CH32V307教程[第九集][以太网]

Edwin

赤兔开发板以太网模块使用教程

一、基本介绍

大家好，这里是Verimake，今天给大家介绍下赤兔以太网配件的使用方法。
开始之前我们先来看下赤兔开发板上这款主控CH32V307VCT6芯片手册，

从手册上我们可以看到，307内部有1G和10M的以太网，这里要注意下，1G是不含有物理层PHY的，如果需要使用是需要外部PHY芯片的，通过相应的接口来控制的，而10M是307内部就有PHY，我们将10M的接口引出连接网口就是我们的以太网模块。

通过数据手册我们可以看到如果需要使用1G则需要通过RGMII接口连接一款千兆的芯片，由于赤兔的开发板设计我们没有将RGMII接口引出，所以没有做这样的以太网设计。
接下来我们看下设备的连接：

模块通过FFC的软排线引出和赤兔开发板的摄像头接口相连接，这里只要注意排线的安装不要装反即可，正确方向如图所示。连接后模块不需要单独供电。通过RJ-45接头的网线可以将赤兔连接到电脑、交换机或者路由器上，在局域网中就可以访问到赤兔，可以接收赤兔发送的数据，也可以给赤兔下发数据或者控制，也可以通过网线进行赤兔和赤兔之间通信。下面我们先介绍PC和赤兔之间的通信。

二、样例演示

首先我们打开沁恒提供的EVT样例里面的ETH目录下有网口的相关例程，我们先打开TCPClient的例程，该例程是赤兔开发板作为客户端，登录网络中的TCPServer端，和服务端建立TCP连接后就可以将服务端发送的信息接收下来，然后再通过TCP发送给服务端。这个例程开始使用前需要将一些地方进行修改，主要是网口上的两个灯控制口需要更改为PB8和PB9。
修改如下：

void Ethernet_LED_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO={0};

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);    //修改为B口
    GPIO.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;                  //修改为8和9口
    GPIO.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB,&GPIO);
    Ethernet_LED_LINKSET(1);
    Ethernet_LED_DATASET(1);
}
void Ethernet_LED_LINKSET(u8 setbit)
{
     if(setbit){
         GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);       //设置PB8为1
     }
     else {
         GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);     //设置PB8为0
    }
}
void Ethernet_LED_DATASET(u8 setbit)
{
     if(setbit){
         GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9);       //设置PB9为1
     }
     else {
         GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9);     //设置PB9为0
    }
}

修改好之后我们编译先看看实验现象然后我们再详细学习下代码。编译好后下载代码到赤兔，通过网线连接好赤兔和PC（如果有的笔记本没有网口可以通过usb转网口的hub实现），设置PC的网口的IP地址为192.168.1.100，掩码255.255.255.0，网关192.168.1.1.连接完成后。我们在PC机上调试时候可以借助网络调试助手来测试网络通信，打开网络调试助手，设置协议类型为TCP Server，本地主机地址为192.168.1.100，如果地址下拉里面没有这个地址需要检查连接赤兔开发板的网口ip4地址设置是否是上面的要求，是否是先连接赤兔开发板再打开了软件。如果是第一种只需要按要求修改即可，如果是第二种只需要把软件关闭重新开就可以了。本地端口设置为1000.打开通信，此时网络调试助手就会收到一个连接。如图会有显示。并且可以看到连接的地址是192.168.1.10。此时点击发送，就会看见接收部分就会显示刚刚发送的信息。此外通过串口连接赤兔，还可以看到相关的连接信息。如下。

那么它是怎么工作的呢，我们接下来详细的看下它的运作过程。

三、样例解析

打开工程，我们先来看下本工程和其他工程的区别，在这个工程里多了一个NetLib的目录，里面存放了两个文件一个WCHNET.h和libwchnet.a。这是沁恒制作的网络库，WCHNET.h里面我们可以看到相关的宏定义的量以及网络控制函数。我们在使用时候就是利用这些函数即可。.a文件就是这些函数的静态库，源码这里是没有的。那么我们只需要知道如何使用就可以了。接下来我们看下main.c里面程序运行过程吧。
首先在main函数中：

int main(void)
{
    u8 i;
	Delay_Init();
	USART_Printf_Init(115200);                                              /*串口打印初始化*/
	printf("TcpClient Test\r\n");
    SET_MCO();                                  //设置时钟
    TIM2_Init();                                //初始化定时器2
    WCH_GetMac(MACAddr);                                                     /*获取芯片Mac地址*/
    i=WCHNET_LibInit(IPAddr,GWIPAddr,IPMask,MACAddr);                        /*以太网库初始化*/
    mStopIfError(i);
    if(i==WCHNET_ERR_SUCCESS) printf("WCHNET_LibInit Success\r\n");
    while(!(WCHNET_GetPHYStatus()&PHY_LINK_SUCCESS))                         /*等待PHY连接成功*/
     {
       Delay_Ms(100);
     }
    WCHNET_CreatTcpSocket();                                                 /*创建Tcp socket*/

	while(1)
	{
	  WCHNET_MainTask();                                                     /*以太网库主任务函数，需要循环调用*/
	  if(WCHNET_QueryGlobalInt())                                            /*查询以太网全局中断，如果有中断，调用全局中断处理函数*/
	  {
         WCHNET_HandleGlobalInt();
	  }
    }
}

