STM32的以太网外设+PHY(LAN8720)使用详解(5):MAC及DMA配置

2023-12-22 21:04

本文主要是介绍STM32的以太网外设+PHY(LAN8720)使用详解(5):MAC及DMA配置,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

0 工具准备

1.野火 stm32f407霸天虎开发板
2.LAN8720数据手册
3.STM32F4xx中文参考手册

1 MAC及DMA配置

1.1 使能ETH时钟

stm32的ETH外设挂载在AHB1总线上,位于RCC_AHB1ENR的bit25-bit27:
在这里插入图片描述
相关语句如下:

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_ETH_MAC | RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Tx |RCC_AHB1Periph_ETH_MAC_Rx,ENABLE);

1.2 复位MAC寄存器

直接调用ETH_DeInit函数来复位ETH外设

void ETH_DeInit(void)
{RCC_AHB1PeriphResetCmd(RCC_AHB1Periph_ETH_MAC, ENABLE);RCC_AHB1PeriphResetCmd(RCC_AHB1Periph_ETH_MAC, DISABLE);
}

上述语句操作的寄存器如下:
首先使能
首先设置位25为1复位以太网MAC(复位MAC寄存器到默认值),然后设置为0取消复位。

1.3 复位MAC DMA控制器

首先调用ETH_SoftwareReset函数复位MAC的DMA

void ETH_SoftwareReset(void)
{/* Set the SWR bit: resets all MAC subsystem internal registers and logic *//* After reset all the registers holds their respective reset values */ETH->DMABMR |= ETH_DMABMR_SR;
}

上述语句操作的寄存器如下:
在这里插入图片描述
等待MAC DMA控制器软件复位完成:

while (ETH_GetSoftwareResetStatus() == SET);

ETH_GetSoftwareResetStatus函数定义如下:

FlagStatus ETH_GetSoftwareResetStatus(void)
{FlagStatus bitstatus = RESET;if((ETH->DMABMR & ETH_DMABMR_SR) != (uint32_t)RESET){bitstatus = SET;}else{bitstatus = RESET;}return bitstatus;
}

这里轮询位0的状态,当为0值为0时表示复位完成,方可以进行接下来的操作。

1.4 配置ETH

由于需要配置的ETH参数非常多,大部分参数保持默认即可,为了省事首先调用ETH_StructInit函数将ETH参数设置为默认值。语句如下:

ETH_StructInit(&ETH_InitStructure);

ETH_StructInit这个函数实际上就是将ETH_InitStructure这个变量的成员的值全部设置为默认值。
然后我们根据需要修改其中一些参数,比较常见的就是开启混杂模式,也就是将ETH_InitStructure.ETH_ReceiveAll设置为ETH_ReceiveAll_Enable。
本文使用的配置如下:

/* 开启网络自适应功能 */
ETH_InitStructure.ETH_AutoNegotiation = ETH_AutoNegotiation_Enable;
/* 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;
/* 开启ipv4和TCP/UDP/ICMP的帧校验和卸载   */
ETH_InitStructure.ETH_ChecksumOffload = ETH_ChecksumOffload_Enable;
/* 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;

最后调用ETH_Init函数初始化ETH即可:

EthStatus = ETH_Init(&ETH_InitStructure, ETHERNET_PHY_ADDRESS);

注意,参数2是PHY的地址,我们使用的PHY地址为0x00。
ETH_Init主要工作就是根据我们设置的ETH参数去配置相应的寄存器。

1.5 配置MAC地址

直接使用ETH_MACAddressConfig函数设置MAC地址即可:

uint8_t macAddr[6] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x14, 0x99, 0x30};
ETH_MACAddressConfig(ETH_MAC_Address0, macAddr);

这里要注意,参数1的值为0,会操作如下寄存器:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

1.6 配置DMA

1.6.1 DMA描述符介绍

在介绍DMA配置之前,需要了解一下STM32的ETH DMA结构:
在这里插入图片描述
一般来说我们都选择链接结构,操作起来更方便一些。提到了ETH DMA就绕不开DMA描述符,DMA描述符分为Tx DMA描述符和Rx DMA描述符,DMA描述符是纯软件的概念,STM32的ETH DMA通过DMA描述符来管理接收、发送的以太网数据。STM32默认使用的是增强型的DMA描述符。
增强型Tx DMA描述符如下:
在这里插入图片描述
可以看到描述符的大小为48bit,这和STM32定义的DMA结构体是一模一样的:

typedef struct  {__IO uint32_t   Status;                /*!< Status */uint32_t   ControlBufferSize;     /*!< Control and Buffer1, Buffer2 lengths */uint32_t   Buffer1Addr;           /*!< Buffer1 address pointer */uint32_t   Buffer2NextDescAddr;   /*!< Buffer2 or next descriptor address pointer */
/* Enhanced ETHERNET DMA PTP Descriptors */
#ifdef USE_ENHANCED_DMA_DESCRIPTORSuint32_t   ExtendedStatus;        /* Extended status for PTP receive descriptor */uint32_t   Reserved1;             /* Reserved */uint32_t   TimeStampLow;          /* Time Stamp Low value for transmit and receive */uint32_t   TimeStampHigh;         /* Time Stamp High value for transmit and receive */
#endif /* USE_ENHANCED_DMA_DESCRIPTORS */
} ETH_DMADESCTypeDef;

