上位机图像处理和嵌入式模块部署（f407 mcu中的网络开发）

【 声明：版权所有，欢迎转载，请勿用于商业用途。 联系信箱：feixiaoxing @163.com】

        和大家想的不太一样，只要mcu当中带有了mac ip，那么就意味着mcu本身支持了网络开发。但是如果需要mcu支持完整的tcp/ip，仅仅有mac还是不够的，硬件方面外面需要接一个phy，软件方面需要移植一下lwip。关于lwip的移植，有基于rtos的移植，以及无rtos移植两种方法，其实大家一开始学的时候，可以把重点放在无rtos的移植上面。等到对应的功能需求实在不能满足要求了，再考虑基于rtos的lwip移植方案。这部分可以在头文件中可以看到的，

/**
 * NO_SYS==1: Provides VERY minimal functionality. Otherwise,
 * use lwIP facilities.
 */
#define NO_SYS                  1

        当然，使用了网络功能之后，一般来说mcu的实时性会有一点损失，但是对外交互性方便了很多。所以，这是个一体两面的问题，看自己如何选择了。实在不行，就两颗mcu，一颗处理对外交互，一颗处理业务也是可以的。

1、基本电路图

        一般mcu内部只是实现了mac层，所以外面还要接一个phy芯片。当然，现在已经有很多内部集成phy的mcu了，比如wch的307系列芯片。所有phy芯片中，lan8720a是用的比较多的一种。芯片的左半部分是和mcu的连接，右半部分是和rj45的连接。这里面，mcu对phy的控制是通过mdio、mdc这两个pin进行的。

        另外电路中值得一说的，就是一般的phy都需要一个外部输入晶振的。这里的mc01，来自于mcu f407，也就是说它的晶振来自于f407的输入。因此代码中也就多了下面这部分内容，

void mcoinit(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;//PA8
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;

    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//50MHz

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 
    RCC_MCO1Config(RCC_MCO1Source_HSE, RCC_MCO1Div_1);
}

2、mcu对phy的控制

        形式上说，mcu对phy的控制，就和mcu对spi norflash的控制是一样。spi只是一个总线标准，要发什么样的命令才能实现norflash的读写，这个就要看norflash的芯片手册才知道。phy也是一样，因此在整个项目中很容易找到这样的函数，

ETH_ReadPHYRegister
ETH_WritePHYRegister

3、函数的处理流程

        所有中间件的移植当中，lwip算是比较复杂的。我们可以从main函数开始，看一下，整个系统是怎么运行的。

        首先，调用了ETH_BSP_Config()函数，这个函数存在于LAN8742.c文件中。很明显，这是对底层驱动的适配。当然ETH_BSP_Config()也会最终调用到ETH_Init()函数，它位于stm32f429_eth.c文件，有兴趣的同学可以跟进去看一下实现过程。

        接着，我们看到流程中出现LwIP_Init()函数，这部分应该是对中间件的初始化。这个函数位于netconf.c文件。当然，中间件和底层驱动之间肯定还有适配接口，这个回头再看。

        最后，就是一个循环处理的过程。因为移植过程中没有使用rtos，所以这里就是一个while(1)的处理形式，

	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);
	}

        很明显，它的处理流程就是，首先查看驱动有没有报文，有就送上去。没有报文的话，就处理一下定时器。

4、lwip的底层适配

        项目中lwip的底层适配是集中在lwip/ethernetif.c文件。文件中的函数主要有这么几个，

low_level_init
low_level_output
low_level_input
ethernetif_input
ethernetif_init

        其中呢，我们发现ethernetif_init会调用low_level_init，ethernetif_input会调用low_level_input，而low_level_output是在ethernetif_init里面被当成函数指针传递进去。最终呢，ethernetif_init是在LwIP_Init被调用的。所以，真正和硬件搭上关系的，其实就是以low_level开头的三个函数，

low_level_init
low_level_input
low_level_output

        继续分析，low_level_init中有ETH_Start，low_level_input里面有ETH_Get_Received_Frame，low_level_output则调用了ETH_Prepare_Transmit_Descriptors。

5、其他udp、tcp的开发

        无rtos的移植方法，决定udp、tcp都是按照异步运行的模式来处理数据的。也就是说我们编写代码的时候，就要设置好回调函数，报文来了，接收函数来处理；可以发送报文了，发送函数来处理。总之，这也算是一种还算不错的处理方法。

6、测试和验证

        这是一个ping的测试案例。首先我们编写代码的时候，就要把ip修改成和pc一个网段，

/*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                    122

/*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

        接着就是把pc设置成192.168.0.*网段的一个ip。编译、烧录之后，如果没有什么问题的话，我们可以在pc上面输入ping 192.168.0.122命令，正常来说，就可以看到这样的返回结果了。