【RTT-Studio】详细使用教程十一：ETH网口设备--LAN8720A

0逆水行舟0

已于 2024-09-19 08:43:15 修改

阅读量1.9k

点赞数 31

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： RTT-Studio 文章标签：网络 tcp/ip 网络协议

于 2024-08-08 09:00:00 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Hei_se_meng_yan/article/details/140999906

文章目录

一、简介

1.TCP协议
传输控制协议在LWIP协议栈中占据了大半的代码，它是最常见的传输层协议，也是最稳定的传输层协议，很多上层应用都是依赖 TCP 协议进程传输数据，如 SMTP，FTP 等等。

TCP 与 UDP 一样，都是传输层的协议，但是提供的服务却不相同，UDP 为上层应用提供的是一种不可靠的，无连接的服务，而 TCP 提供一种面向连接，可靠的字节传输服务，TCP 让两个主机建立连接的关系，应用数据以数据流的形式进行传输，先后发出的数据在网络中虽然也是互不干扰的传输，但是这些数据本身携带的信息确实紧密联系的，TCP 协议会给每个传输的字号进行编号，当然了，两个主机方向上的数据编号是彼此独立的，在传输的过程中，发送方把数据的起始编号与长度放在 TCP 报文中，接收方将所有数据按照编号组装起来，然后返回一个确认，当所有的数据接收完成后才将数据递交到应用层。

2.TCP 建立连接

客户端发送含 SYN 标志的报文，表示要建立一个连接，初始化连接的同步序号 seq；
服务器端接收到含 SYN 的报文后，也将一条含 SYN 标志报文，作为 ACK 回复给客户端，一则表示收到客户端创建连接的请求，二则表示服务端也同时创建与客户端的连接；
客户端收到回复后再发送一条 ACK 报文，表示收到服务端的创建连接请求。

不论是客户端还是服务端，创建连接发送数据的时候数据包中都包含一个初始化序列号 seq，对方收到数据并回复时会将收到的 seq 加 1 作为 ACK 的数据。这样发送端就可以判断是不是对本次数据的回复。以后每次发数据都会在前一次 seq 的基础上 +1 作为本次的 seq (注意，建立连接和断开连接时 seq 是加 1，传输应用数据时 seq 加的是上次发送的数据长度 )。
在这里插入图片描述
tcp_connect实现的，大概流程如下：

服务端连接流程：

3.TCP断开连接
TCP断开连接时需要 4 个步骤来完成断开，俗称四次挥手：

已经建立连接的其中一段想要断开连接，称为主动关闭方。其发送一个含 FIN 标志、seq 值（假设为 Q）和 ACK 值（假设为 K，来自上次收到的 seq）的报文到连接对方，称为被关闭方；
被关闭方收到含 FIN 标志的报文后，将 K 作为 seq 值，Q 加 1 后作为 ACK 值回复给主动关闭方。
被关闭方同时检查自身是否还有处理完的数据包，若没有则开始启动关闭操作，身份转变为主动关闭方，同样发送一个含 FIN、seq（值仍为 K）和 ACK 值（值仍为 Q+1）初始化的报文到连接对方。
原主动关闭方转变为被关闭方，收到报文后，回复一条 seq 为 Q+1，ACK 为 K+1 的报文。至此，完成 TCP 连接的断开。

正常的TCP断开连接一般是从ESTABLISHED状态开始, 就是说两个网络端已经建立了连接, 断开流程如下:
主动关闭方流程:

被动关闭方流程：

4.TCP 超时重传
TCP 在发起一次传输时会开启一个定时器，如果在定时器超时时未收到应答就会进行重传。一个 TCP 连接的往返时间为 RTT（Round-Trip Time），然后根据 RTT 来设置重传时间就是 RTO（Retransmission TimeOut）。如果 RTO 较大，由于等待时间过长会影响 TCP 的效率；较小则可能使系统来不及响应而认为数据传输失败而重传。所以 RTO 是随着网络的状态动态调整的，而网络状态可以通过测量报文段的往返时间来反应。

二、ETH基础配置

1.cubemx配置
配置时钟，一般都使用最大时钟频率即可。
在这里插入图片描述
配置网口引脚设置，具体如下：

2.board.h配置

/** if you want to use eth you can use the following instructions.
 *
 * STEP 1, define macro related to the eth
 *                 such as    BSP_USING_ETH
 *
 * STEP 2, copy your eth init function from stm32xxxx_hal_msp.c generated by stm32cubemx to the end if board.c file
 *                 such as     void HAL_ETH_MspInit(ETH_HandleTypeDef* heth)
 *
 * STEP 3, modify your stm32xxxx_hal_config.h file to support eth peripherals. define macro related to the peripherals
 *                 such as     #define HAL_ETH_MODULE_ENABLED
 *
 * STEP 4, config your phy type
 *                 such as     #define PHY_USING_LAN8720A
 *                             #define PHY_USING_DM9161CEP
 *                             #define PHY_USING_DP83848C
 * STEP 5, implement your phy reset function in the end of board.c file
 *                 void phy_reset(void)
 *
 * STEP 6, config your lwip or other network stack
 *
 */

