LWIP

LWIP

　　今天要谈的不是LWIP协议栈的内容，只是简单谈谈关于STM32F407快速使用LWIP做网络通讯的一些经历。

　　我是一个网络小白，对网络知识一窍不通，仅仅是知道有IP地址、网关这玩意，也从来没有做过嵌入式网络这块内容，那么要如何在2周内实现网络通讯呢，我要实现的功能很简单，只有几十字节的数据量，而且发送不频繁，但是要做到随时拔插网线，随时连接网络，网络中断能尽快连接。

　　首先，LWIP已经被广泛应用，在网上有很多教程，我个人偏爱上淘宝找，因为在淘宝找对应的开发板，可以快速地验证驱动程序是否能用。我使用的是原子哥的探索者开发板，正点原子的配套教程资料非常齐全，我学stm32也是一路跟着他们的教程走过来的，真心感谢正点原子对嵌入式教育的贡献。这次的实验是把开发板作为TCP的客户端，直接把例程烧到对应的开发板上，非常完美地与服务器通讯了，验证完毕，接下来不要急着去看程序，先去看人家录制的教学视频。第一次看视频的时候，不急于求成，快速浏览一边，知道个大致的框架，如果仔细的看每一个知识点，保证你中途就睡着了。看了第一遍视频后，了解了整个硬件流程，就是STM32F407自带了一个MAC介质层，具体是什么，我也不知道暂时也不用知道，只需要知道LWIP协议栈需要通过MAC层来读取数据，而MAC层的数据是通过几根线，用MII或者RMII协议来从PHY层读取数据，PHY又是什么？同样，不理会它，只要知道这次用的PHY芯片型号叫做LAN8720，听起来这么牛逼的芯片当然要配置一下，这个芯片是通过2根线叫SMI接口与STM32通讯。再然后这个PHY层的数据就是从水晶头（带变压器）那里得来的了。大致流程就是这样。

　　整理了数据流向后，开始分模块去学习，最开始程序是通过LWIP协议栈读取，这个协议栈是瑞典计算机科学院(SICS)的Adam Dunkels 开发的一个小型开源的TCP/IP协议栈，驱动呢就是去人家官网下。然后LWIP怎么操作MAC层，这个是STM32的东西，自然是去ST官网下载MAC的驱动，而操作PHY是通过SMI接口的，这个国际通用的接口ST给出来的驱动有了。到这里用到的文件大致就清楚了。

　　接下来可以去看程序了，认真的再回去看视频，仔细分析怎么移植这两个驱动文件，不需要明白文件的内容，但必须得知道哪些文件是属于哪个驱动的，这个可以慢慢品味两三天了。了解驱动移植之后就从main函数开始跟踪，去查看怎么实现LWIP和各种硬件的初始化，还有怎么发数据接收数据。

　　最后开始改造工程，原子哥的例程里，如果上电没有插网线，程序就会死掉，先解决这个最大的问题，如图1-1，这是源程序，初始化一直在死循环，所以把死循环去掉就好。

图1-1

　　程序是不死了，但是初始化的过程好久啊，那得改一下官方驱动了，如图1-2，把LAN8720初始化等待时间改小了，如图1-3，把LWIP的DHCP等待时间改小了。

图1-2

图1-3

　　现在速度快了，但是还是不能上电后随时插网线随时上网，后来发现网上说的读取LAN8720的BSR寄存器中的bit2位或者bit4位可以检测网线，那都是鬼扯，我每个位都试过了，发现是bit1位叫jabber检测才有用。通过检测这个可以实现网线拔插的监控，如图1-4是jabber位读取函数。

图1-4

　　可以正常检测了，但发现连不上网，这个就一言难尽了，需要注意的是原子哥使用的是动态内存管理，有申请就要有释放，可以把动态内存换为静态的，但是要改的地方有点多，也就不想去搞它了，如图1-5，把一直需要用的两个内存申请放外面，不再释放和申请，LWIP内核就初始化一次，因为重复初始化鬼知道它会闹出什么事来，因为LWIP里面也有使用动态内存。

图1-5

　　最后，tcp_client_open函数就是初始化成功后进去申请一个PCB块的，断网就要释放PCB块太麻烦了，所以我这里把这部分改成了静态的。断网之后其实只要重新申请一个PCB块就能连接上，但是考虑到拔网线很长时间或者重置了路由器，PCB块可能连接不上，所以断网后直接退出tcp_client_open函数，重新进行初始化和DHCP获取。因为我不懂DHCP和LWIP内核，所以经常重连失败，最后瞎摸出几个函数，如图1-6。断网后要断开PCB块的连接，停止DHCP，移除lwip_netif网卡。我也不知道是否正确，这是试出来没有问题的，缺乏理论依据，治标不治本，到最后的最后要去学习一下网络知识，深入学习LWIP内核才能把网络通讯这块灵活运用。

图1-6

　　以上就是快速上手STM32F407的LWIP网络通讯，首先能粗糙地运用，后面才会有信心去优化，去做得更好，不要一次就最求完美。有空的话就去图书馆看看原子哥推荐的那本书《嵌入式网络那些事：LWIP协议深度剖析与实战演练》作者朱升林。