STM32+RT-Thread+LwIp+DM9000

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张三
张三 2023-06-05 16:10:32
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STM32 + RT-Thread + LwIp + DM9000

一、概述

  • 开发板：STM32F103ZET6（战舰）
  • RT-Thread：5.0.0
  • LwIp：2.1.2
  • 网卡芯片：DM9000
  • 编译环境：keil

我简单了解了一下，在嵌入式中，网络芯片的使用方式大致有三种，如下：

  • (MCU + MAC + PHY)
  • (MUC + MAC) —— PHY
  • MCU —— (MAC + PHY)

注意：我用括号里面的表示在同一块芯片中

二、RT-Thread 移植

移植 RT-Thread 不是此文章的重点，可以参考一下我之前的笔记，或者直接使用 RT-Thread Studio、STM32CubeMX等工具直接生成，这里我就不过多介绍了

三、添加 LwIp

  1. 添加使用是需要的API文件

  2. 添加内核源码

    注意：这里的动态内存是使用的RT-Thread中完成的，在 sys_arch.c 文件中完成

  3. 添加IPv4或者IPv6需要使用的文件，这里我只用到了IPv4，所以没有添加IPv6的文件、

  4. 添加网卡文件

    注意：ethernet文件在路径 src\netif 中

  5. 在 keil 中添加头文件路径 “src\include”

四、添加 LwIp 需要的头文件

五、添加驱动文件

RT-Thread 已经写好了驱动，我们值需要拷贝就行，不需要更改其中的内容，主要需要的文件有 sys_arch.c、sys_arch.h、ethernetif.c、ethernetif.h。

其中 sys_arch 文件主要实现了 LwIp 在操作系统下需要的功能好书，比如线程的创建、信号量、锁等功能。
ethernetif 文件主要实现 LwIp的驱动实现，移植时明白接收线程和发送线程的工作，相对就比较简单了。

完成以上步奏后，编译应该是可以通过的，接下来值需要完成 BSP 程序的实现即可。

六、BSP 驱动文件

以上的操作都不需要我们编写代码的，只需要完成 BSP 部分的代码即可，因为我用的是正点原子的战舰开发板，所以这里我直接使用 DM9000 部分的代码，进行简单更改即可。

  1. 注册网卡

    
/**
 * @brief 注册网卡设备
 */
static int rt_hw_stm32_eth_init(void)
{
    rt_err_t state = RT_EOK;

    /* 设置工作方式为自动模式 */
    stm32_eth_device.eth_mode = DM9000_AUTO;
    /* DM9000的SRAM的发送和接收指针自动返回到开始地址，并且开启接收中断 */
    stm32_eth_device.imr_all = IMR_PAR | IMR_PRI;

    /* 前三位可以自定义 */
    stm32_eth_device.dev_addr[0] = 0x02;
    stm32_eth_device.dev_addr[1] = 0x00;
    stm32_eth_device.dev_addr[2] = 0x00;
    /* 根据 96 位唯一 ID 生成 MAC 地址（仅用于测试） */
    stm32_eth_device.dev_addr[3] = *(rt_uint8_t *)(UID_BASE + 4);
    stm32_eth_device.dev_addr[4] = *(rt_uint8_t *)(UID_BASE + 2);
    stm32_eth_device.dev_addr[5] = *(rt_uint8_t *)(UID_BASE + 0);

    // 初始化组播地址
    stm32_eth_device.multicase_addr[0] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[1] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[2] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[3] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[4] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[5] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[6] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[7] = 0Xff;

    stm32_eth_device.parent.parent.init = rt_stm32_eth_init;
    stm32_eth_device.parent.parent.open = rt_stm32_eth_open;
    stm32_eth_device.parent.parent.close = rt_stm32_eth_close;
    stm32_eth_device.parent.parent.read = rt_stm32_eth_read;
    stm32_eth_device.parent.parent.write = rt_stm32_eth_write;
    stm32_eth_device.parent.parent.control = rt_stm32_eth_control;
    stm32_eth_device.parent.parent.user_data = RT_NULL;

    stm32_eth_device.parent.eth_rx = rt_stm32_eth_rx;
    stm32_eth_device.parent.eth_tx = rt_stm32_eth_tx;

    /* 注册网卡设备 */
    state = eth_device_init(&(stm32_eth_device.parent), "e0");
    if (RT_EOK != state)
    {
        LOG_E("emac device init faild: %d", state);
        return -RT_ERROR;
    }

    /* 初始化DM9000 */
    state = DM9000_Init();
    if (RT_EOK != state)
    {
        LOG_E("DM9000 initialization failed");
        return -RT_ERROR;
    }

