归ETH DMA if((ETH->DMASRÐ_DMASR_RBUS)!=(u32)RESET)//当Rx Buffer不可用位(RBUS)被设置的时候,重置它.恢复传输{ETH->DMASR=ETH_DMASR_RBUS;//重置ETH DMA RBUS位 ETH->DMARPDR=0;//恢复DMA接收}return p;
}void ethernetif_input(void *pParams)
{struct netif *netif;struct pbuf *p = NULL;netif = (struct netif*) pParams;LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, ("ethernetif_input: IP input error\n"));while(1){if (xSemaphoreTake( s_xSemaphore, portMAX_DELAY)==pdTRUE){/* move received packet into a new pbuf */taskENTER_CRITICAL();
TRY_GET_NEXT_FRAME:p = low_level_input( netif );//调用low_level_input函数接收数据taskEXIT_CRITICAL();if(p != NULL){taskENTER_CRITICAL();if (ERR_OK != netif->input( p, netif))//调用netif结构体中的input字段(一个函数)来处理数据包{LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, ("ethernetif_input: IP input error\n"));pbuf_free(p);p = NULL;}else{xSemaphoreTake( s_xSemaphore, 0);goto TRY_GET_NEXT_FRAME;} taskEXIT_CRITICAL();}}}
}
//使用low_level_init()函数来初始化网络
//netif:网卡结构体指针
//返回值:ERR_OK,正常
// 其他,失败
err_t ethernetif_init(struct netif *netif)
{LWIP_ASSERT("netif!=NULL",(netif!=NULL));
#if LWIP_NETIF_HOSTNAME //LWIP_NETIF_HOSTNAME netif->hostname="lwip"; //初始化名称
#endif netif->name[0]=IFNAME0; //初始化变量netif的name字段netif->name[1]=IFNAME1; //在文件外定义这里不用关心具体值netif->output=etharp_output;//IP层发送数据包函数netif->linkoutput=low_level_output;//ARP模块发送数据包函数low_level_init(netif); //底层硬件初始化函数return ERR_OK;
}
这里就能看到2.3小节报错未定义变量xSemaphoreHandle s_xSemaphore = NULL在这里定义了。此时再编译发现两个报警，不用管
四、添加应用程序
4.1 添加Lwip应用
lwip_app.h
#ifndef _LWIP_COMM_H
#define _LWIP_COMM_H
#include "ethernet.h" #define LWIP_MAX_DHCP_TRIES 4 //DHCP服务器最大重试次数typedef void (*display_fn)(uint8_t index);//lwip控制结构体
typedef struct
{uint8_t mac[6]; /* MAC地址 */uint8_t remoteip[4]; /* 远端主机IP地址 */ uint8_t ip[4]; /* 本机IP地址 */uint8_t netmask[4]; /* 子网掩码 */uint8_t gateway[4]; /* 默认网关的IP地址 */uint8_t dhcpstatus; /* dhcp状态 *//* 0, 未获取DHCP地址;*//* 1, 进入DHCP获取状态*//* 2, 成功获取DHCP地址*//* 0XFF,获取失败 */uint8_t link_status; /* 连接状态 */display_fn lwip_display_fn; /* 显示函数指针 */
}__lwip_dev;
extern __lwip_dev g_lwipdev; //lwip控制结构体uint8_t lwip_comm_init(void);#endif
lwip_app.c
主要是初始化和开启DHCP
#include "lwip_app.h"
#include "netif/etharp.h"
#include "lwip/dhcp.h"
#include "lwip/mem.h"
#include "lwip/memp.h"
#include "lwip/init.h"
#include "ethernetif.h"
#include "lwip/timers.h"
#include "lwip/tcp_impl.h"
#include "lwip/ip_frag.h"
#include "lwip/tcpip.h"
#include "malloc.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include <stdio.h>__lwip_dev g_lwipdev; //lwip控制结构体
struct netif g_lwip_netif; //定义一个全局的网络接口/* DHCP线程配置 */
#define LWIP_DHCP_TASK_PRIO 4 /* 任务优先级 */
#define LWIP_DHCP_STK_SIZE 128 * 2 /* 任务堆栈大小 */
void lwip_periodic_handle(void *argument); /* DHCP线程 *///extern u32 memp_get_memorysize(void); //在memp.c里面定义
//extern u8_t *memp_memory; //在memp.c里面定义.
