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文章目录

• 前言
• 一、UART,DMA收发数据
• 二、LwIP
• • 1.LwIP
  • 2.模式
  • 3.特性
  • 4.移植
• 三.实现（STM32F407ZG+DP83848+UART1+LWIP）

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前言

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、UART,DMA收发数据

在数据发送缓冲区内放好要发送的数据（此数据缓冲区的首地址必须要在DMA初始化时写入到DMA配置中去）
将数据缓冲区内要发送的数据字节数传给DMA通道（串口发送和接收不是同一个通道）
开启DMA,一旦开启，则DMA开始发送数据，
等待数据发送完成标志！
判断数据发送完成：
启动DMA并发送完成后，产生DMA发送完成中断，在DMA中断服务函数中执行以下操作：
清DMA发送完成标志
关闭串口发送DMA通道
给前台（应用）程序设置一个软件标志位，说明数据发送完成。
DMA接收数据
串口接收DMA在初始化时就处于开启状态，一直等待数据的到来，串口中断IDLE在串口一直没有数据时，是不会产生的，产生的条件是：当清除IDLE标志位后，必须有接收到第一个数据后才触发，一旦接收的数据断流，即产生IDLE中断。
这里判断接收数据完成是通过串口的空闲方式实现，即当串口的数据流停止后，就会产生IDLE中断，在中断里做

关闭串口接收的DMA通道。一是防止又有数据接收到，产生干扰；二是便于DMA重新配置赋值。
清除DMA中断标志位
从DMA寄存器中获取接收到的数据字节数（对于上层应用很有必要）
重新设置DMA下次需要接收到的数据字节数（必须大于预期的接收值长度，否则计数减到0时又会复位，覆盖接收缓冲区中的数据，导致数据丢失！）
开启DMA通道，等待下一次的数据接收
可以设置信号量，通知应用程序数据接收完成，传递接收的数据长度，便于应用程序对数据的处理

二、LwIP

1.LwIP

LwIP是Light Weight (轻型)IP协议，有无操作系统的支持都可以运行。LwIP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM 的占用，它只需十几KB的RAM和40K左右的ROM就可以运行，这使LwIP协议栈适合在低端的嵌入式系统中使用。 [1] lwIP协议栈主要关注的是怎么样减少内存的使用和代码的大小，这样就可以让lwIP适用于资源有限的小型平台例如嵌入式系统。为了简化处理过程和内存要求，lwIP对API进行了裁减，可以不需要复制一些数据。

2.模式

lwip提供三种API：1)RAW API 2)lwip API 3)BSD API。 RAW API把协议栈和应用程序放到一个进程里边，该接口基于函数回调技术，使用该接口的应用程序可以不用进行连续操作。不过，这会使应用程序编写难度加大且代码不易被理解。为了接收数据，应用程序会向协议栈注册一个回调函数。该回调函数与特定的连接相关联，当该关联的连接到达一个信息包，该回调函数就会被协议栈调用。这既有优点也有缺点。优点是既然应用程序和TCP/IP协议栈驻留在同一个进程中，那么发送和接收数据就不再产生进程切换。主要缺点是应用程序不能使自己陷入长期的连续运算中，这样会导致通讯性能下降，原因是TCP/IP处理与连续运算是不能并行发生的。这个缺点可以通过把应用程序分为两部分来克服，一部分处理通讯，一部分处理运算。 lwip API把接收与处理放在一个线程里面。这样只要处理流程稍微被延迟，接收就会被阻塞，直接造成频繁丢包、响应不及时等严重问题。因此，接收与协议处理必须分开。LwIP的作者显然已经考虑到了这一点，他为我们提供了 tcpip_input() 函数来处理这个问题， 虽然他并没有在 rawapi 一文中说明。 讲到这里，读者应该知道tcpip_input()函数投递的消息从哪里来的答案了吧，没错，它们来自于由底层网络驱动组成的接收线程。我们在编写网络驱动时， 其接收部分以任务的形式创建。 数据包到达后， 去掉以太网包头得到IP包， 然后直接调用tcpip_input()函数将其投递到mbox邮箱。投递结束，接收任务继续下一个数据包的接收，而被投递得IP包将由TCPIP线程继续处理。这样，即使某个IP包的处理时间过长也不会造成频繁丢包现象的发生。这就是lwip API。 BSD API提供了基于open-read-write-close模型的UNIX标准API，它的最大特点是使应用程序移植到其它系统时比较容易，但用在嵌入式系统中效率比较低，占用资源多。这对于我们的嵌入式应用有时是不能容忍的

