STM32F407与LAN8720A以太网通信实现指南

本文将指导您如何使用STM32F407微控制器和LAN8720A-CP-TR PHY芯片实现以太网通信。

硬件连接

引脚连接

STM32F407与LAN8720A之间使用RMII接口连接：

软件配置

使用STM32CubeMX配置

1. 启用ETH外设，选择RMII接口
2. 配置正确的引脚分配
3. 设置LWIP中间件（如果需要TCP/IP协议栈）
4. 生成初始化代码

关键代码示例

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "lwip/init.h"
#include "lwip/netif.h"
#include "lwip/timeouts.h"
#include "netif/etharp.h"

ETH_HandleTypeDef heth;

// LAN8720初始化
void LAN8720_Init(void)
{
  // 复位LAN8720（如果使用硬件复位）
  HAL_GPIO_WritePin(LAN8720_RST_GPIO_Port, LAN8720_RST_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  HAL_Delay(100);
  HAL_GPIO_WritePin(LAN8720_RST_GPIO_Port, LAN8720_RST_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_Delay(100);
  
  // 配置PHY寄存器
  uint32_t regvalue = 0;
  // 例如，设置自动协商
  HAL_ETH_ReadPHYRegister(&heth, LAN8720_PHY_ADDRESS, LAN8720_BMCR, &regvalue);
  regvalue |= LAN8720_BMCR_AUTONEGOTIATION;
  HAL_ETH_WritePHYRegister(&heth, LAN8720_PHY_ADDRESS, LAN8720_BMCR, regvalue);
}

// 以太网和LWIP初始化
void ETH_Init(void)
{
  // ETH初始化
  heth.Instance = ETH;
  heth.Init.AutoNegotiation = ETH_AUTONEGOTIATION_ENABLE;
  heth.Init.Speed = ETH_SPEED_100M;
  heth.Init.DuplexMode = ETH_MODE_FULLDUPLEX;
  heth.Init.PhyAddress = LAN8720_PHY_ADDRESS;
  heth.Init.MACAddr = macaddr;
  heth.Init.RxMode = ETH_RXPOLLING_MODE; // 或ETH_RXINTERRUPT_MODE
  heth.Init.ChecksumMode = ETH_CHECKSUM_BY_HARDWARE;
  heth.Init.MediaInterface = ETH_MEDIA_INTERFACE_RMII;
  
  if (HAL_ETH_Init(&heth) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  
  // 初始化LWIP
  tcpip_init(NULL, NULL);
  
  // 添加网络接口
  struct netif *netif = malloc(sizeof(struct netif));
  ip_addr_t ipaddr, netmask, gw;
  
  IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 1, 10);
  IP4_ADDR(&netmask, 255, 255, 255, 0);
  IP4_ADDR(&gw, 192, 168, 1, 1);
  
  netif_add(netif, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL, &ethernetif_init, &tcpip_input);
  netif_set_default(netif);
  netif_set_up(netif);
}

// 主函数
int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  ETH_Init();
  LAN8720_Init();
  
  while (1)
  {
    // 处理LWIP超时
    sys_check_timeouts();
  
    // 您的应用代码
  }
}

// 以太网接收回调
void HAL_ETH_RxCpltCallback(ETH_HandleTypeDef *heth)
{
  // 处理接收到的数据包
  ethernetif_input(&gnetif);
}

资源与参考资料

1. 官方文档：

   • STM32F407参考手册
   • LAN8720A数据手册

2. STM32CubeF4：

   • 包含以太网和LWIP的示例代码
   • STM32CubeF4下载页面

3. LWIP文档：

   • LWIP官方文档

4. 有用链接：

   • STM32以太网应用笔记
   • LAN8720A与STM32连接指南

调试技巧

1. 使用Ping测试基本连接
2. 检查时钟信号（50MHz参考时钟）
3. 验证PHY寄存器配置
4. 使用Wireshark监控网络流量
5. 检查MAC地址配置

常见问题解决

1. 连接问题：检查RMII引脚连接和时钟配置
2. PHY无法通信：验证MDC/MDIO线路和PHY地址
3. 数据包丢失：检查缓冲区大小和DMA配置
4. 性能问题：优化中断处理和内存管理

希望这些信息能帮助您成功实现STM32F407与LAN8720A的以太网通信。如有更多问题，请参考提供的文档资源或STM32社区论坛。