代码收藏家技术教程 2023-08-13

STM32F407 FreeRTOS系统下使用lwIP实现链路测试的数据包发送和接收

下面是一个基于STM32F407 FreeRTOS系统下lwIP实现发送和接收数据包进行链路测试的案例。

硬件配置和软件环境搭建

首先，需要准备好STM32F407开发板、以太网网线和一台电脑，然后在电脑上安装好STM32CubeMX工具和Keil MDK软件，创建一个新的工程，并按照以下步骤进行配置：

1）选择MCU型号：选择STM32F407VG。

2）设置系统时钟：将系统时钟设置为168MHz，选择HSI作为输入源。

3）配置以太网：使用MAC和PHY通信，选择RMII接口，将ETH1引脚分别连接到RST、REF_CLK、RXD0、RXD1、TXD0和TXD1引脚。

4）添加FreeRTOS：选择使用CMSIS-RTOS V2，创建一个线程以测试链路。

5）添加lwIP：选择使用STM32CubeMX生成的代码，将lwIP配置为DHCP客户端，生成相应的代码。

代码实现

下面是基于FreeRTOS和lwIP实现的链路测试代码：

1）创建线程

在main.c文件中，添加以下代码来创建一个线程来测试链路：

void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  // create a UDP packet and send it to the target IP address and port
  struct udp_pcb *udp;
  struct pbuf *p;
  ip_addr_t dest_ip;
  err_t err;

  // set the target IP address
  IP4_ADDR(&dest_ip, 192, 168, 1, 100);

  while (1)
  {
    // allocate a UDP packet
    udp = udp_new();
    p = pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT, 10, PBUF_RAM);
    memcpy(p->payload, "0123456789", 10);

    // send the packet to the target IP address and port
    err = udp_sendto(udp, p, &dest_ip, 7);
    if (err != ERR_OK)
    {
      printf("Failed to send UDP packet: %d\n\r", err);
    }

    // free the packet and the UDP connection
    pbuf_free(p);
    udp_remove(udp);

    osDelay(1000);
  }
}

2）接收数据包

在main.c文件中，添加以下代码来接收数据包：

// create a UDP connection and bind it to a port
struct udp_pcb *udp;
err_t err;
ip_addr_t my_ip;
IP4_ADDR(&my_ip, 192, 168, 1, 200);
udp = udp_new();
err = udp_bind(udp, &my_ip, 7);
if (err != ERR_OK)
{
  printf("Failed to bind UDP port: %d\n\r", err);
}

// receive packets on the bound port
struct pbuf *p;
struct ip_addr src_ip;
u16_t src_port;
while (1)
{
  p = udp_recv(udp, (udp_recv_fn)udp_recv_callback, NULL);
  if (p != NULL)
  {
    printf("Received UDP packet of length %d\n\r", p->tot_len);
    udp_disconnect(udp);
    pbuf_free(p);
  }
  else
  {
    osDelay(1);
  }
}

接收数据包的回调函数如下：

void udp_recv_callback(void *arg, struct udp_pcb *upcb, struct pbuf *p, const ip_addr_t *addr, u16_t port)
{
  // do nothing
}

3）配置lwIP

在lwipopts.h文件中，进行如下配置：

1）启用DHCP客户端：

#define LWIP_DHCP              1

2）设置IP地址：

#define LWIP_IPADDR            0xC0A801C8UL /* 192.168.1.200 */
#define LWIP_NETMASK           0xFFFFFF00UL /* 255.255.255.0 */
#define LWIP_GATEWAY           0xC0A80101UL /* 192.168.1.1 */

3）设置堆栈大小：

#define TCPIP_THREAD_STACKSIZE 2048
#define DEFAULT_THREAD_STACKSIZE 2048

编译和运行

配置好代码后，使用Keil MDK编译和下载代码到STM32F407开发板中。将开发板连接到网络，程序会自动获取IP地址，创建一个UDP连接并绑定到7号端口。线程将每隔1秒钟创建一个UDP数据包并发送给目标IP地址和端口。

在电脑上打开终端程序，并使用以下命令监听7号端口：

nc -lu 7

如果链路正常，可以看到网卡接收到数据包并将其打印出来。如果链路异常，可以检查网络连接和硬件配置是否正确。

基本概念：STM32F407VET6是一款基于ARM Cortex-M4内核的微控制器，具有高性能的处理能力和丰富的外设资源，包括Ethernet MAC接口。FreeRTOS是一款基于优先级的实时操作系统，可帮助实现可靠和高效的多任务处理。lwIP是一款轻量级的开源TCP/IP协议栈，可用于实现网络通信功能。

按照以下步骤进行操作：