增强型Rx DMA描述符如下:
在这里插入图片描述
增强型Rx DMA描述符和增强型Tx DMA描述符在组成上是一致的,唯一的区别是bit的含义不同。
有人会好奇,既然DMA描述符是纯软件的概念,那么硬件DMA又是如何找到DMA描述符并使用它完成数据接收、发送操作的呢?这里就要提到DMATDLAR、DMARDLAR这两个寄存器,这两个寄存器会保存DMA描述符首地址到寄存器,这便是联系硬件DMA和软件DMA描述符的桥梁:
在这里插入图片描述

1.6.2 DMA配置过程

(1)定义发送、接收DMA描述符及buffer等变量

__align(4) 
ETH_DMADESCTypeDef  DMARxDscrTab[ETH_RXBUFNB];/* Ethernet Rx DMA Descriptor 以太网接收DMA描述符 */
__align(4) 
ETH_DMADESCTypeDef  DMATxDscrTab[ETH_TXBUFNB];/* Ethernet Tx DMA Descriptor  以太网发送DMA描述符 */
__align(4) 
uint8_t Rx_Buff[ETH_RXBUFNB][ETH_RX_BUF_SIZE]; /* Ethernet Receive Buffer 以太网接收Buffer */
__align(4) 
uint8_t Tx_Buff[ETH_TXBUFNB][ETH_TX_BUF_SIZE]; /* Ethernet Transmit Buffer 以太网发送Buffer */

以上是STM32默认配置的DMA描述符和buffer,DMA描述符的数量为4,buffer的大小为1524Byte。需要4字节对齐,方便DMA的搬运。
之所以定义buffer大小为1524Byte,是因为以太网报文最大帧大小为1524Byte,计算方法如下:

ETH_HEADER + ETH_EXTRA + VLAN_TAG + MAX_ETH_PAYLOAD + ETH_CRC

其中,
ETH_HEADER表示以太网帧头,大小为14字节,包括6字节目的地址、6字节源地址、2字节帧类型
ETH_EXTRA表示某些情况下的额外字节,大小为2字节
VLAN_TAG表示VLAN字段,大小为4字节
MAX_ETH_PAYLOA表示以太网帧有效载荷,大小为1500字节(范围为46-1500字节)
ETH_CRC表示CRC校验,大小为4字节
我们还需要定义2个DMA描述符指针,这个DMA描述符指针主要是给CPU使用的,用来指示当前操作到了哪个DMA描述符,有点类似于环形buffer的头指针,而ETH DMA则是尾指针。定义内容如下:

__IO ETH_DMADESCTypeDef  *DMATxDescToSet;
__IO ETH_DMADESCTypeDef  *DMARxDescToGet;

(2)初始化Tx DMA和Rx DMA描述符

/* Initialize Tx Descriptors list: Chain Mode */ETH_DMATxDescChainInit(DMATxDscrTab, &Tx_Buff[0][0], ETH_TXBUFNB);/* Initialize Rx Descriptors list: Chain Mode  */ETH_DMARxDescChainInit(DMARxDscrTab, &Rx_Buff[0][0], ETH_RXBUFNB);

ETH_DMATxDescChainInit和ETH_DMARxDescChainInit这两个函数实际上就是初始化Tx和RxDMA描述符,具体工作如下:
①设置每个DMA描述符的状态
②设置每个DMA描述符的buffer地址
③设置每个DMA描述符的下一个DMA描述符地址(构成链形)
④设置DMA描述符列表地址寄存器的值为首个DMA描述符地址
这里我们开启硬件发送报文校验和功能,当我们发送TCP/UDP/ICMP报文时无需使用CPU计算校验和,直接让DMA完成即可。语句如下:

  for(i = 0; i < ETH_TXBUFNB; i++){ETH_DMATxDescChecksumInsertionConfig(&DMATxDscrTab[i], ETH_DMATxDesc_ChecksumTCPUDPICMPFull);}

(3)使能ETH
到此为止,MAC和DMA的配置基本完成,接下来只需要使能所有相关的外设即可。直接调用ETH_Start函数即可:

ETH_Start();

这个函数的主要工作就是将相关的寄存器位使能:

void ETH_Start(void)
{/* Enable transmit state machine of the MAC for transmission on the MII */ETH_MACTransmissionCmd(ENABLE);/* Enable receive state machine of the MAC for reception from the MII */ETH_MACReceptionCmd(ENABLE);/* Flush Transmit FIFO */ETH_FlushTransmitFIFO();/* Start DMA transmission */ETH_DMATransmissionCmd(ENABLE);/* Start DMA reception */ETH_DMAReceptionCmd(ENABLE);
}

这里有个非常有用的函数ETH_FlushTransmitFIFO,可以用来清空FIFO。当我们的网口之前残余了一些无用的报文,在我们初始化之前将FIFO清空可以避免这些无用报文的干扰。