    /* 启动 PHY 监视器, 在线程中完成网卡的配置 */
    rt_thread_t tid;
    tid = rt_thread_create("dm9000",
                           dm9000_monitor_thread_entry,
                           RT_NULL,
                           1024,
                           RT_THREAD_PRIORITY_MAX - 2,
                           2);
    if (tid != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(tid);
        state = RT_EOK;
    }
    else
    {
        state = -RT_ERROR;
    }

    return state;
}
INIT_DEVICE_EXPORT(rt_hw_stm32_eth_init);

ifdef RT_USING_FINSH
include <rtthread.h>
static void red_dm9000_reg(int argv, char *argc[])
{
    if (argv != 2)
    {
        rt_kprintf("Please enter the correct command, such as dm9000_ Red 0 \r\n");
        return;
    }

    rt_kprintf("0x%02X \r\n", DM9000_ReadReg(atoi(argc[1])));
}

MSH_CMD_EXPORT_ALIAS(red_dm9000_reg, DM9000_read_reg, Read the register value of DM9000);

  2. 读取函数的实现

    /**
 * @brief DM9000接收数据包,接收到的数据包存放在DM9000的RX FIFO中，地址为0X0C00~0X3FFF
 * 接收到的数据包的前四个字节并不是真实的数据，而是有特定含义的，如下
 * byte1:表明是否接收到数据，为0x00或者0X01，如果两个都不是的话一定要软件复位DM9000
 *          0x01，接收到数据
 *          0x00，未接收到数据
 * byte2:第二个字节表示一些状态信息，和DM9000的RSR(0X06)寄存器一致的
 * byte3:本帧数据长度的低字节
 * byte4:本帧数据长度的高字节
 * @return pbuf格式的接收到的数据包
 */
struct pbuf *rt_stm32_eth_rx(rt_device_t dev)
{
    // LOG_E("rt_stm32_eth_rx");

    struct pbuf *p;
    struct pbuf *q;
    rt_uint8_t rxbyte;
    volatile rt_uint16_t rx_status, rx_length;
    rt_uint16_t *data;
    rt_uint16_t dummy;
    rt_int32_t len;

    p = NULL;
__error_retry:
    DM9000_ReadReg(DM9000_MRCMDX);     // 假读
    rxbyte = (rt_uint8_t)DM9000->DATA; // 进行第二次读取
    if (rxbyte)                        // 接收到数据
    {
        if (rxbyte > 1) // rxbyte大于1，接收到的数据错误,挂了
        {
            LOG_E("dm9000 rx: rx error, stop device\r\n");
            DM9000_WriteReg(DM9000_RCR, 0x00);
            DM9000_WriteReg(DM9000_ISR, 0x80);
            return (struct pbuf *)p;
        }
        DM9000->REG = DM9000_MRCMD;
        rx_status = DM9000->DATA;
        rx_length = DM9000->DATA;
        // if(rx_length>512)printf("rxlen:%d\r\n",rx_length);
        p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, rx_length, PBUF_POOL); // pbufs内存池分配pbuf
        if (p != NULL)                                  // 内存申请成功
        {
            for (q = p; q != NULL; q = q->next)
            {
                data = (rt_uint16_t *)q->payload;
                len = q->len;
                while (len > 0)
                {
                    *data = DM9000->DATA;
                    data++;
                    len -= 2;
                }
            }
        }
        else // 内存申请失败
        {
            LOG_E("pbuf内存申请失败:%d\r\n", rx_length);
            data = &dummy;
            len = rx_length;
            while (len)
            {
                *data = DM9000->DATA;
                len -= 2;
            }
        }
        // 根据rx_status判断接收数据是否出现如下错误：FIFO溢出、CRC错误
        // 对齐错误、物理层错误，如果有任何一个出现的话丢弃该数据帧，
        // 当rx_length小于64或者大于最大数据长度的时候也丢弃该数据帧
        if ((rx_status & 0XBF00) || (rx_length < 0X40) || (rx_length > DM9000_PKT_MAX))
        {
            LOG_E("rx_status:%x\r\n", rx_status);
            if (rx_status & 0x100)
                LOG_E("rx fifo error\r\n");
            if (rx_status & 0x200)
                LOG_E("rx crc error\r\n");
            if (rx_status & 0x8000)
                LOG_E("rx length error\r\n");
            if (rx_length > DM9000_PKT_MAX)
            {
                LOG_E("rx length too big\r\n");
                DM9000_WriteReg(DM9000_NCR, NCR_RST); // 复位DM9000
                rt_thread_delay(10);
            }
            if (p != NULL)
                pbuf_free((struct pbuf *)p); // 释放内存
            p = NULL;
            goto __error_retry;
        }
    }
    else
    {
        DM9000_WriteReg(DM9000_ISR, ISR_PTS);         // 清除所有中断标志位
        stm32_eth_device.imr_all = IMR_PAR | IMR_PRI; // 重新接收中断
        DM9000_WriteReg(DM9000_IMR, stm32_eth_device.imr_all);
    }
    return (struct pbuf *)p;
}

  3. 写入函数的实现

    /**
 * @brief 通过DM9000发送数据包
 * @param dev 设备结构体
 * @param p pbuf结构体指针
 */
rt_err_t rt_stm32_eth_tx(rt_device_t dev, struct pbuf *p)
{
    struct pbuf *q;
    rt_uint16_t pbuf_index = 0;
    rt_uint8_t word[2], word_index = 0;

