如何在以太网和LwIP堆栈正常工作的情况下为STM32H7创建项目？

本自述文件适用于STM32CubeIDE版本1.9.0和STM32CubeH7版本1.10.0。对于较旧的工具版本，请参阅存储库中此自述文件的较旧版本

Github上提供了本文的示例项目代码和旧版本：https://github.com/stm32-hotspot/STM32H7-LwIP-Examples.下面提供了详细的分步操作方法。

特点

• 固定IP地址192.168.1.10
• 即使在STM32CubeMX中重新生成代码，代码也应该工作
• 可以通过搜索找到代码中的更改

  ETH_代码

  关键字

发布说明

使用GIT标记，应该很容易找到STM32CubeIDE和HAL库的特定版本的示例

LwIP中的TCP/IP配置

以下配置是实现良好TCP/IP性能所必需的

1500-40年

4个TCP_MSS

4个TCP_MSS

上限（（4*TCP_SND_BUF）/TCP_MSS）

内存布局

在STM32H74x/H75x设备上，所有与以太网和LwIP相关的数据都放置在D2 SRAM存储器（288kB）中。该内存的前128kB是为双核设备上的Cortex-M4保留的。在单芯设备上，此部件可用于其他目的。

对于STM32H72x/H73x器件，D2 SRAM的限制更大（仅32kB）。RX缓冲区需要放在AXI SRAM中，因为它们不适合D2 RAM和LwIP堆。LwIP堆被缩减以将D2 RAM的其余部分与DMA描述符一起适配。

这里提供的值是一个示例实现，为了优化内存使用，其他配置也是可能的。当更改内存布局时，需要相应地更新MPU配置。

许可证

库和中间件取自STM32Cube7包。所以同样的许可证也适用于这些例子。在STM32CubeMX和HAL库的顶部添加了最低限度的代码，该代码是按原样提供的。

如何从头开始创建项目

球门

此示例的目标是：

• 在STM32CubeMX中为STM32H750 Discovery配置项目
• 正确配置FreeRTOS和LwIP中间件
• 定期发送UDP消息（可选）

尽管该示例使用的是STM32H750 Discovery，但对于其他基于STM32H7的板，使用相同的步骤可能很容易。主要区别通常是引脚输出和时钟配置。您可能还需要检查板焊接桥，以确保以太网连接到MCU。

STM32CubeMX项目配置

• 在STM32CubeMX中创建新项目，选择STM32H850发现板，然后选择“否”以弹出“在默认模式下初始化所有外围设备？”。
  • 这将有助于引脚分配。

基本配置

配置时钟树：

• 在引脚输出/RCC中，以旁路模式配置HSE
• 在时钟树中为核心配置400MHz

• 在引脚输出/SYS中配置与SysTick不同的时基（使用FreeRTOS时建议使用）
  • TIM6通常是一个不错的选择，因为它是一个简单的定时器

以太网配置

• 在MII模式（板上使用的MII）下，在引脚输出视图中启用以太网外围设备。
• 启用以太网中断并将抢占优先级设置为5。这是FreeRTOS从中断处理程序调用其函数所必需的。
• 将以太网CRS和COL信号从PH2/PH3重新定位到PA0/PA3
  • 这些信号在全双工模式下是可选的，在默认配置下不连接
  • 这也将允许将PH2/PH3用于QSPI
• 其他引脚应该正确放置，因为我们从板选择器创建项目。

• 将GPIO引脚速度设置为“非常高”。

​

由于某种原因，ETH_MDC速度无法更改，但它不会影响应用程序，并且在新版本中已经修复。

Cortex-M7配置

使用Cortex-M4内核时可以跳过此步骤。

• 启用ICache和DCache。
• 在“仅后台区域特权访问+MPU禁用…”模式下启用内存保护单元（MPU）。根据下图配置区域：

以上示例适用于STM32H743设备。对于其他设备或双核设备上的Cortex-M4内核，可能需要不同的地址和大小。请参阅“内存布局”一节

当使用双核设备并在Cortex-M7内核上运行以太网时，必须确保以太网使用的内存不被Cortex-M4使用。还要注意，Cortex-M4可以为D2 RAM使用不同的地址别名

