代码收藏家技术教程 2023-04-17

STM32H723配置以太网+Freertos注意事项

由于STM32H743涨价到300元以上，项目换用了Pin2Pin替换的STM32H723，看上去cpu运行速度快了20%达到550Mhz。但是内存布局存在很大不一样，而且ST官方代码库升级迭代快，要手动修改地方每个版本不一样，在有H743的经验下，花了2天时间搞好了记录一下。很多信息来源于英文ST支持论坛才搞定。

1.预备知识

熟悉H7系列都知道，以太网，DMA等设备，无法访问0x20000000，也就是TCM区的地址。为了让我们代码使用DMA搬运数据，整个代码的变量可以放在RAM D1区域，或者叫AXI区域，就要在.ld脚本中定义.data段，.bss段到 0x24000000. 这一块我们有320KB可以用。
而DTCM（0x20000000）的128K由于不能DMA访问，但是速度又很快，我们可以用于存放图像数据，高速ADC缓存数据，或者把定义RAMCode函数。
而涉及到ETH，以及Lwip 的收发缓存相关的地址，把他们定义到D2区域的固定地址。这样就可以使用MPU设置Cache规则，让CPU拿到正确的数据。

2.准备工作

有了以上2点准备，还要注意，如果使用的是CubeMXIDE 1.9.0 ， FW库 1.9.0 以下的版本。由于芯片比较新，ST官方仍然在进行迭代，最好进行升级，否则生成代码后仍然是不工作，不好查问题。现在是2022-12月，下面基于1.11.0版本。

软件自动下载的固件库也是同样：STM32Cube_FW_H7_V1.11.0

调试过程中看了2个参考文章：

https://community.st.com/s/article/How-to-create-project-for-STM32H7-with-Ethernet-and-LwIP-stack-working
（其中提到到多处H723系列的特殊内存地址的问题，这个很关键）

https://blog.csdn.net/Motseturtle/article/details/126165780
（基本步骤有参考意义，但这个CSDN博文有一处内存地址0x3007ffff没写对是超范围的。另外几个步骤不适用于最新的1.11.0版本）

下面是具体生成步骤：

选择芯片
如果本机没有H7固件库会下载。1G，大概2分钟左右。

3.配置基本时钟外设

配置RCC，开启外置晶振，以太网不适合使用内置晶振。开启内置LDO，设置0档，这样支持芯片内核跑到500Mhz以上。

进入Clock Configuration，自动求解时钟配置。一般硬件上是 16Mhz 或者 25Mhz无源晶振。按自己板子输入。路径选择圆点也要点上，主频最高可以跑550Mhz。自动求解后，没有出现红色部分即可。

4.配置FreeRTOS

接下来准备配置 FreeRTOS。
把SYS内选择一个没用到的计时器。用于HAL时钟，如自带的Delay，HAL API内超时等。
而原本的Systick要被RTOS占用，用于操作系统时钟节拍，上下文切换。

在中间件选项，打开Freertos，接口选择“CMSIS_V1”，这样代码体积小一些。功能是一样。

把默认任务的堆栈从128改为512以上，因为默认任务内有比较大的 LWIP 初始化。默认的128太小会导致初始化会Hardfault。一般1024可以很够用了。

5.配置 Ethernet + Lwip

我用的LAN8742 / LAN8720（平替），价格高一点，但是好处是可以代码全兼容不加额外PHY代码。组要要改的是 ETH涉及的GPIO要手动改为VeryHigh模式。默认是Low，是会导致PHY通信失败。

打开ETH全局中断

当使用CubeMXIDE时，是使用Gcc编译器， TX/RX Descriptor的内存地址由 *.LD链接脚本决定。这里可以不设置，但也可以设置一下。

TX/RX Descriptor 是给dma用的，里面包括了内存搬运的起始地址结束地址什么的，dma 分析这个结构体完成数据传输。所以这部分要单独存储，并且用MPU保护防止Cache引起的数据不一致。

接下来配置 LWIP
由于我要固定IP地址，把DHCP设为Disbale，下面输入固定IP的信息。

由于 STM32H723 / STM32H733 的 D2 RAM 是0x3000000开始，它的头16K用于ETH的DMA，后16K可以用于LWIP堆栈。默认的值0x30044000是适用于H743系列等，这里一定要改对，否则LWIP开机内存初始化函数会访问0x30044000（不存在于H723）会导致HardFault。

PHY就选一下，而且只有一种选项。如果要改为DP83848或者RTL8201 低成本PHY可以参考其他文章，就是代码内PHY相关寄存器和地址改一下。

LWIP其余选项默认就行。

6.配置MPU

关于H7的MPU和Cache 可以看这个文章有了解
番外篇：STM32H7的Cache和MPU以及内存分配问题

H7主频工作在400MHz-550Mhz，除了ITCM DTCM 和Cache以满速度工作，其它AXI SRAM，SRAM1-4等都是以200MHz工作。数据缓存D-Cache就是解决CPU加速访问SRAM。

而以太网数据由于数据流量大，会被快速更新。被D-Cache缓存后已经是面目全非，所以我们使用MPU关闭以太网用的相关内存区域的Cache访问权，一旦Cache失效，CPU就老实去真实地址拿数据。这部分数据会慢一点，但是由于不是CPU自己生成的，来源于外部所以只能这样。

第一部分，把32K整个 D2区的SRAM 1 /2 处理为Level 1，关闭所有Cache行为。
第二部分，把头256B，也就是DMA描述符部分配置为Level 0。具体这里不展开。
可以参考：
STM32H743+CubeMX-梳理MPU的设置

7.配置LD脚本

根据ST支持论坛，1.11.0 版本的以太网驱动经过重构要手动加上一块代码，让我们能够指定RX_buff区域。打开 LWIP\Target\ethernetif.c， #120行附近
实现 memp_memory_RX_POOL_base 数组由.Rx_PoolSection段指定地址

/* USER CODE BEGIN 2 */
#if defined ( __ICCARM__ ) /*!< IAR Compiler */
#pragma location = 0x30000400
extern u8_t memp_memory_RX_POOL_base[];

#elif defined ( __CC_ARM )  /* MDK ARM Compiler */
__attribute__((at(0x30000400)) extern u8_t memp_memory_RX_POOL_base[];

#elif defined ( __GNUC__ ) /* GNU Compiler */
__attribute__((section(".Rx_PoolSection"))) extern u8_t memp_memory_RX_POOL_base[];

#endif
/* USER CODE END 2 */

在LD脚本 STM32H723VETX_FLASH.ld 下部添加：

  .lwip_sec (NOLOAD) : {
    . = ABSOLUTE(0x30000000);
    *(.RxDecripSection) 
    
    . = ABSOLUTE(0x30000200);
    *(.TxDecripSection)
    
    . = ABSOLUTE(0x30000400);
    *(.Rx_PoolSection) 
  } >RAM_D2 AT> FLASH

到此配置结束，测试 Ping

后记：测试发现，UDP接受超过1180字节后，LWIP协议栈停止工作，无法ping通收发数据。排查后发现是LWIP的TX堆栈位置（下图是设置为0x30004000）有问题，因为RAM2 的32K已经被ETH DMA用完了。改为0x2404B000，占用320K的RAM D1的末尾20KB就行了。同时在LD脚本把RAM D1 改小一点，改为300K，防止编译器占用我们需要的20K。
LD脚本把RAM D1 改小一点，改为300K，防止编译器占用我们需要的20K。
LD脚本把RAM D1 改小一点，改为300K，防止编译器占用最后20K。