    DM9000_WriteReg(DM9000_IMR, IMR_PAR); // 关闭网卡中断
    DM9000->REG = DM9000_MWCMD;           // 发送此命令后就可以将要发送的数据搬到DM9000 TX SRAM中
    q = p;
    // 向DM9000的TX SRAM中写入数据，一次写入两个字节数据
    // 当要发送的数据长度为奇数的时候，我们需要将最后一个字节单独写入DM9000的TX SRAM中
    while (q)
    {
        if (pbuf_index < q->len)
        {
            word[word_index++] = ((u8_t *)q->payload)[pbuf_index++];
            if (word_index == 2)
            {
                DM9000->DATA = ((rt_uint16_t)word[1] << 8) | word[0];
                word_index = 0;
            }
        }
        else
        {
            q = q->next;
            pbuf_index = 0;
        }
    }
    // 还有一个字节未写入TX SRAM
    if (word_index == 1)
        DM9000->DATA = word[0];
    // 向DM9000写入发送长度
    DM9000_WriteReg(DM9000_TXPLL, p->tot_len & 0XFF);
    DM9000_WriteReg(DM9000_TXPLH, (p->tot_len >> 8) & 0XFF); // 设置要发送数据的数据长度
    DM9000_WriteReg(DM9000_TCR, 0X01);                       // 启动发送
    while ((DM9000_ReadReg(DM9000_ISR) & 0X02) == 0)
        ;                                                  // 等待发送完成
    DM9000_WriteReg(DM9000_ISR, 0X02);                     // 清除发送完成中断
    DM9000_WriteReg(DM9000_IMR, stm32_eth_device.imr_all); // DM9000网卡接收中断使能
    return ERR_OK;
}

七、BSP 驱动文件

include <rtthread.h>

ifdef BSP_USING_ETH
include "drv_config.h"
include "drv_eth_dm9000.h"
include <netif/ethernetif.h>
include <lwipopts.h>
include <drv_common.h>
include <rthw.h>

/* debug option */
// define DRV_DEBUG


define LOG_TAG "drv.dm9000"
include <drv_log.h>

struct rt_stm32_eth
{
    /* 从 LwIp 中继承 */
    struct eth_device parent;
ifndef PHY_USING_INTERRUPT_MODE
    rt_timer_t poll_link_timer;
endif

    /* 网卡模式 */
    DM9000_PHY_mode eth_mode;
    /* 中断类型 */
    rt_uint8_t imr_all;
    /* 每个数据包大小 */
    rt_uint16_t queue_packet_len;
    /* 设备 MAC 地址 */
    rt_uint8_t dev_addr[MAX_ADDR_LEN];
    /* 组播地址 */
    rt_uint8_t multicase_addr[MULTICASE_ADDR_LEN];
};

/* 网卡设备结构体 */
static struct rt_stm32_eth stm32_eth_device;

/* 注意：SRAM 句柄不能为局部变量 */
SRAM_HandleTypeDef DM9000_Handler; // SRAM句柄

/**
 * @brief 初始化DM9000
 */
rt_err_t DM9000_Init(void)
{
    int result = RT_EOK;
    /* 配置 GPIO */
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    /* FSMC */
    FSMC_NORSRAM_TimingTypeDef DM9000_Timing;

    /*----------------------------------------- 使能时钟 -----------------------------------------*/
    __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOD时钟
    __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOE时钟
    __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOF时钟
    __HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOG时钟
    __HAL_RCC_FSMC_CLK_ENABLE();  // 使能FSMC时钟
    __HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();  // 使能复用功能时钟

    /* PD7 网卡的复位引脚  */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);

    /* PD0 1 4 5 8 9 10 14 15复用 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5 |
                          GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用推挽输出
    HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
    /* PG7 8 9 10 11 12 13 14 15复用 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_7 | GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11 |
                          GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用推挽输出
    HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);
    /* PF13复用 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用推挽输出
    HAL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
    /* PG9复用 */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 复用推挽输出
    HAL_GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStruct);

