ST评测+STM32F746 Nucleo-144开发板测评——使用 CubeMX 创建以太...

只看该作者 · 2021-1-15 23:52

我终于还是开始写ST的测评帖子。今天介绍一下STM32F746 Nucleo-144开发板，利用CubeMX从零创建以太网工程。先放张实物图看看M7内核216MHz开发板的大气磅礴。

我从官网上https://www.st.com/zh/evaluation-tools/nucleo-f746zg.html?ecmp=tt9470_gl_link_feb2019&rt=db&id=DB3171#documentation，找到了这块板卡的全部资料，这个链接里面有很多资料，包括AD文件都给了我们。

先了解一下有哪些功能：虽然这块是STM32F7高性能的单片机，但板载的外设资源比较少，基本上都是排针把引脚引出来，这样方便接线和连接其他功能模块。Nucleo板不同于Discovery，只是单纯的核心板，像显示屏，按键（基本的两个按键还是有的），陀螺仪等都是没有的。
硬件资源：
（1）ST-Link V2-1（具有三个功能：ST-Link调试下载器，虚拟串口，大容量的存储盘（U盘））
（2）具有ST最新设计的ST Zio扩展口，兼容Arduino UNO R3接口
（3）ST morpho扩展接口，可访问MCU的所有IO口
（4）灵活的电源选择：ST-Link 5v供电，外部3.3V供电，外部5V供电，外部7~12V供电
（5）USB OTG全速
（6）3个用户LED，一个电源LED，一个ST-LInk双色LED
（7）2个按键：蓝色用户按键，黑色复位按键
（8）网络接口：IEEE-802.3-2002 10/100Mbps
（9）支持多种编程工具：IAR,Keil,GCC-based IDEs,ARM mbed
从上面的介绍可以看出，板载资源还是相对丰富的，作为一块核心板使用绰绰有余，当然，这块开发板最大的特点之一就是其丰富的扩展接口：兼容Arduino UNO接口，主要引脚有A0~A5，D0~D15,该接口有大量的扩展板可以使用，并且是标准接口，可以方便的即插即用。在Arduino UNO基础上，ST全新设计了ST Zio接口，提供大量模拟数字接口A6~A8,D16~D72,便于访问STM32的更多外设。还有ST morpho扩展接口，可以访问板上STM32的所有IO口。关于接口的原理图，我放在链接中，或者查看这篇帖子，他里面也有详细介绍 https://www.21ic.com/evm/evaluate/MCU/201603/665553_2.htm下面介绍一下STM32F746ZG的特点，虽然他的帖子中也有介绍，我再废话一下吧。基于ARM 32位Cortex-M7内核，带FPU,DSP指令，MPU,ST ART加速器，L1缓存，零等待周期执行，最高主频216MHz，性能高达462 DMIPS/2.14 DMIPS/MHz（Dhrystone 2.1）1M Flash,320K SRAM,最高32位数据总线的FMC可用于扩展SRAM，PSRAM,SDRAM/LPSDRSDRAM,NOR/NAND等。支持Quad-SPI......总之，作为STM32的高性能MCU，资源也是非常丰富的，能满足嵌入式MCU各个领域的应用要求，是中高端应用领域的良好选择之一。下面我开始详细介绍用CubeMX这个开发工具从零来创建以太网工程，虽然ST的官网给了我一个PDF的使用说明，但由于CubeMX的版本问题，以及结合自身Keil软件的生态，有必要再解释一下。
我目前使用CubeMX的是最新版本6.0.0。而说明手册上使用的是4.18版本，显然有点低。
（1）新建一个Project，在向导中选择STM32F746ZGTU