#define BSP_USING_ETH
#ifdef BSP_USING_ETH
#define PHY_USING_LAN8720A
/*#define PHY_USING_DM9161CEP*/
/*#define PHY_USING_DP83848C*/
#endif

3.rtthread settings配置
（1）勾选以太网驱动配置
在这里插入图片描述

（2）勾选网络层驱动
在这里插入图片描述
（3）设置控制板IP信息

4.以太网复位引脚设置

/**
 * @brief ETH初始化
 * @param ethHandle句柄
 */
void HAL_ETH_MspInit(ETH_HandleTypeDef* heth)
{
   
   
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
   
   0};
  if(heth->Instance==ETH)
  {
   
   
  /* USER CODE BEGIN ETH_MspInit 0 */

  /* USER CODE END ETH_MspInit 0 */
    /* Peripheral clock enable */
    __HAL_RCC_ETH_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    /**ETH GPIO Configuration
    PC1     ------> ETH_MDC
    PA1     ------> ETH_REF_CLK
    PA2     ------> ETH_MDIO
    PA7     ------> ETH_CRS_DV
    PC4     ------> ETH_RXD0
    PC5     ------> ETH_RXD1
    PB11     ------> ETH_TX_EN
    PB12     ------> ETH_TXD0
    PB13     ------> ETH_TXD1
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF11_ETH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF11_ETH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF11_ETH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

  /* USER CODE BEGIN ETH_MspInit 1 */

  /* USER CODE END ETH_MspInit 1 */
  }

}

//定义的复位引脚
#define RESET_IO GET_PIN(C, 6)

/**
 * @brief phy复位引脚初始化
 */
void phy_reset(void)
{
   
   
    rt_pin_mode(RESET_IO, PIN_MODE_OUTPUT);

    rt_pin_write(RESET_IO, PIN_HIGH);
    rt_thread_mdelay(50);
    rt_pin_write(RESET_IO, PIN_LOW);
    rt_thread_mdelay(50);
    rt_pin_write(RESET_IO, PIN_HIGH);
}

5.修改rtthread源码
修改 eth_demo\rt-thread\components\drivers\include\drivers\phy.h文件，注释掉32行。图中 drivers 文件夹下的 drv_eth.c 报错是因为这个变量重定义了。
在这里插入图片描述

6.修改 cubemx 生成的 main 函数
此时编译，应该是没有报错能通过的。cubemx中的main函数会用到我们删掉的那两个函数，所有会有警告，不想看可以在main函数中也注释或者删掉。
在这里插入图片描述

三、初始化配置

在控制台执行函数中，将广播函数进行调用，从而实现将数据通过网口进行通信。
在这里插入图片描述

四、完整代码

1.tcp_server.c

#if 1
#include <rtthread.h>
#include "board.h"
#ifdef BSP_USING_ETH
#include "tcp_server.h"

int server_state_flag = 0;

/**
 * @brief 广播数据
 * @param buffer 发送的数据
 * @param len    数据长度
 */
void broadcast(char *buffer, int len)
{
   
   
    for(int i=0; i < MAXCLIENT; i++)
    {
   
   
        if(g_client[i] < 0)
            continue;

        send(g_client[i], buffer, len, 0);
    }
}


/**
 * @brief 设置服务器参数
 */
static void set_server_parameter(void)
{
   
   
    struct netdev *netdev = RT_NULL;
    ip_addr_t addr;

    netdev = netdev_get_by_name("e0");
    if (netdev == RT_NULL)
    {
   
   
        rt_kprintf("netdev is null\n");
        return;
    }

    // 设置IP地址
    inet_aton(serverInfo.serverIpAddr, &addr);
    netdev_set_ipaddr(netdev, &addr);

    // 设置网关
    inet_aton(serverInfo.serverGateway, &addr);
    netdev_set_gw(netdev, &addr);

    // 设置子网掩码
    inet_aton(serverInfo.serverMask, &addr);
    netdev_set_netmask(netdev, &addr);

    // 重启控制板
    rt_thread_delay(RT_TICK_PER_SECOND / 100);
    rt_hw_cpu_reset();
}


/**
 * @brief 创建TCP服务器连接的线程
 * @param parameter 传入的参数
 */
static void server_thread_entry(void* parameter)
{
   
   
    int ret, maxFd, i=0;
    int optval = 1;
    char buff[] = {
   
   0};
    int j = 0;
    int z = 0;

    struct sockaddr_in clientAddr;       // 存储连接上来的客户端的IP地址和端口号
    struct sockaddr_in serverAddr;
    int newClientFd = -1;                // 新的套接字
    uint32_t len = sizeof