    /*----------------------------------------- 配置 SRAM -----------------------------------------*/
    DM9000_Handler.Instance = FSMC_NORSRAM_DEVICE;
    DM9000_Handler.Extended = FSMC_NORSRAM_EXTENDED_DEVICE;
    DM9000_Handler.Init.NSBank = FSMC_NORSRAM_BANK2;                        // 使用NE2
    DM9000_Handler.Init.DataAddressMux = FSMC_DATA_ADDRESS_MUX_DISABLE;     // 地址/数据线不复用
    DM9000_Handler.Init.MemoryType = FSMC_MEMORY_TYPE_SRAM;                 // SRAM
    DM9000_Handler.Init.MemoryDataWidth = FSMC_NORSRAM_MEM_BUS_WIDTH_16;    // 16位数据宽度
    DM9000_Handler.Init.BurstAccessMode = FSMC_BURST_ACCESS_MODE_DISABLE;   // 是否使能突发访问,仅对同步突发存储器有效,此处未用到
    DM9000_Handler.Init.WaitSignalPolarity = FSMC_WAIT_SIGNAL_POLARITY_LOW; // 等待信号的极性,仅在突发模式访问下有用
    DM9000_Handler.Init.WaitSignalActive = FSMC_WAIT_TIMING_BEFORE_WS;      // 存储器是在等待周期之前的一个时钟周期还是等待周期期间使能NWAIT
    DM9000_Handler.Init.WriteOperation = FSMC_WRITE_OPERATION_ENABLE;       // 存储器写使能
    DM9000_Handler.Init.WaitSignal = FSMC_WAIT_SIGNAL_DISABLE;              // 等待使能位,此处未用到
    DM9000_Handler.Init.ExtendedMode = FSMC_EXTENDED_MODE_DISABLE;          // 读写使用相同的时序
    DM9000_Handler.Init.AsynchronousWait = FSMC_ASYNCHRONOUS_WAIT_DISABLE;  // 是否使能同步传输模式下的等待信号,此处未用到
    DM9000_Handler.Init.WriteBurst = FSMC_WRITE_BURST_DISABLE;              // 禁止突发写

    /*----------------------------------------- FSMC 读写时序控制 -----------------------------------------*/
    DM9000_Timing.AddressSetupTime = 0x00; // 地址建立时间（ADDSET）为1个HCLK 1/72M = 13.8ns
    DM9000_Timing.AddressHoldTime = 0x00;  // 地址保持时间（ADDHLD）模式A未用到
    DM9000_Timing.DataSetupTime = 0x03;    // 数据保存时间为3个HCLK = 4*13.8 = 55ns
    DM9000_Timing.BusTurnAroundDuration = 0X00;
    DM9000_Timing.CLKDivision = 0X00;
    DM9000_Timing.DataLatency = 0X00;
    DM9000_Timing.AccessMode = FSMC_ACCESS_MODE_A; // 模式A

    /* 使能FSMC的Bank1_Bank1_NORSRAM2 */
    if (HAL_SRAM_Init(&DM9000_Handler, &DM9000_Timing, &DM9000_Timing) != HAL_OK)
    {
        LOG_E("SDRAM init failed!");
        result = -RT_ERROR;
    }
    return result;
}

/**
 * @brief 向DM9000指定寄存器中写入指定值
 * @param reg 要写入的寄存器
 * @param data 要写入的值
 */
void DM9000_WriteReg(rt_uint16_t reg, rt_uint16_t data)
{
    DM9000->REG = reg;
    DM9000->DATA = data;
}

/**
 * @brief 读取DM9000指定寄存器的值
 * @param reg 寄存器地址
 * @param data DM9000指定寄存器的值
 */
rt_uint16_t DM9000_ReadReg(rt_uint16_t reg)
{
    DM9000->REG = reg;
    return DM9000->DATA;
}

/**
 * @brief 向DM9000的PHY寄存器写入指定值
 * @param reg PHY寄存器
 * @param data 要写入的值
 */
void DM9000_PHY_WriteReg(rt_uint16_t reg, rt_uint16_t data)
{
    DM9000_WriteReg(DM9000_EPAR, DM9000_PHY | reg);
    DM9000_WriteReg(DM9000_EPDRL, (data & 0xff));        // 写入低字节
    DM9000_WriteReg(DM9000_EPDRH, ((data >> 8) & 0xff)); // 写入高字节
    DM9000_WriteReg(DM9000_EPCR, 0X0A);                  // 选中PHY,发送写命令
    rt_thread_delay(50);
    DM9000_WriteReg(DM9000_EPCR, 0X00); // 清除写命令
}

/**
 * @brief 读取DM9000的PHY的指定寄存器
 * @param reg 要读的PHY寄存器
 * @return 返回值:读取到的PHY寄存器值
 */
rt_uint16_t DM9000_PHY_ReadReg(rt_uint16_t reg)
{
    rt_uint16_t temp;
    DM9000_WriteReg(DM9000_EPAR, DM9000_PHY | reg);
    DM9000_WriteReg(DM9000_EPCR, 0X0C); // 选中PHY，发送读命令
    rt_thread_delay(10);
    DM9000_WriteReg(DM9000_EPCR, 0X00); // 清除读命令
    temp = (DM9000_ReadReg(DM9000_EPDRH) << 8) | (DM9000_ReadReg(DM9000_EPDRL));
    return temp;
}