有可能点击新建工程后会出现弹窗，如果出现错误提示，点击OK即可，这个软件需要安装工程库。耐心的等待它完成就可以了。

新建成功后会出现芯片型号的选择，直接勾选即可

之后是选择导出Export,选择你文件储存的位置。

之后便可以开始工程，点击右上角的Start Project

这个时候我们看到的还是一个空的工程，如下图：

（2）外设使能，引脚配置
首先是以太网外设引脚配置，Nucleo-144板上用的PHY LAN8742A，RMII接口，在CubeMX中使能ETH外设，选择RMII接口。CubeMX会自动配置对应的以太网接口，如下图：

STM32的很多引脚都有复用功能，同一个功能也可以remap到不同的引脚。所以这里要记得将CubeMX自动配置的引脚和实际电路中使用的引脚进行对比，保证是一致的。从UM1974中可以找到Nucleo-144板上以太网引脚分配表。对比这张表格和CubeMX的默认配置，会发现PB11,PB12引脚在STM32F746-Nucleo板中没有用做以太网的接口，而是用做其他用途了。

CubeMX的默认分配：

在CubeMX中修改引脚配置：修改方法见下图，用同样的方法配置PG11和PG13，配置PG11和PG13后，对应PB11和PB12会自动清除之前的配置，以免冲突。

再次是使能LwIP协议栈，在这个工程内，我们会用到LwIP协议栈，所以还需要在这一页的Middlewares部分将LwIP勾选上。之后就可以在Configuration页面对LwIP协议栈进行配置了。

（3）时钟配置
接下来进行时钟配置。CubeMX默认系统时钟16MHz，但以太网外设需要至少25MHz的系统时钟，所以这里会看到Clock Configuration页面显示错误，打开Clock Configuration页面会自动跳出一个提示框，可以选择让CubeMX来帮你自动调整时钟配置，也可以自己手动进行调整，这里我选择让CubeMX自动配置，CubeMX会自动将时钟配成216MHz。直接点击YES即可。

（4）配置以太网参数
在Parameter Settings页面，可以配置MAC地址，PHY地址，是否进行自动协商等。这里我们设置了MAC地址为本地地址02:00:00:00:00:00。LAN8742A的PHY地址由上电时PHYAD0的状态决定。根据STM32F746-Nucleo板的原理图，设置PHY地址为0。

接收数据的模式有轮询和中断两种方式，中断方式需要和操作系统一起使用，这里我们没有任何操作系统，所以在RXMode这一项只能选择Polling Mode。最后一项是TX IP Header Checksum Computation,STM32de MAC控制器可以在发送数据自动添加IP数据报的checksum,如果需要这一项功能，就将这一项设置为By hardware。

在Advanced Parameters页，可以根据所用的PHY修改寄存器的地址和一些MASK的设置。因为STM32F746的两款开发板上用的都是PHY LAN8742A，所以CubeMX中默认的配置是以LAN8742A为例进行设置的，所以这里，我们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这一项选择user PHY，然后根据所用PHY的数据手册，配置下面的参数，对于部分无法通过CubeMX进行配置的参数，需要手动的修改代码。将有冲突的地方删除，或者添加某个功能。Advanced Parameters页分为三部分：External PHY Configuration.复位延时，读/写超时的参数设置。Common:External PHY Configuration。PHY的基础寄存器配置，这部分寄存器对于大部分PHY都是相同或类似的。Extended:External PHY Configuration。PHY的扩展寄存器配置，这部分对于每个PHY都是不一样的。如果是使用非CubeMX默认的PHY，这部分内容需要特别注意。

（5）修改LWIP的参数
配置好以太网参数后，回到CubeMX的配置界面。选择LWIP继续进行参数配置。首先是General Settings页面，在这里我们可以看到LWIP的版本号。配置IP地址信息，可以选择通过DHCP的方式动态分配IP，也可以分配一个静态的IP地址。这里，我们选择配置静态的IP地址192.168.0.10，子网掩码255.255.255.0，网关192.168.0.1。ICMP协议打开，因为我们用的是TCP协议，所以吧UDP协议关掉。不用担心不知道每项参数是做什么用的，选择每一项参数后都会在窗口的底部显示该项参数的解释。