//extern u8_t *ram_heap; //在mem.c里面定义.u32 TCPTimer=0; //TCP查询计时器
u32 ARPTimer=0; //ARP查询计时器
u32 lwip_localtime; //lwip本地时间计数器,单位:ms#if LWIP_DHCP
u32 DHCPfineTimer=0; //DHCP精细处理计时器
u32 DHCPcoarseTimer=0; //DHCP粗糙处理计时器
#endif//lwip 默认IP设置
//lwipx:lwip控制结构体指针
void lwip_comm_default_ip_set(__lwip_dev *lwipx)
{u32 sn0;sn0=*(vu32*)(0x1FFF7A10);//获取STM32的唯一ID的前24位作为MAC地址后三字节//默认远端IP为:192.168.1.100lwipx->remoteip[0]=192; lwipx->remoteip[1]=168;lwipx->remoteip[2]=1;lwipx->remoteip[3]=104;//MAC地址设置(高三字节固定为:2.0.0,低三字节用STM32唯一ID)lwipx->mac[0]=2;//高三字节(IEEE称之为组织唯一ID,OUI)地址固定为:2.0.0lwipx->mac[1]=0;lwipx->mac[2]=0;lwipx->mac[3]=(sn0>>16)&0XFF;//低三字节用STM32的唯一IDlwipx->mac[4]=(sn0>>8)&0XFFF;;lwipx->mac[5]=sn0&0XFF; //默认本地IP为:192.168.1.30lwipx->ip[0]=192; lwipx->ip[1]=168;lwipx->ip[2]=1;lwipx->ip[3]=30;//默认子网掩码:255.255.255.0lwipx->netmask[0]=255; lwipx->netmask[1]=255;lwipx->netmask[2]=255;lwipx->netmask[3]=0;//默认网关:192.168.1.1lwipx->gateway[0]=192; lwipx->gateway[1]=168;lwipx->gateway[2]=1;lwipx->gateway[3]=1; lwipx->dhcpstatus=0;//没有DHCP
} /* 如果使能DHCP */
#if LWIP_DHCP/*** @breif DHCP进程* @param argument:传入的形参* @retval 无*/
void lwip_periodic_handle(void *argument)
{u32 ip=0,netmask=0,gw=0;dhcp_start(&g_lwip_netif);//开启DHCP g_lwipdev.dhcpstatus=0; //正在DHCPprintf("正在查找DHCP服务器,请稍等...........\r\n"); while(1){ printf("正在获取地址...\r\n");ip=g_lwip_netif.ip_addr.addr; //读取新IP地址netmask=g_lwip_netif.netmask.addr;//读取子网掩码gw=g_lwip_netif.gw.addr; //读取默认网关 if(ip!=0) //当正确读取到IP地址的时候{g_lwipdev.dhcpstatus=2; //DHCP成功printf("网卡en的MAC地址为:................%d.%d.%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.mac[0],g_lwipdev.mac[1],g_lwipdev.mac[2],g_lwipdev.mac[3],g_lwipdev.mac[4],g_lwipdev.mac[5]);//解析出通过DHCP获取到的IP地址g_lwipdev.ip[3]=(uint8_t)(ip>>24); g_lwipdev.ip[2]=(uint8_t)(ip>>16);g_lwipdev.ip[1]=(uint8_t)(ip>>8);g_lwipdev.ip[0]=(uint8_t)(ip);printf("通过DHCP获取到IP地址..............%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.ip[0],g_lwipdev.ip[1],g_lwipdev.ip[2],g_lwipdev.ip[3]);//解析通过DHCP获取到的子网掩码地址g_lwipdev.netmask[3]=(uint8_t)(netmask>>24);g_lwipdev.netmask[2]=(uint8_t)(netmask>>16);g_lwipdev.netmask[1]=(uint8_t)(netmask>>8);g_lwipdev.netmask[0]=(uint8_t)(netmask);printf("通过DHCP获取到子网掩码............%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.netmask[0],g_lwipdev.netmask[1],g_lwipdev.netmask[2],g_lwipdev.netmask[3]);//解析出通过DHCP获取到的默认网关g_lwipdev.gateway[3]=(uint8_t)(gw>>24);g_lwipdev.gateway[2]=(uint8_t)(gw>>16);g_lwipdev.gateway[1]=(uint8_t)(gw>>8);g_lwipdev.gateway[0]=(uint8_t)(gw);printf("通过DHCP获取到的默认网关..........%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.gateway[0],g_lwipdev.gateway[1],g_lwipdev.gateway[2],g_lwipdev.gateway[3]);break;}else if(g_lwip_netif.dhcp->tries>LWIP_MAX_DHCP_TRIES) //通过DHCP服务获取IP地址失败,且超过最大尝试次数{ g_lwipdev.dhcpstatus=0XFF;//DHCP失败.//使用静态IP地址IP4_ADDR(&(g_lwip_netif.ip_addr),g_lwipdev.ip[0],g_lwipdev.ip[1],g_lwipdev.ip[2],g_lwipdev.ip[3]);IP4_ADDR(&(g_lwip_netif.netmask),g_lwipdev.netmask[0],g_lwipdev.netmask[1],g_lwipdev.netmask[2],g_lwipdev.netmask[3]);IP4_ADDR(&(g_lwip_netif.gw),g_lwipdev.gateway[0],g_lwipdev.gateway[1],g_lwipdev.gateway[2],g_lwipdev.gateway[3]);printf("DHCP服务超时,使用静态IP地址!