/**
 * @brief 复位DM9000
 */
void DM9000_Reset(void)
{
    // 复位DM9000,复位步骤参考<DM9000 Application Notes V1.22>手册29页
    DM9000_RST(0); // DM9000硬件复位
    rt_thread_delay(10);
    DM9000_RST(1);                                 // DM9000硬件复位结束
    rt_thread_delay(100);                          // 一定要有这个延时，让DM9000准备就绪！
    DM9000_WriteReg(DM9000_GPCR, 0x01);            // 第一步:设置GPCR寄存器(0X1E)的bit0为1
    DM9000_WriteReg(DM9000_GPR, 0);                // 第二步:设置GPR寄存器(0X1F)的bit1为0，DM9000内部的PHY上电
    DM9000_WriteReg(DM9000_NCR, (0x02 | NCR_RST)); // 第三步:软件复位DM9000
    do
    {
        rt_thread_delay(25);
    } while (DM9000_ReadReg(DM9000_NCR) & 1); // 等待DM9000软复位完成
    DM9000_WriteReg(DM9000_NCR, 0);
    DM9000_WriteReg(DM9000_NCR, (0x02 | NCR_RST)); // DM9000第二次软复位
    do
    {
        rt_thread_delay(25);
    } while (DM9000_ReadReg(DM9000_NCR) & 1);
}

/**
 * @brief 设置DM9000的MAC地址
 * @param macaddr 指向MAC地址
 */
void DM9000_Set_MACAddress(rt_uint8_t *macaddr)
{
    rt_uint8_t i;
    for (i = 0; i < 6; i++)
    {
        DM9000_WriteReg(DM9000_PAR + i, macaddr[i]);
    }
}

/**
 * @brief 设置DM9000的组播地址
 * @param multicastaddr 指向多播地址
 */
void DM9000_Set_Multicast(rt_uint8_t *multicastaddr)
{
    rt_uint8_t i;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        DM9000_WriteReg(DM9000_MAR + i, multicastaddr[i]);
    }
}

/**
 * @brief 设置DM900的PHY工作模式
 * @param mode PHY模式
 */
void DM9000_Set_PHYMode(rt_uint8_t mode)
{
    rt_uint16_t BMCR_Value, ANAR_Value;
    switch (mode)
    {
    case DM9000_10MHD: // 10M半双工
        BMCR_Value = 0X0000;
        ANAR_Value = 0X21;
        break;
    case DM9000_10MFD: // 10M全双工
        BMCR_Value = 0X0100;
        ANAR_Value = 0X41;
        break;
    case DM9000_100MHD: // 100M半双工
        BMCR_Value = 0X2000;
        ANAR_Value = 0X81;
        break;
    case DM9000_100MFD: // 100M全双工
        BMCR_Value = 0X2100;
        ANAR_Value = 0X101;
        break;
    case DM9000_AUTO: // 自动协商模式
        BMCR_Value = 0X1000;
        ANAR_Value = 0X01E1;
        break;
    }
    DM9000_PHY_WriteReg(DM9000_PHY_BMCR, BMCR_Value);
    DM9000_PHY_WriteReg(DM9000_PHY_ANAR, ANAR_Value);
    DM9000_WriteReg(DM9000_GPR, 0X00); // 使能PHY
}

/**
 * @brief 获取DM9000的芯片ID
 * @return 返回值：DM9000的芯片ID值
 */
rt_uint32_t DM9000_Get_DeiviceID(void)
{
    rt_uint32_t value;
    value = DM9000_ReadReg(DM9000_VIDL);
    value |= DM9000_ReadReg(DM9000_VIDH) << 8;
    value |= DM9000_ReadReg(DM9000_PIDL) << 16;
    value |= DM9000_ReadReg(DM9000_PIDH) << 24;
    return value;
}

/**
 * @brief 获取DM9000的连接速度和双工模式
 * @return 返回值：0 是 100M半双工
 *                1 是 100M全双工
 *		          2 是 10M半双工
 * 			      3 是 10M全双工
 *                0XFF 是连接失败！
 */
rt_uint8_t DM9000_Get_SpeedAndDuplex(void)
{
    rt_uint8_t temp;
    rt_uint8_t i = 0;
    if (stm32_eth_device.eth_mode == DM9000_AUTO) // 如果开启了自动协商模式一定要等待协商完成
    {
        while (!(DM9000_PHY_ReadReg(0X01) & 0X0020)) // 等待自动协商完成
        {
            rt_thread_delay(100);
            i++;
            if (i > 100)
                return 0XFF; // 自动协商失败
        }
    }
    else // 自定义模式,一定要等待连接成功
    {
        while (!(DM9000_ReadReg(DM9000_NSR) & 0X40)) // 等待连接成功
        {
            rt_thread_delay(100);
            i++;
            if (i > 100)
                return 0XFF; // 连接失败
        }
    }
    temp = ((DM9000_ReadReg(DM9000_NSR) >> 6) & 0X02);  // 获取DM9000的连接速度
    temp |= ((DM9000_ReadReg(DM9000_NCR) >> 3) & 0X01); // 获取DM9000的双工状态
    return temp;
}

static rt_err_t rt_stm32_eth_init(rt_device_t dev)
{
    return RT_EOK;
}

static rt_err_t rt_stm32_eth_open(rt_device_t dev, rt_uint16_t oflag)
{
    LOG_D("emac open");
    return RT_EOK;
}