FreeRTOS配置

• 使用CMSIS_V1 API启用FreeRTOS。
• 将defaultTask堆栈的大小增加到512个单词1
• 较低的堆栈值会导致内存损坏
• 还请检查生成的代码是否正确，因为增加MINIMAL_STACK_SIZE时存在错误，并且代码中可能存在旧值（这应该在新版本中修复）

LwIP配置

• 在中间件中启用LwIP。
• 在“常规设置”选项卡中，禁用DHCP服务器并配置固定IP地址（除非您知道如何配置和使用DHCP）。

• 在所附的示例中，使用了192.168.1.10 IP地址（而不是屏幕截图上显示的192.168.0.10）。
• 在“平台设置”选项卡中，在两个选择框中选择“LAN8742”。LAN8742驱动程序也与LAN8740设备兼容，该设备实际上存在于STM32H750 Discovery板上。这些设备之间的主要区别在于支持MII接口。在其他板上使用LAN8742 PHY芯片。

在“关键选项”选项卡中：

• 将MEM_SIZE配置为16360。这指定了堆大小，我们将把它重新定位到D2SRAM（16kb减去分配器元数据的24字节）。
• 同时启用LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK（电缆插拔检测所需）。
• 将LWIP_RAM_HEAP_POINTER设置为正确地址2
• 将MEM_SIZE参数设置为正确的大小2

• （应该由新的CubeMX自动完成）在“校验和”选项卡中启用Checksum_by_HARDWARE。其他选项应该自动重新配置，您可以将它们保持在这种状态。

生成项目

将项目保存到您选择的某个文件夹中。现在您可以为IDE生成项目了。在本例中，我们将使用STM32CubeIDE，但它应该与其他IDE一起使用。

修改代码（STM32CubeIDE）

有几个地方应该放置一些额外的代码，这也取决于所选的设备。在示例中，所有这些地方都用包含以下内容的注释进行标记

ETH_代码

ETH_代码

以下仅提及主要的有趣之处：

• 在ethernetif.c2中放置RX_POOL缓冲区（尽管我们在CubeMX中配置了地址）：

/*用户代码开始2*/#如果已定义（__ICCARM__）/*！<IAR编译器*/#pragma location=0x300040200 extern u8_t memp_memory_RX_POOL_base[]#elif定义的（__CC_ARM）/*MDK ARM编译器*/__attribute__（（位于（0x3040200））extern u8_t memp_memory_RX_POOL_base[]#elif定义的（__GNUC__）/*GNU编译器*/__attribute__（（部分（“.Rx_PoolSection”））外部u8_t memp_memory_Rx_POOL_base[]#endif/*用户代码结束2*/

• 在新的STM32CubeIDE v1.9.0中，GCC更新到了版本10。这将更改COMMON部分的默认处理(https://gcc.gnu.org/gcc-10/changes.html)。这可能会导致多次定义errno变量时出现编译错误。启用FreeRTOS+LwIP时可能会发生这种情况。要解决此问题，请在lwipopts.h中放入以下代码(https://github.com/STMicroelectronics/stm32_mw_lwip/issues/1

/*用户代码开始1/#undef LWIP_PROVIDE_ERRNO#define LWIP_ERRNO_STDINCLUDE/用户代码结束1*/

• 将DATA_IN_D2_SRAM添加到项目中的宏定义中：

修改链接脚本（对Keil/IAR无效）2

对于Keil和IAR，应该跳过这一步骤，因为它们支持将变量放置在C代码中的特定地址。修改ETH描述符和缓冲区位于D2 SRAM中的链接脚本（*.ld）。此外，建议将所有RAM置于RAM_D1。在STM32CubeMX生成的项目中，应修改默认使用的“_FLASH”后缀链接脚本（例如：STM32H750XBHx_FLASH.ld）。“_RAM”后缀链接代码脚本是从内部RAM内存执行代码的模板。

}>RAM_D1/*修改开始*/.lwip_sec（NOLOAD）：｛.=绝对（0x3040000）；*（.RxDecripSection）.=绝对的（0x3040060

