【STM32+cubemx】0020 HAL库开发：以太网ENC28J60芯片和TCP、UDP简单应用

MCU通过以太网通信有很多种方式，有的内部自带以太网接口（如stm32f107的某些型号）；如果没有，也可以在外围连接以太网芯片来实现。外接的以太网芯片，又分为带网络协议栈和不带协议栈的，带网络协议栈的典型如W5500，不带网络协议栈的典型的如EN28J60、DM9000等。

使用自带以太网接口、或是使用不带网络协议栈的芯片时，都要由软件来实现网络协议栈。通常来讲，自带网络协议栈的芯片使用简单，但灵活性差一些，由软件实现网络协议栈灵活性高，但实现复杂。

本节我们来学习使用ENC28J60芯片来实现以太网通信，网络协议栈使用一套极其精简的代码，只实现基本的ping、TCP、UDP通信功能。

本节的例子使用的开发环境是cubemx 6.1.0，pack版本是1.8.0；硬件使用的是stm32f103VET6和ENC28J60。

1）cubemx工程配置

先看一下硬件连接图：

ENC28J60这款芯片可实现10M的以太网通信，与MCU是使用SPI接口，接在SPI1口上，使用软件控制CS线，另外还连接了RST复位引脚、INT中断引脚。

配置SPI接口时，在cubemx中如下图设置：

选择全双工，配置为速率为不大于20M（因为ENC28J60的SPI接口时钟最大20M）

配置GPIO，PB7为输出CS、PE1为输出RST、PA6为输入INT：

把堆栈设置大一些，因为后面在代码中会申请比较大的内存变量：

到这里，cubemx里的设置就已经完成了，现在可以生成keil的代码工程了。

2）keil中的代码编写

打开生成的keil工程，添加一些代码源文件：

（可在文末关注公众号获取完整代码）

添加完成后，我们来看这里的代码实现过程。

这一套函数最早是老外在AVR单片机上实现的，代码以及其精简的函数实现了网络协议栈。

spi_enc28j60.c中实现了芯片和硬件SPI的接口；

enc28j60.c实现了芯片的初始化、网络数据包的收发等函数；

ip_arp_udp_tcp.c实现了网络协议栈；

web_sever.c则是实现了应用层的使用函数。

移植到我们的硬件环境中，只需要修改spi_enc28j60.c这个文件相关的函数即可。

spi_enc28j60.c文件里实现的是spi接口的初始化和访问enc28j60的基本读写函数：

初始化函数中，由于cubemx自动生成的代码中已有GPIO和SPI接口的初始化，所以这里可以跳过，只拉低一下复位线PE1即可。

SPI1_ReadWrite这个函数，需要实现的是一个字节的读写，我们直接调用HAL库函数HAL_SPI_TransmitReceive实现。

另外，在enc28j60.h文件中，实现片选线的拉高和拉低定义：

这样就移植完毕了。

Main函数中，只需要先调用初始化函数SPI_Enc28j60_Init，就可以调用应用层的函数了。

应用层的函数是在web_sever.c文件中的Web_Server函数实现的，它的主要处理过程如下：

先设置MAC地址、IP地址，然后进入while(1)循环，在循环中判断enc28j60是否收到数据，如果收到，则通过下面的几个if去判断收到的是什么类型的数据，再对应处理。

以收到UDP数据包处理为例，讲解处理过程：

收到数据后，先判断ip是否相符，不一致则返回；

接收的数据被存放在 buf 数组中，软件通过判断 buf 数组里的IP_PROTO_P这个字段来确定是否是UDP数据包，如果是，则再判断是否是1200端口收到的；

都符合则需要处理，处理过程就是把发来的数据都返回：先获取数据长度，再缓存，最后通过make_udp_reply_from_request函数发送回去。

Tcp的处理是实现了一个网页，可以通过计算机端访问，代码较长，这里就不放了，有兴趣可以获取源码了解。

3）运行测试程序

将代码编译、下载到开发板运行，开发板通过网线连接到计算机。

计算机端设置IP地址为192.168.1.18（只要和开发板的ip地址192.168.1.15在一个网段就行）。

测试网络是否连通：

在终端上输入ping 192.168.1.15：

可以看到ping有回复，说明网络已经可以通信了。

测试udp通信：

使用网络调试助手，设置udp连接，远端ip为192.168.1.15，远程端口为1200，本地端口也设置为1200。

连接后，发送数据，可以看到接收到同样的数据回复。

测试TCP功能（实现网页）：

在计算机上用浏览器打开网址：192.168.1.15/123456，可以打开一个网页，如下图所示，点击打开LED/关闭LED，网址后会多出现一个 /0或/1，通过这个网址的变化可以控制开发板上的灯亮灭。该网页是应用层通过tcp按http协议格式发送的数据，所以tcp通信也是成功的。

4）注意事项

a) enc28j60的功耗不小，在使用时需要供电能力足够，如果仅使用usb接口的5v给开发板供电，有可能会通信不成功；

b) 本节中的例子，是用软件实现了一个极其精简的网络协议栈，有很多功能缺失，也有很多容错处理不完善，只能用于演示试验，做产品时建议移植相对完善的网络协议栈，如LwIP、uIP等都适用于小资源的MCU，本系列文章后续会有讲解。

好了，本节使用enc28j60实现以太网通信的功能就讲到这里了。

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