static rt_err_t rt_stm32_eth_close(rt_device_t dev)
{
    LOG_D("emac close");
    return RT_EOK;
}

static rt_size_t rt_stm32_eth_read(rt_device_t dev, rt_off_t pos, void *buffer, rt_size_t size)
{
    LOG_D("emac read");
    rt_set_errno(-RT_ENOSYS);
    return 0;
}

static rt_size_t rt_stm32_eth_write(rt_device_t dev, rt_off_t pos, const void *buffer, rt_size_t size)
{
    LOG_D("emac write");
    rt_set_errno(-RT_ENOSYS);
    return 0;
}

static rt_err_t rt_stm32_eth_control(rt_device_t dev, int cmd, void *args)
{
    LOG_D("rt_stm32_eth_control");
    switch (cmd)
    {
    case NIOCTL_GADDR:
        /* get mac address */
        if (args)
        {
            SMEMCPY(args, stm32_eth_device.dev_addr, 6);
        }
        else
        {
            return -RT_ERROR;
        }
        break;

    default:
        break;
    }

    return RT_EOK;
}

/**
 * @brief 通过DM9000发送数据包
 * @param dev 设备结构体
 * @param p pbuf结构体指针
 */
rt_err_t rt_stm32_eth_tx(rt_device_t dev, struct pbuf *p)
{
    struct pbuf *q;
    rt_uint16_t pbuf_index = 0;
    rt_uint8_t word[2], word_index = 0;

    DM9000_WriteReg(DM9000_IMR, IMR_PAR); // 关闭网卡中断
    DM9000->REG = DM9000_MWCMD;           // 发送此命令后就可以将要发送的数据搬到DM9000 TX SRAM中
    q = p;
    // 向DM9000的TX SRAM中写入数据，一次写入两个字节数据
    // 当要发送的数据长度为奇数的时候，我们需要将最后一个字节单独写入DM9000的TX SRAM中
    while (q)
    {
        if (pbuf_index < q->len)
        {
            word[word_index++] = ((u8_t *)q->payload)[pbuf_index++];
            if (word_index == 2)
            {
                DM9000->DATA = ((rt_uint16_t)word[1] << 8) | word[0];
                word_index = 0;
            }
        }
        else
        {
            q = q->next;
            pbuf_index = 0;
        }
    }
    // 还有一个字节未写入TX SRAM
    if (word_index == 1)
        DM9000->DATA = word[0];
    // 向DM9000写入发送长度
    DM9000_WriteReg(DM9000_TXPLL, p->tot_len & 0XFF);
    DM9000_WriteReg(DM9000_TXPLH, (p->tot_len >> 8) & 0XFF); // 设置要发送数据的数据长度
    DM9000_WriteReg(DM9000_TCR, 0X01);                       // 启动发送
    while ((DM9000_ReadReg(DM9000_ISR) & 0X02) == 0)
        ;                                                  // 等待发送完成
    DM9000_WriteReg(DM9000_ISR, 0X02);                     // 清除发送完成中断
    DM9000_WriteReg(DM9000_IMR, stm32_eth_device.imr_all); // DM9000网卡接收中断使能
    return ERR_OK;
}

/**
 * @brief DM9000接收数据包,接收到的数据包存放在DM9000的RX FIFO中，地址为0X0C00~0X3FFF
 * 接收到的数据包的前四个字节并不是真实的数据，而是有特定含义的，如下
 * byte1:表明是否接收到数据，为0x00或者0X01，如果两个都不是的话一定要软件复位DM9000
 *          0x01，接收到数据
 *          0x00，未接收到数据
 * byte2:第二个字节表示一些状态信息，和DM9000的RSR(0X06)寄存器一致的
 * byte3:本帧数据长度的低字节
 * byte4:本帧数据长度的高字节
 * @return pbuf格式的接收到的数据包
 */
struct pbuf *rt_stm32_eth_rx(rt_device_t dev)
{
    // LOG_E("rt_stm32_eth_rx");

    struct pbuf *p;
    struct pbuf *q;
    rt_uint8_t rxbyte;
    volatile rt_uint16_t rx_status, rx_length;
    rt_uint16_t *data;
    rt_uint16_t dummy;
    rt_int32_t len;

