STM32 之网口资源

1 网口资源介绍

STM32F407 是 STMicroelectronics 推出的高性能 ARM Cortex-M4 微控制器，具备多种外设接口，其中包括一个 Ethernet MAC 控制器（带 IEEE 1588 支持）。这意味着你可以使用 STM32F407 实现网络通信功能（通过网口，即以太网口）。

1.1 STM32F407 的以太网特性

MAC 层支持：集成的以太网 MAC（ENET），支持 10/100 Mbps 全双工/半双工通信。

需要外部 PHY 芯片：STM32F407 只提供 MAC 控制器，需要通过 RMII 或 MII 接口 连接外部 PHY 芯片（如 LAN8720、DP83848 等）来实现物理层通信。

支持 DMA：支持以太网 DMA，提高数据吞吐效率。

支持 LWIP 协议栈：可以使用 LWIP（轻量级 IP 协议栈）来实现 TCP/IP 协议通信。

1.2 连接方式

硬件连接

PHY 芯片（如 LAN8720）：通过 RMII 接口与 STM32F407 连接。

晶振要求：通常 PHY 需要 50MHz 时钟，STM32F407 可通过 MCO 输出时钟。

RJ45 接口：连接外部网络，部分模块集成了变压器和 PHY。

接口引脚（RMII 模式），常用引脚如下：

在这里插入图片描述
对应电路图

在这里插入图片描述

1.3 常见应用

  1. TCP/UDP 通信

  2. 远程控制设备

  3. 嵌入式 Web 服务器（通过 LWIP + HTTPD）

  4. Modbus-TCP、MQTT 等协议实现

2 代码初始化流程

2.1 配置 GPIO 引脚

使用 GPIO_InitTypeDef，设置 RMII 所需引脚为 复用功能 + 高速 + 无上下拉。

void ETH_GPIO_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/* Enable GPIOs clocks */RCC_AHB1PeriphClockCmd(ETH_MDIO_GPIO_CLK            | ETH_MDC_GPIO_CLK          |ETH_RMII_REF_CLK_GPIO_CLK    | ETH_RMII_CRS_DV_GPIO_CLK  |ETH_RMII_RXD0_GPIO_CLK       | ETH_RMII_RXD1_GPIO_CLK    |ETH_RMII_TX_EN_GPIO_CLK      | ETH_RMII_TXD0_GPIO_CLK    |ETH_RMII_TXD1_GPIO_CLK       | ETH_NRST_GPIO_CLK         , ENABLE);/* Enable SYSCFG clock */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);  /* MII/RMII Media interface selection --------------------------------------*/
#ifdef MII_MODE /* Mode MII with STM324xx-EVAL  */#ifdef PHY_CLOCK_MCO/* Output HSE clock (25MHz) on MCO pin (PA8) to clock the PHY */RCC_MCO1Config(RCC_MCO1Source_HSE, RCC_MCO1Div_1);#endif /* PHY_CLOCK_MCO */SYSCFG_ETH_MediaInterfaceConfig(SYSCFG_ETH_MediaInterface_MII);
#elif defined RMII_MODE  /* Mode RMII with STM324xx-EVAL */SYSCFG_ETH_MediaInterfaceConfig(SYSCFG_ETH_MediaInterface_RMII);
#endif/* Ethernet pins configuration ************************************************//*ETH_MDIO -------------------------> PA2ETH_MDC --------------------------> PC1ETH_MII_RX_CLK/ETH_RMII_REF_CLK---> PA1ETH_MII_RX_DV/ETH_RMII_CRS_DV ----> PA7ETH_MII_RXD0/ETH_RMII_RXD0 -------> PC4ETH_MII_RXD1/ETH_RMII_RXD1 -------> PC5ETH_MII_TX_EN/ETH_RMII_TX_EN -----> PB11ETH_MII_TXD0/ETH_RMII_TXD0 -------> PG13ETH_MII_TXD1/ETH_RMII_TXD1 -------> PG14ETH_NRST -------------------------> PI1*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_NRST_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;  