在Key Options这一页里，有更多的参数可以配置。关于接受/发送内存的配置也是在这里。选择右上方的Show Sdvanced Parameters后，还有更多的参数配置项。这里我们也可以不做修改，使用默认值。CubeMX中每个参数项的名称和代码中的名称相同，这样也方便在代码中进行查找。

到此为止，我们在CubeMX中需要做的配置就全部完成了。选择Project->Generate Code，生成初始的工程。

下面就是Keil上的操作。
首先新建tcp_echoserver.c文件，在此文件里面要做下面几件事情。
（1）新建tcp_echoserver_pcb(调用tcp_new函数)
（2）将新建的tcp_echoserver_pcb与要监听的端口绑定（调用tcp_blind函数）
（3）转成监听状态（调用tcp_listen函数）
（4）注册回调函数tcp_echoserver_accept，当有新连接建立后会调用该函数（调用tcp_accept函数）
（5）注册回调函数tcp_echoserver_recv，当该连接接收到数据后会调用该函数（调用tcp_recv函数）
（6）完成tcp_echoserver_recv函数，在该函数内，将接收到的数据再发出去。

复制

#include "stats.h"

#include "tcp.h"



void tcp_echoserver_init(void);

static err_t tcp_echoserver_accept(void *arg,struct tcp_pcb *newpcb,err_t err);

static err_t tcp_echoserver_recv(void *arg,struct tcp_pcb *tpcb,struct pbuf *p,err_t err);

static struct tcp_pcb *tcp_echoserver_pcb;







void tcp_echoserver_init(void)  

{ 



  //创建一个新的TCP控制块  

  tcp_echoserver_pcb = tcp_new();  

  

  if (tcp_echoserver_pcb != NULL)  

  {  

    err_t err;  

      

    //绑定到端口7  

    err = tcp_bind(tcp_echoserver_pcb, IP_ADDR_ANY, 7);  

      

    if (err == ERR_OK)  

    {  

      //开始监听  

      tcp_echoserver_pcb = tcp_listen(tcp_echoserver_pcb);  

        

      //设置tcp_echoserver_accept为accept的回调函数  

      tcp_accept(tcp_echoserver_pcb, tcp_echoserver_accept);  

    }  

    else   

    {  

      memp_free(MEMP_TCP_PCB,tcp_echoserver_pcb);

    }  

  }  

  

}  



static err_t tcp_echoserver_accept(void *arg,struct tcp_pcb *newpcb,err_t err)

{

        tcp_recv(newpcb,tcp_echoserver_recv);

        return ERR_OK;

}



static err_t tcp_echoserver_recv(void *arg,struct tcp_pcb *tpcb,struct pbuf *p,err_t err)

{

        tcp_write(tpcb,p->payload,p->len,1);

        pbuf_free(p);

        return ERR_OK;

}

在main函数中添加tcp_echoserver_init（）在while(1)中添加MX_LWIP_Process()查询接收数据。记得要将代码加在/* USER CODE BEGIN 3 */ /* USER CODE END 3 */之间，这样才不会在下次使用CubeMX生成代码时被覆盖掉。

复制

int main(void)

{

  /* USER CODE BEGIN 1 */



  /* USER CODE END 1 */



  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/



  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

  HAL_Init();



  /* USER CODE BEGIN Init */



  /* USER CODE END Init */



  /* Configure the system clock */

  SystemClock_Config();



  /* USER CODE BEGIN SysInit */



  /* USER CODE END SysInit */



  /* Initialize all configured peripherals */

  MX_GPIO_Init();

  MX_LWIP_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */

                tcp_echoserver_init();

  /* USER CODE END 2 */



  /* Infinite loop */

  /* USER CODE BEGIN WHILE */

  while (1)

  {

    /* USER CODE END WHILE */

                MX_LWIP_Process();

    /* USER CODE BEGIN 3 */

  }

  /* USER CODE END 3 */

}