    p = NULL;
__error_retry:
    DM9000_ReadReg(DM9000_MRCMDX);     // 假读
    rxbyte = (rt_uint8_t)DM9000->DATA; // 进行第二次读取
    if (rxbyte)                        // 接收到数据
    {
        if (rxbyte > 1) // rxbyte大于1，接收到的数据错误,挂了
        {
            LOG_E("dm9000 rx: rx error, stop device\r\n");
            DM9000_WriteReg(DM9000_RCR, 0x00);
            DM9000_WriteReg(DM9000_ISR, 0x80);
            return (struct pbuf *)p;
        }
        DM9000->REG = DM9000_MRCMD;
        rx_status = DM9000->DATA;
        rx_length = DM9000->DATA;
        // if(rx_length>512)printf("rxlen:%d\r\n",rx_length);
        p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, rx_length, PBUF_POOL); // pbufs内存池分配pbuf
        if (p != NULL)                                  // 内存申请成功
        {
            for (q = p; q != NULL; q = q->next)
            {
                data = (rt_uint16_t *)q->payload;
                len = q->len;
                while (len > 0)
                {
                    *data = DM9000->DATA;
                    data++;
                    len -= 2;
                }
            }
        }
        else // 内存申请失败
        {
            LOG_E("pbuf内存申请失败:%d\r\n", rx_length);
            data = &dummy;
            len = rx_length;
            while (len)
            {
                *data = DM9000->DATA;
                len -= 2;
            }
        }
        // 根据rx_status判断接收数据是否出现如下错误：FIFO溢出、CRC错误
        // 对齐错误、物理层错误，如果有任何一个出现的话丢弃该数据帧，
        // 当rx_length小于64或者大于最大数据长度的时候也丢弃该数据帧
        if ((rx_status & 0XBF00) || (rx_length < 0X40) || (rx_length > DM9000_PKT_MAX))
        {
            LOG_E("rx_status:%x\r\n", rx_status);
            if (rx_status & 0x100)
                LOG_E("rx fifo error\r\n");
            if (rx_status & 0x200)
                LOG_E("rx crc error\r\n");
            if (rx_status & 0x8000)
                LOG_E("rx length error\r\n");
            if (rx_length > DM9000_PKT_MAX)
            {
                LOG_E("rx length too big\r\n");
                DM9000_WriteReg(DM9000_NCR, NCR_RST); // 复位DM9000
                rt_thread_delay(10);
            }
            if (p != NULL)
                pbuf_free((struct pbuf *)p); // 释放内存
            p = NULL;
            goto __error_retry;
        }
    }
    else
    {
        DM9000_WriteReg(DM9000_ISR, ISR_PTS);         // 清除所有中断标志位
        stm32_eth_device.imr_all = IMR_PAR | IMR_PRI; // 重新接收中断
        DM9000_WriteReg(DM9000_IMR, stm32_eth_device.imr_all);
    }
    return (struct pbuf *)p;
}

/**
 * @brief DM9000 中断处理函数
 */
static void eth_phy_isr(void *args)
{
    rt_uint16_t int_status;
    rt_uint16_t last_io;
    last_io = DM9000->REG;
    int_status = DM9000_ReadReg(DM9000_ISR);
    DM9000_WriteReg(DM9000_ISR, int_status); // 清除中断标志位，DM9000的ISR寄存器的bit0~bit5写1清零
    if (int_status & ISR_ROS)
        rt_kprintf("overflow\r\n");
    if (int_status & ISR_ROOS)
        rt_kprintf("overflow counter overflow \r\n");
    if (int_status & ISR_PRS) // 接收中断
    {
        /* 线程中接收数据 */
        eth_device_linkchange(&stm32_eth_device.parent, RT_TRUE);
        // eth_device_linkchange(&stm32_eth_device.parent, RT_FALSE);
    }
    if (int_status & ISR_PTS) // 发送中断
    {
        // 发送完成中断，用户自行添加所需代码
    }
    DM9000->REG = last_io;
    // rt_kprintf("RT_INT.... \r\n");
}

/**
 * @brief DM9000 管理线程
 */
static void dm9000_monitor_thread_entry(void *parameter)
{
    rt_uint32_t temp;

    /* 设置 PG6 引脚为外部中断 */
    rt_pin_mode(PHY_INT_PIN, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
    rt_pin_attach_irq(PHY_INT_PIN, PIN_IRQ_MODE_FALLING, eth_phy_isr, (void *)"callbackargs");
    rt_pin_irq_enable(PHY_INT_PIN, PIN_IRQ_ENABLE);

    /* 复位DM9000 */
    DM9000_Reset();
    rt_thread_delay(100);

    /* 判断是否复位成功 */
    temp = DM9000_Get_DeiviceID(); // 获取DM9000ID
    if (temp != DM9000_ID)         // 读取ID错误
    {
        LOG_E("DM9000 reset failed");
        return;
    }
    LOG_D("DM9000 ID: %x", temp);

    /* 设置PHY工作模式 */
    DM9000_Set_PHYMode(stm32_eth_device.eth_mode);

    DM9000_WriteReg(DM9000_NCR, 0X00);
    DM9000_WriteReg(DM9000_TCR, 0X00); // 发送控制寄存器清零
    DM9000_WriteReg(DM9000_BPTR, 0X3F);
    DM9000_WriteReg(DM9000_FCTR, 0X38);
    DM9000_WriteReg(DM9000_FCR, 0X00);
    DM9000_WriteReg(DM9000_SMCR, 0X00);                                // 特殊模式
    DM9000_WriteReg(DM9000_NSR, NSR_WAKEST | NSR_TX2END | NSR_TX1END); // 清除发送状态
    DM9000_WriteReg(DM9000_ISR, 0X0F);                                 // 清除中断状态
    DM9000_WriteReg(DM9000_TCR2, 0X80);                                // 切换LED到mode1
    /* 设置MAC地址和组播地址 */
    DM9000_Set_MACAddress(stm32_eth_device.dev_addr);      // 设置MAC地址
    DM9000_Set_Multicast(stm32_eth_device.multicase_addr); // 设置组播地址
    DM9000_WriteReg(DM9000_RCR, RCR_DIS_LONG | RCR_DIS_CRC | RCR_RXEN);
    DM9000_WriteReg(DM9000_IMR, IMR_PAR);