2 总结

(1)DMA描述符是个纯软件的概念,通过设置DMA描述符地址寄存器来建立DMA和DMA描述符的联系。DMA描述符使用起来和环形buffer类似,且一个报文可能存在多个DMA描述符内,但一个DMA描述符最多只有一个报文。
(2)最好将接收、发送buffer大小设置到1524字节,这样可以避免拆包,便于我们对数据的处理。
(3)可以使能ETH_InitStructure.ETH_ReceiveAll开启混杂模式,这在开发Ethernet层的协议时非常有用。

这篇关于STM32的以太网外设+PHY(LAN8720)使用详解(5):MAC及DMA配置的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/525467

相关文章

Spring Security基于数据库验证流程详解

Spring Security 校验流程图 相关解释说明(认真看哦) AbstractAuthenticationProcessingFilter 抽象类 /*** 调用 #requiresAuthentication(HttpServletRequest, HttpServletResponse) 决定是否需要进行验证操作。* 如果需要验证,则会调用 #attemptAuthentica

Zookeeper安装和配置说明

一、Zookeeper的搭建方式 Zookeeper安装方式有三种,单机模式和集群模式以及伪集群模式。 ■ 单机模式:Zookeeper只运行在一台服务器上,适合测试环境; ■ 伪集群模式:就是在一台物理机上运行多个Zookeeper 实例; ■ 集群模式:Zookeeper运行于一个集群上,适合生产环境,这个计算机集群被称为一个“集合体”(ensemble) Zookeeper通过复制来实现

CentOS7安装配置mysql5.7 tar免安装版

一、CentOS7.4系统自带mariadb # 查看系统自带的Mariadb[root@localhost~]# rpm -qa|grep mariadbmariadb-libs-5.5.44-2.el7.centos.x86_64# 卸载系统自带的Mariadb[root@localhost ~]# rpm -e --nodeps mariadb-libs-5.5.44-2.el7

中文分词jieba库的使用与实景应用(一)

知识星球:https://articles.zsxq.com/id_fxvgc803qmr2.html 目录 一.定义: 精确模式(默认模式): 全模式: 搜索引擎模式: paddle 模式(基于深度学习的分词模式): 二 自定义词典 三.文本解析   调整词出现的频率 四. 关键词提取 A. 基于TF-IDF算法的关键词提取 B. 基于TextRank算法的关键词提取

使用SecondaryNameNode恢复NameNode的数据

1)需求: NameNode进程挂了并且存储的数据也丢失了,如何恢复NameNode 此种方式恢复的数据可能存在小部分数据的丢失。 2)故障模拟 (1)kill -9 NameNode进程 [lytfly@hadoop102 current]$ kill -9 19886 (2)删除NameNode存储的数据(/opt/module/hadoop-3.1.4/data/tmp/dfs/na

hadoop开启回收站配置

开启回收站功能,可以将删除的文件在不超时的情况下,恢复原数据,起到防止误删除、备份等作用。 开启回收站功能参数说明 (1)默认值fs.trash.interval = 0,0表示禁用回收站;其他值表示设置文件的存活时间。 (2)默认值fs.trash.checkpoint.interval = 0,检查回收站的间隔时间。如果该值为0,则该值设置和fs.trash.interval的参数值相等。

NameNode内存生产配置

Hadoop2.x 系列,配置 NameNode 内存 NameNode 内存默认 2000m ,如果服务器内存 4G , NameNode 内存可以配置 3g 。在 hadoop-env.sh 文件中配置如下。 HADOOP_NAMENODE_OPTS=-Xmx3072m Hadoop3.x 系列,配置 Nam

Hadoop数据压缩使用介绍

一、压缩原则 (1)运算密集型的Job,少用压缩 (2)IO密集型的Job,多用压缩 二、压缩算法比较 三、压缩位置选择 四、压缩参数配置 1)为了支持多种压缩/解压缩算法,Hadoop引入了编码/解码器 2)要在Hadoop中启用压缩,可以配置如下参数

Makefile简明使用教程

文章目录 规则makefile文件的基本语法:加在命令前的特殊符号:.PHONY伪目标: Makefilev1 直观写法v2 加上中间过程v3 伪目标v4 变量 make 选项-f-n-C Make 是一种流行的构建工具,常用于将源代码转换成可执行文件或者其他形式的输出文件(如库文件、文档等)。Make 可以自动化地执行编译、链接等一系列操作。 规则 makefile文件

使用opencv优化图片(画面变清晰)

文章目录 需求影响照片清晰度的因素 实现降噪测试代码 锐化空间锐化Unsharp Masking频率域锐化对比测试 对比度增强常用算法对比测试 需求 对图像进行优化,使其看起来更清晰,同时保持尺寸不变,通常涉及到图像处理技术如锐化、降噪、对比度增强等 影响照片清晰度的因素 影响照片清晰度的因素有很多,主要可以从以下几个方面来分析 1. 拍摄设备 相机传感器:相机传