\r\n");printf("网卡en的MAC地址为:................%d.%d.%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.mac[0],g_lwipdev.mac[1],g_lwipdev.mac[2],g_lwipdev.mac[3],g_lwipdev.mac[4],g_lwipdev.mac[5]);printf("静态IP地址........................%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.ip[0],g_lwipdev.ip[1],g_lwipdev.ip[2],g_lwipdev.ip[3]);printf("子网掩码..........................%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.netmask[0],g_lwipdev.netmask[1],g_lwipdev.netmask[2],g_lwipdev.netmask[3]);printf("默认网关..........................%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.gateway[0],g_lwipdev.gateway[1],g_lwipdev.gateway[2],g_lwipdev.gateway[3]);break;} delay_ms(250); //延时250ms}dhcp_stop(&g_lwip_netif); //关闭DHCP
}
#endif//LWIP初始化(LWIP启动的时候使用)
//返回值:0,成功
// 1,内存错误
// 2,LAN8720初始化失败
// 3,网卡添加失败.
u8 lwip_comm_init(void)
{struct netif *netif_init_flag; //调用netif_add()函数时的返回值,用于判断网络初始化是否成功struct ip_addr ipaddr; //ip地址struct ip_addr netmask; //子网掩码struct ip_addr gw; //默认网关 if(ETH_Mem_Malloc())return 1; //内存申请失败if(LAN8720_Init())return 2; //初始化LAN8720失败 tcpip_init(NULL,NULL); //初始化tcp ip内核,该函数里面会创建tcpip_thread内核任务lwip_comm_default_ip_set(&g_lwipdev); //设置默认IP等信息#if LWIP_DHCP //使用动态IPipaddr.addr = 0;netmask.addr = 0;gw.addr = 0;
#else //使用静态IPIP4_ADDR(&ipaddr,g_lwipdev.ip[0],g_lwipdev.ip[1],g_lwipdev.ip[2],g_lwipdev.ip[3]);IP4_ADDR(&netmask,g_lwipdev.netmask[0],g_lwipdev.netmask[1] ,g_lwipdev.netmask[2],g_lwipdev.netmask[3]);IP4_ADDR(&gw,g_lwipdev.gateway[0],g_lwipdev.gateway[1],g_lwipdev.gateway[2],g_lwipdev.gateway[3]);printf("网卡en的MAC地址为:................%d.%d.%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.mac[0],g_lwipdev.mac[1],g_lwipdev.mac[2],g_lwipdev.mac[3],g_lwipdev.mac[4],g_lwipdev.mac[5]);printf("静态IP地址........................%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.ip[0],g_lwipdev.ip[1],g_lwipdev.ip[2],g_lwipdev.ip[3]);printf("子网掩码..........................%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.netmask[0],g_lwipdev.netmask[1],g_lwipdev.netmask[2],g_lwipdev.netmask[3]);printf("默认网关..........................%d.%d.%d.%d\r\n",g_lwipdev.gateway[0],g_lwipdev.gateway[1],g_lwipdev.gateway[2],g_lwipdev.gateway[3]);
#endifnetif_init_flag=netif_add(&g_lwip_netif,&ipaddr,&netmask,&gw,NULL,ðernetif_init,&tcpip_input);//向网卡列表中添加一个网口#if LWIP_DHCP //如果使用DHCP的话g_lwipdev.dhcpstatus=0; //DHCP标记为0dhcp_start(&g_lwip_netif); //开启DHCP服务
#endifif(netif_init_flag==NULL)return 3;//网卡添加失败 else//网口添加成功后,设置netif为默认值,并且打开netif网口{netif_set_default(&g_lwip_netif); //设置netif为默认网口if (netif_is_link_up(&g_lwip_netif)){netif_set_up(&g_lwip_netif); /* 打开netif网口 */}else{netif_set_down(&g_lwip_netif);}}#if LWIP_DHCP /* 如果使用DHCP的话 */g_lwipdev.dhcpstatus = 0; /* DHCP标记为0 *//* DHCP轮询任务 */sys_thread_new("eth_dhcp",lwip_periodic_handle, /* 任务入口函数 */&g_lwip_netif, /* 任务入口函数参数 */LWIP_DHCP_STK_SIZE, /* 任务栈大小 */LWIP_DHCP_TASK_PRIO); /* 任务的优先级 */
#endif return 0;//操作OK.