链接脚本开头的内存定义应该如下所示：

内存｛FLASH（rx）:ORIGIN=0x08000000，LENGTH=128K DTCMRAM（xrw）：ORIGIN＝0x20000000，LENGTH=128K RAM_D1（xrw

对于双核设备，最好限制RAM_D2部分，以避免与Cortex-M4发生冲突。请参阅示例中的链接脚本。

（可选）添加简单的Hello UDP消息

• 在main.c的开头添加以下包含文件：

#include“lwip/udp.h”#include<string.h>包含

• 使用以下代码修改main.c中的StartDefaultTask：

/*USER CODE BEGIN 5*/const char*message=“您好，UDP消息！\n\r”；osDelay（1000）；ip_addr_t PC_IPADDR；IP_ADDR4（&PC_IPADDR，192168，1，1）；结构udp_pcb*my_udp=udp_new（）；udp_connect（my_udp，&PC_IPADDR，55151）；结构体pbuf*udp_buffer=NULL；/*无限循环*/for（；；）｛osDelay（1000）；/*！！PBUF_RAM对正确操作至关重要！！*/udp_buffer=PBUF_alloc（PBUF_TRANSPORT，strlen（message），PBUF_RAM）；if（udp_buffer！=NULL）｛memcpy（udp_buffer->payload，message，strlen（message））；udp_send（my_udp，udp_buff）；PBUF_free（udp_缓冲区）；｝/*用户代码END 5*/

现在您应该能够ping设备并接收UDP消息，假设您为接收设备配置了IP地址192.168.1.1（所附示例使用192.168.1.0/24网络）。在Linux机器上，您可以使用以下命令观察消息：

netcat公司–ul 55151

提示和常见错误

1. 对于STM32H72x/H73x设备，以太网缓冲区不能放置在地址范围0x30040000-0x3004800内，因为该范围无效。这些设备上的D2 SRAM要小得多，因此缓冲区需要从0x3000000开始放置。这会影响RX和TX描述符以及用于TX缓冲区的RX缓冲区地址（CubeMX中的ETH配置）和LWIP_RAM_HEAP_POINTER（CubeMX中的LWIP>Key选项）。
2. 在Cortex-M4上运行堆栈时，缓冲区可以放在同一地址（0x30040000），但最好放在0x10040000，这是同一地址的别名。此别名可通过Cortex-M4 D总线访问，并有助于利用哈佛架构。
3. 当不使用FreeRTOS时，应禁用以太网中断，并应定期调用MX_LWIP_Process（在主循环中）。
4. 在STM32H747发现板上，需要对默认的焊桥配置进行修改。SB8应该关闭，SB21应该打开，以太网才能工作，否则MDC信号没有正确连接。

当您自己的项目遇到问题时：

1. 首先尝试这个例子，看看电脑端是否有正确的配置。有了公司防火墙和限制，可能很难对特定的IP地址执行简单的ping操作。在某些情况下，从个人电脑或禁用防火墙的电脑进行测试更容易。
2. 检查是否调用了以太网中断以及是否调用了RX回调
   • 如果没有，GPIO被设置为适当的速度（非常高）
   • 并启用ETH全局中断（仅适用于FreeRTOS）
     • 中断优先级应为5-抢占和0-次优先级。这是默认FreeRTOS配置所必需的。
3. 如果调用Hardfault，则问题可能出现在MPU配置中
   • 请仔细检查（例如，用“256KB”代替“256B”这样的轻微错误可能会产生很大的差异）调用了1个RX回调，但ping仍然不起作用
   • 检查缓冲区是否正确放置在linkerscript（以“_FLASH.ld”结尾的那个）中
   • 在STM32CubeIDE中，您可以使用“生成分析器”窗口
4. 当通过pbuf_alloc（或类似）分配缓冲区时，pbuf_RAM必须用作第三个参数。这对于确保分配的缓冲区被放置在D2 SRAM中并与DMA同步是必要的
5. 不同线程的堆栈大小不足可能会导致问题。
   • 启用堆栈溢出检测有助于确定问题所在

问题和反馈

如果您看到这些示例有任何问题，请在此存储库中填写一个问题。如果您面临一些困难，但不确定这是否是一个问题，您可以在这个存储库中开始讨论，或者您可以在ST社区上启动线程