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3.特性

其主要特性如下： [1]
(1)支持多网络接口下的IP转发；
(2)支持ICMP协议；
(3)包括实验性扩展的UDP(用户数据报协议)；
(4)包括阻塞控制、RTT 估算、快速恢复和快速转发的TCP(传输控制协议)；
(5)提供专门的内部回调接口(Raw API)，用于提高应用程序性能；
(6)可选择的Berkeley接口API (在多线程情况下使用) 。
(7)在最新的版本中支持ppp
(8) 新版本中增加了的IP fragment的支持.
(9) 支持DHCP协议,动态分配ip地址.

4.移植

为了移植到μC/OS系统中，需要进行以下调整。
(1) 信号量
LwIP中需要使用信号量进行通信，所以在sys_arch中应实现相应的信号量结构体struct sys_semt和处理函数sys_sem_new() 、sys_sem_free() 、sys_sem_signal ( ) 和sys_arch_sem_wait ( ) 。由于μC/OS已经实现了信号量OSEVENT的各种操作，并且功能和LwIP上面几个函数的目的功能是完全一样的，所以只要把μC/OS的函数重新包装成上面的函数，就可直接使用。
(2) 消息队列
LwIP 使用消息队列来缓冲、传递数据报文，因此要实现消息队列结构sys_mbox_t ，以及相应的操作函数：sys_mbox_new() 、sys_mbox_free () 、sys_mbox _post () 和sys_arch_mbox_fetch() 。μC/OS实现了消息队列结构及其操作，但是μC/OS没有对消息队列中的消息进行管理，因此不能直接使用，必须在μC/OS的基础上重新实现。具体实现时，对队列本身的管理利用μC/OS自己的OSQ操作完成，然后使用μC/OS中的内存管理模块实现对消息的创建、使用、删除和回收，两部分综合起来形成了LwIP的消息队列功能。
(3) 定时器函数
LwIP中每个和TCP/IP相关的任务的一系列定时事件组成一个单向链表，每个链表的起始指针存在lwip_timeouts 的对应表项中。移植时需要实现struct sys_timeouts * sys_arch_timeouts (void) 函数，该函数返回正处于运行态的线程所对应的timeout 队列指针。
(4) 创建新线程函数
在μC/OS 中，没有线程(thread) 的概念，只有任务(Task) 。它提供了创建新任务的系统API调用OSTaskCreate，因此只要把OSTaskCreate封装一下，就可以实现sys_thread_new。需要注意的是LwIP中的thread并没有μC/OS 中优先级的概念，实现时要由用户事先为LwIP中创建的线程分配好优先级。

三.实现（STM32F407ZG+DP83848+UART1+LWIP）

本次例程使用uart1，进行串口收发。

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);                  //GPIOA9¸USART1
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);                 //GPIOA10¸USART1

uart1DMA配置

void USER_DMA_Config(DMA_Stream_TypeDef *DMA_Streamx,u32 chx,u32 par,u32 mar,u16 ndtr)
{ 
	DMA_InitTypeDef  DMA_InitStructure;
	
	if((u32)DMA_Streamx>(u32)DMA2)
	{
	  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2,ENABLE);
		
	}else 
	{
	  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA1,ENABLE);
	}
  DMA_DeInit(DMA_Streamx);
	
	while (DMA_GetCmdStatus(DMA_Streamx) != DISABLE){}

  DMA_InitStructure.DMA_Channel = chx; 
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = par;
  DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = mar;
  DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;
  DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ndtr;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
  DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
  DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;         
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
  DMA_Init(DMA_Streamx, &DMA_InitStructure);
} 

ETH(DP83848)，和STM32F407ZG使用RMII连接方式，MAC与PHY采用RMII接口.

STM32F407ZG使用RMII连接引脚定义.。
IP为192.168.1.240：2040

本次例程使用KEIL开发环境，UART1DMA实现不定长度数据收发，同时转发至网口，IP：192.168.1.240：2040，同样 网口，IP：192.168.1.240：2040可转发不定数据至UART1串口。
uart1波特率115200。