}
4.2 添加FreeRTOS应用
在主函数main.c里创建FreeRTOS任务
#include "main.h"
#include "malloc.h"
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "key.h"
#include "led.h"
#include "lwip_app.h"//------------------------ 任务相关定义 ---------------------//
//任务优先级
#define START_TASK_PRIO 5
//任务堆栈大小
#define START_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t StartTask_Handler;//任务优先级
#define KEY_TASK_PRIO 10
//任务堆栈大小
#define KEY_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t KeyTask_Handler;//任务优先级
#define TASK1_TASK_PRIO 11
//任务堆栈大小
#define TASK1_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t LedTask_Handler;//------------------------ 任务函数 ---------------------////led任务函数
void led_task(void *pvParameters)
{u8 task1_num=0;while(1){task1_num++; //任务执1行次数加1 注意task1_num1加到255的时候会清零！！LED0=!LED0;printf("任务1已经执行：%d次\r\n",task1_num);vTaskDelay(1000); //延时1s，也就是1000个时钟节拍 }
}//key任务函数
void key_task(void *pvParameters)
{u8 key;while(1){key=KEY_Scan(0);switch(key){case KEY0_PRES:vTaskSuspend(LedTask_Handler);//挂起任务1printf("挂起任务1的运行!\r\n");break;case KEY1_PRES:vTaskResume(LedTask_Handler); //恢复任务1printf("恢复任务1的运行!\r\n");break;}vTaskDelay(10); //延时10ms }
}//开始任务任务函数
void start_task(void *pvParameters)
{uint8_t speed;speed = ethernet_chip_get_speed(); /* 得到网速 */printf("speed:%d",speed);while (lwip_comm_init() != 0){delay_ms(500);}taskENTER_CRITICAL(); //进入临界区//创建KEY任务xTaskCreate((TaskFunction_t )key_task, (const char* )"key_task", (uint16_t )KEY_STK_SIZE, (void* )NULL, (UBaseType_t )KEY_TASK_PRIO, (TaskHandle_t* )&KeyTask_Handler); //创建TASK1任务xTaskCreate((TaskFunction_t )led_task, (const char* )"task1_task", (uint16_t )TASK1_STK_SIZE, (void* )NULL, (UBaseType_t )TASK1_TASK_PRIO, (TaskHandle_t* )&LedTask_Handler); vTaskDelete(StartTask_Handler); //删除开始任务taskEXIT_CRITICAL(); //退出临界区
}int main(void)
{NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4uart_init(115200);delay_init(168);KEY_Init();LED_Init();my_mem_init(SRAMIN); //初始化内部内存池my_mem_init(SRAMCCM); //初始化CCM内存池//创建开始任务xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task, //任务函数(const char* )"start_task", //任务名称(uint16_t )START_STK_SIZE, //任务堆栈大小(void* )NULL, //传递给任务函数的参数(UBaseType_t )START_TASK_PRIO, //任务优先级(TaskHandle_t* )&StartTask_Handler); //任务句柄 vTaskStartScheduler(); //开启任务调度
}
