從零開始使用 CubeMX 創建以太網工程

前言
在前面一篇文章中，介紹瞭如何使用CubeMX來建立一個簡單的TCPEchoserver工程。但是在新建CubeMX項目時，是通過直接選擇ST的開發板的方式實現的。對於大多數實際的開發場景，可能並不是在ST的開發板上進行的，所以在這篇文章中，我將介紹如何從零開始建立一個以太網工程。
今年ST推出的Nucleo-144板子上集成了以太網接口，所以在本文中，將以STM32F746-Nucelo板爲例，通過CubeMXv4.18來新建一個TCPEchoserver的程序。

用CubeMX建立基於STM32F746-Nucleo的工程
用CubeMX進行初始化配置
這回我們直接選擇STM32F746-Nucleo板上對應的芯片STM32F746ZGT6U,而不是選擇STM32F746-Nucleo板。
1. 新建一個Project，在嚮導中選擇STM32F746ZGT6U。

這個時候我們看到的還是一個空的工程。如下圖：

2.外設使能，引腳配置
2.1以太網外設引腳配置
Nucleo-144板上用的PHY LAN8742A，RMII接口。在Cubemx中使能ETH外設，選擇RMII接口。Cubemx會自動配置對應的以太網接口。如下圖：

STM32的很多引腳都有複用功能，同一個功能也可以remap到不同的引腳。所以這裏要記得將CubeMX自動配置的引腳和實際電路中使用的引腳進行對比，保證是一致的。
從UM1974中可以找到Nucleo-144板上以太網引腳分配表。對比這張表格和CubeMX的默認配置，會發現PB11，PB12引腳在STM32F746-Nucleo板中沒有用做以太網的接口，而是用作其他用途了。
STM32F746-Nucleo上的引腳分配：

CubeMX的默認分配：

在Cubemx中修改引腳配置：

修改方法見下圖，用同樣的方法配置PG11和PG13。配置PG11和PG13後，對應PB11和PB12會自動清除之前的配置，以免衝突。

到現在位置，已經將所有的GPIO口都配置好了。
在Configuration頁面中，還可以看到所有配置的GPIO。並可以做進一步的配置，這裏就先用默認的設置。

2.2使能LwIP協議棧
在這個工程內，我們會用到LwIP協議棧，所以還需要在這一頁的Middlewares部分將LWIP勾選上。之後就可以在Configuration頁面對LWIP協議棧進行配置了。

3.時鐘配置
接下來進行時鐘配置。CubeMX默認系統時鐘16MHz，但以太網外設需要至少25MHz的系統時鐘，所以這裏會看到Clock Configuration頁面顯示

打開Clock Configuration頁面會自動跳出一個提示框，可以選擇讓CubeMX來幫你自動調整時鐘配置，也可以自己手動進行調整。這裏，我選擇讓CubeMX自動配置，CubeMX會自動將時鐘配成216MHz。

4. 配置以太網參數

在Parameter Settings頁面，可以配置MAC地址，PHY的地址，是否進行自動協商等。
這裏，我們設置了MAC地址爲本地地址02 :00 :0 :00 :00 :00。LAN8742a的PHY地址由上電時PHYAD0的狀態決定。根據STM32F746-Nucleo板的原理圖，設置PHY地址爲0。

接收數據的模式有輪詢和中斷兩種方式，中斷方式需要和操作系統一起使用，這裏我們沒有使用任何操作系統，所以在RX Mode這一項只能選擇Polling Mode。
最後一項是”TX IP Header Checksum Computation”,STM32的MAC控制器可以在發送數據時自動添加IP數據報的checksum,如果需要這項功能，就將這一項設置爲“By hardware”
在Advanced Parameters頁，可以根據所用的PHY修改寄存器的地址和一些MASK的設置。因爲STM32F746的兩款開發板上用的都是PHY LAN8742A，所以CubeMX中默認的配置是以LAN8742A爲例進行設置的。所以這裏，我們不需要做任何修改就可以直接用。但如果是其他的PHY，可以在PHY這一項選擇“user PHY”，然後根據所用PHY的數據手冊，配置下面的參數，對於部分無法通過CubeMX進行配置的參數，需要手動的修改代碼。將有衝突的地方刪除，或者添加某個功能。
Advanced Parameters頁分爲三個部分：
· External PHY Configuration 。復位延時，讀/寫超時的參數設置
· Common :External PHY Configuration。PHY的基礎寄存器配置，這部分寄存器對於大部分PHY都是相同或類似的。
· Extended :External PHY Configuration。 PHY的擴展寄存器配置，這部分對於每個PHY都是不一樣的。如果是使用非CubeMX默認的PHY，這部分內容需要特別注意。

4. 修改LWIP的參數
配置好以太網的參數後，點擊OK，回到CubeMX的配置界面。選擇LWIP繼續進行參數配置。

首先是GeneralSettings頁面，在這裏我們可以看到LWIP的版本號。配置IP地址信息，可以選擇通過DHCP的方式動態分配IP，也可以分配一個靜態的IP地址。這裏，我們選擇配置靜態的IP地址192.168.0.10，子網掩碼255.255.255.0，網關192.168.0.1。ICMP協議打開，因爲我們用的是TCP協議，所以把UDP協議關掉。
不用擔心不知道每項參數是做什麼用的，選擇每一項參數後都會在窗口的底部顯示該項參數的解釋。

在Key Options這一頁裏，有更多的參數可以配置。關於接收/發送內存的配置也是在這裏。選擇右上方的“Show Advanced Parameters”後，還有更多的參數配置項。這裏，我們也可以不做修改，使用默認值。CubeMX中每個參數項的名稱和代碼中的名稱相同，這樣也方便了在代碼中進行查找。

到此爲止，我們在CubeMX中需要做的配置就全部完成了。選擇Project——>Generate Code，生成初始的工程。

添加用戶代碼
用IAR打開前面已經生成好的工程。我們還需要兩步就可以完成一個簡單的TCP EchoServer程序了。
1.新建tcp_echoserver.c文件，在tcp_echoserver.c裏要做下面這幾件事情：
1）新建一個tcp_echoserver_pcb（調用tcp_new函數）；
2）將新建的tcp_echoserver_pcb與要監聽的端口綁定（調用tcp_bind函數）
3）轉成監聽狀態（調用tcp_listen函數）
4）註冊回調函數tcp_echoserver_accept，當有新連接建立後會調用該函數（調用tcp_accept函數）
5）註冊回調函數tcp_echoserver_recv，當該連接接收到數據後會調用該函數（調用tcp_recv函數）
6）完成tcp_echoserver_recv函數，在該函數內，將收到的數據再發出去。
需要注意，本文的目的是示例如何用CubeMX建立一個簡單的TCP EchoServer程序，所以考慮的都是最基本簡單的情況。比如，在回發數據部分，我們假設Client發來的數據都在一個Pbuf的大小以內。
完成tcp_echoserver.c後，將其加入到工程項目中。