GPIO_Init(ETH_NRST_PORT, &GPIO_InitStructure);ETH_NRST_PIN_LOW();_eth_delay_(LAN8720A_RESET_DELAY);ETH_NRST_PIN_HIGH();_eth_delay_(LAN8720A_RESET_DELAY);/* Configure ETH_MDIO */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_MDIO_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(ETH_MDIO_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_MDIO_PORT, ETH_MDIO_SOURCE, ETH_MDIO_AF);/* Configure ETH_MDC */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_MDC_PIN;GPIO_Init(ETH_MDC_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_MDC_PORT, ETH_MDC_SOURCE, ETH_MDC_AF);/* Configure ETH_RMII_REF_CLK */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_RMII_REF_CLK_PIN;GPIO_Init(ETH_RMII_REF_CLK_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_RMII_REF_CLK_PORT, ETH_RMII_REF_CLK_SOURCE, ETH_RMII_REF_CLK_AF);/* Configure ETH_RMII_CRS_DV */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_RMII_CRS_DV_PIN;GPIO_Init(ETH_RMII_CRS_DV_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_RMII_CRS_DV_PORT, ETH_RMII_CRS_DV_SOURCE, ETH_RMII_CRS_DV_AF);/* Configure ETH_RMII_RXD0 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_RMII_RXD0_PIN;GPIO_Init(ETH_RMII_RXD0_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_RMII_RXD0_PORT, ETH_RMII_RXD0_SOURCE, ETH_RMII_RXD0_AF);/* Configure ETH_RMII_RXD1 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_RMII_RXD1_PIN;GPIO_Init(ETH_RMII_RXD1_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_RMII_RXD1_PORT, ETH_RMII_RXD1_SOURCE, ETH_RMII_RXD1_AF);/* Configure ETH_RMII_TX_EN */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_RMII_TX_EN_PIN;GPIO_Init(ETH_RMII_TX_EN_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_RMII_TX_EN_PORT, ETH_RMII_TX_EN_SOURCE, ETH_RMII_TX_EN_AF);/* Configure ETH_RMII_TXD0 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_RMII_TXD0_PIN;GPIO_Init(ETH_RMII_TXD0_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_RMII_TXD0_PORT, ETH_RMII_TXD0_SOURCE, ETH_RMII_TXD0_AF);/* Configure ETH_RMII_TXD1 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ETH_RMII_TXD1_PIN;GPIO_Init(ETH_RMII_TXD1_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(ETH_RMII_TXD1_PORT, ETH_RMII_TXD1_SOURCE, ETH_RMII_TXD1_AF);	
}