    /* 获取DM9000的连接速度和双工状态 */
    temp = DM9000_Get_SpeedAndDuplex();
    if (temp != 0XFF) // 连接成功，通过串口显示连接速度和双工状态
    {
        LOG_I("DM9000 Speed:%dMbps,Duplex:%s duplex mode\r\n", (temp & 0x02) ? 10 : 100, (temp & 0x01) ? "Full" : "Half");
    }
    else
    {
        LOG_E("DM9000 Establish Link Failed!\r\n");
    }

    /* 设置 DM900 为中断接收方式 */
    DM9000_WriteReg(DM9000_IMR, stm32_eth_device.imr_all);
}

/**
 * @brief 注册网卡设备
 */
static int rt_hw_stm32_eth_init(void)
{
    rt_err_t state = RT_EOK;

    /* 设置工作方式为自动模式 */
    stm32_eth_device.eth_mode = DM9000_AUTO;
    /* DM9000的SRAM的发送和接收指针自动返回到开始地址，并且开启接收中断 */
    stm32_eth_device.imr_all = IMR_PAR | IMR_PRI;

    /* 前三位可以自定义 */
    stm32_eth_device.dev_addr[0] = 0x02;
    stm32_eth_device.dev_addr[1] = 0x00;
    stm32_eth_device.dev_addr[2] = 0x00;
    /* 根据 96 位唯一 ID 生成 MAC 地址（仅用于测试） */
    stm32_eth_device.dev_addr[3] = *(rt_uint8_t *)(UID_BASE + 4);
    stm32_eth_device.dev_addr[4] = *(rt_uint8_t *)(UID_BASE + 2);
    stm32_eth_device.dev_addr[5] = *(rt_uint8_t *)(UID_BASE + 0);

    // 初始化组播地址
    stm32_eth_device.multicase_addr[0] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[1] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[2] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[3] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[4] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[5] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[6] = 0Xff;
    stm32_eth_device.multicase_addr[7] = 0Xff;

    stm32_eth_device.parent.parent.init = rt_stm32_eth_init;
    stm32_eth_device.parent.parent.open = rt_stm32_eth_open;
    stm32_eth_device.parent.parent.close = rt_stm32_eth_close;
    stm32_eth_device.parent.parent.read = rt_stm32_eth_read;
    stm32_eth_device.parent.parent.write = rt_stm32_eth_write;
    stm32_eth_device.parent.parent.control = rt_stm32_eth_control;
    stm32_eth_device.parent.parent.user_data = RT_NULL;

    stm32_eth_device.parent.eth_rx = rt_stm32_eth_rx;
    stm32_eth_device.parent.eth_tx = rt_stm32_eth_tx;

    /* 注册网卡设备 */
    state = eth_device_init(&(stm32_eth_device.parent), "e0");
    if (RT_EOK != state)
    {
        LOG_E("emac device init faild: %d", state);
        return -RT_ERROR;
    }

    /* 初始化DM9000 */
    state = DM9000_Init();
    if (RT_EOK != state)
    {
        LOG_E("DM9000 initialization failed");
        return -RT_ERROR;
    }

    /* 启动 PHY 监视器, 在线程中完成网卡的配置 */
    rt_thread_t tid;
    tid = rt_thread_create("dm9000",
                           dm9000_monitor_thread_entry,
                           RT_NULL,
                           1024,
                           RT_THREAD_PRIORITY_MAX - 2,
                           2);
    if (tid != RT_NULL)
    {
        rt_thread_startup(tid);
        state = RT_EOK;
    }
    else
    {
        state = -RT_ERROR;
    }

    return state;
}
INIT_DEVICE_EXPORT(rt_hw_stm32_eth_init);

ifdef RT_USING_FINSH
include <rtthread.h>
static void red_dm9000_reg(int argv, char *argc[])
{
    if (argv != 2)
    {
        rt_kprintf("Please enter the correct command, such as dm9000_ Red 0 \r\n");
        return;
    }

    rt_kprintf("0x%02X \r\n", DM9000_ReadReg(atoi(argc[1])));
}

MSH_CMD_EXPORT_ALIAS(red_dm9000_reg, DM9000_read_reg, Read the register value of DM9000);
endif /* RT_USING_FINSH */
endif /*  BSP_USING_LCD */
posted @ 2023-06-05 14:45  浇筑菜鸟  阅读(3)  评论(0)  编辑  收藏  举报
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