2.2 MAC 寄存器配置

static void ETH_MACDMA_Config(void)
{/* Enable ETHERNET clock  */RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_ETH_MAC | RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Tx |RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Rx, ENABLE);/* Reset ETHERNET on AHB Bus */ETH_DeInit();/* Software reset */ETH_SoftwareReset();/* Wait for software reset */while (ETH_GetSoftwareResetStatus() == SET);/* ETHERNET Configuration --------------------------------------------------*//* Call ETH_StructInit if you don't like to configure all ETH_InitStructure parameter */ETH_StructInit(&ETH_InitStructure);/* Fill ETH_InitStructure parametrs *//*------------------------   MAC   -----------------------------------*//* 开启网络自适应功能 */ETH_InitStructure.ETH_AutoNegotiation = ETH_AutoNegotiation_Enable;
//  ETH_InitStructure.ETH_AutoNegotiation = ETH_AutoNegotiation_Disable; 
//  ETH_InitStructure.ETH_Speed = ETH_Speed_10M;
//  ETH_InitStructure.ETH_Mode = ETH_Mode_FullDuplex;   /* 关闭反馈 */ETH_InitStructure.ETH_LoopbackMode = ETH_LoopbackMode_Disable;/* 关闭重传功能 */ETH_InitStructure.ETH_RetryTransmission = ETH_RetryTransmission_Disable;/* 关闭自动去除PDA/CRC功能  */ETH_InitStructure.ETH_AutomaticPadCRCStrip = ETH_AutomaticPadCRCStrip_Disable;/* 关闭接收所有的帧 */ETH_InitStructure.ETH_ReceiveAll = ETH_ReceiveAll_Disable;/* 允许接收所有广播帧 */ETH_InitStructure.ETH_BroadcastFramesReception = ETH_BroadcastFramesReception_Enable;/* 关闭混合模式的地址过滤  */ETH_InitStructure.ETH_PromiscuousMode = ETH_PromiscuousMode_Disable;/* 对于组播地址使用完美地址过滤    */ETH_InitStructure.ETH_MulticastFramesFilter = ETH_MulticastFramesFilter_Perfect;/* 对单播地址使用完美地址过滤  */ETH_InitStructure.ETH_UnicastFramesFilter = ETH_UnicastFramesFilter_Perfect;
#ifdef CHECKSUM_BY_HARDWARE/* 开启ipv4和TCP/UDP/ICMP的帧校验和卸载   */ETH_InitStructure.ETH_ChecksumOffload = ETH_ChecksumOffload_Enable;
#endif/*------------------------   DMA   -----------------------------------*/  /* When we use the Checksum offload feature, we need to enable the Store and Forward mode:the store and forward guarantee that a whole frame is stored in the FIFO, so the MAC can insert/verify the checksum, if the checksum is OK the DMA can handle the frame otherwise the frame is dropped *//*当我们使用帧校验和卸载功能的时候，一定要使能存储转发模式,存储转发模式中要保证整个帧存储在FIFO中,这样MAC能插入/识别出帧校验值,当真校验正确的时候DMA就可以处理帧,否则就丢弃掉该帧*//* 开启丢弃TCP/IP错误帧 */ETH_InitStructure.ETH_DropTCPIPChecksumErrorFrame = ETH_DropTCPIPChecksumErrorFrame_Enable;/* 开启接收数据的存储转发模式  */ETH_InitStructure.ETH_ReceiveStoreForward = ETH_ReceiveStoreForward_Enable;/* 开启发送数据的存储转发模式   */ETH_InitStructure.ETH_TransmitStoreForward = ETH_TransmitStoreForward_Enable;/* 禁止转发错误帧 */ETH_InitStructure.ETH_ForwardErrorFrames = ETH_ForwardErrorFrames_Disable;/* 不转发过小的好帧 */ETH_InitStructure.ETH_ForwardUndersizedGoodFrames = ETH_ForwardUndersizedGoodFrames_Disable;/* 打开处理第二帧功能 */ETH_InitStructure.ETH_SecondFrameOperate = ETH_SecondFrameOperate_Enable;/* 开启DMA传输的地址对齐功能 */ETH_InitStructure.ETH_AddressAlignedBeats = ETH_AddressAlignedBeats_Enable;/* 开启固定突发功能 */ETH_InitStructure.ETH_FixedBurst = ETH_FixedBurst_Enable;/* DMA发送的最大突发长度为32个节拍 */ETH_InitStructure.ETH_RxDMABurstLength = ETH_RxDMABurstLength_32Beat;/*DMA接收的最大突发长度为32个节拍 */ETH_InitStructure.ETH_TxDMABurstLength = ETH_TxDMABurstLength_32Beat;ETH_InitStructure.ETH_DMAArbitration = ETH_DMAArbitration_RoundRobin_RxTx_2_1;/* Configure Ethernet *//* 配置ETH */EthStatus = ETH_Init(&ETH_InitStructure, ETHERNET_PHY_ADDRESS);
}

3 加载tcp/ip协议栈

3.1 初始化 LWIP 协议栈 (lwip/init.c)

3.2 配置 IP 地址、MAC 地址

3.3 通过 ethernetif.c 与 HAL 底层对接

3.4 在主循环中调用 sys_check_timeouts()，维护超时机制

4 简单主函数框架

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