从代码中我们可以看到，首先初始化赤兔的网络，如果网络有接入，则开始TCP连接。在while循环中以太网主任务必须要循环调用，通过查询以太网的全局中断可以判断是否有接收数据，是否还在连接中等状态，从而进行相关工作。例如例程中通过查询中断，如果有接收到数据，就会将数据发回。接下来我们看下接收到以太网全局中断函数WCHNET_HandleGlobalInt();

void WCHNET_HandleGlobalInt(void)
{
    u8 initstat;
    u16 i;
    u8 socketinit;

    initstat = WCHNET_GetGlobalInt();                                           /* 获取全局中断标志*/
    if(initstat & GINT_STAT_UNREACH)                                            /* 不可达中断 */
    {
       printf("GINT_STAT_UNREACH\r\n");
    }
   if(initstat & GINT_STAT_IP_CONFLI)                                           /* IP冲突中断 */
   {
       printf("GINT_STAT_IP_CONFLI\r\n");
   }
   if(initstat & GINT_STAT_PHY_CHANGE)                                          /* PHY状态变化中断 */
   {
       i = WCHNET_GetPHYStatus();                                               /* 获取PHY连接状态*/
       if(i&PHY_Linked_Status)
       printf("PHY Link Success\r\n");
   }
   if(initstat & GINT_STAT_SOCKET)                                              /* scoket 产生中断 */
   {
       for(i = 0; i < WCHNET_MAX_SOCKET_NUM; i ++)
       {
           socketinit = WCHNET_GetSocketInt(i);                               /* 获取socket中断并清零 */
           if(socketinit)WCHNET_HandleSockInt(i,socketinit);                  /* socket中断查询      */
       }
   }
}

在以太网全局中断中可以查询如连接状态，不可达，socket中断等。在接收到服务器的数据后就会产生socket中断，使用WCHNET_HandleSockInt函数就可以根据socket的不同中断进行不同的操作了。

void WCHNET_HandleSockInt(u8 sockeid,u8 initstat)
{
    u32 len;

    if(initstat & SINT_STAT_RECV)                                               /* socket接收中断*/
    {
       len = WCHNET_SocketRecvLen(sockeid,NULL);                                /* 获取socket缓冲区数据长度  */
       printf("WCHNET_SocketRecvLen %d \r\n",len);
       WCHNET_SocketRecv(sockeid,MyBuf,&len);                                   /* 获取socket缓冲区数据 */
       WCHNET_SocketSend(sockeid,MyBuf,&len);                                   /* 演示回传数据 */

    }
    if(initstat & SINT_STAT_CONNECT)                                            /* socket连接成功中断*/
    {
        printf("TCP Connect Success\r\n");
    }
    if(initstat & SINT_STAT_DISCONNECT)                                         /* socket连接断开中断*/
    {
        printf("TCP Disconnect\r\n");
    }
    if(initstat & SINT_STAT_TIM_OUT)                                            /* socket连接超时中断*/
    {
       printf("TCP Timout\r\n");                                                /* 延时200ms，重连*/
       Delay_Ms(200);
       WCHNET_CreatTcpSocket();
    }
}

这里我们就可以看到如果是接收中断，就会把接收的数据通过WCHNET_SocketSend(sockeid,MyBuf,&len); 再发出去。如果连接成功会打印信息，连接断开也会打印相应信息，连接超时除了会打印信息外还会重新连接。相应的全局中断和socket中断在WCHNET.h中都可以找到。如图：

那么在创建连接时候我们之前设置ip、端口等信息是在main.c开头设置的，

u8 IPAddr[4] = {192,168,1,10};                                                                   /*IP地址*/
u8 GWIPAddr[4] = {192,168,1,1};                                                                  /*网关*/
u8 IPMask[4] = {255,255,255,0};                                                                  /*子网掩码*/
u8 DESIP[4] = {192,168,1,100};                                                                   /*目的IP地址*/

u8 SocketId;                                                                                     /*socket id号*/
u8 SocketRecvBuf[WCHNET_MAX_SOCKET_NUM][RECE_BUF_LEN];                                           /*socket缓冲区*/
u8 MyBuf[RECE_BUF_LEN];
u16 desport=1000;                                                                                /*目的端口号*/
u16 srcport=1000;                                                                                /*源端口号*/

如果需要在局域网中有多个赤兔连接，那么各自的ip最后的值需要加以区分。

四、样例拓展

接下来我们做一点修改，尝试着不同的功能。例如将接收的内容在LCD上显示，如果接收到led on我们就将LED1打开，接收到led off我们就把LED1熄灭。
第一步：添加LCD的相关库到工程。拷贝lcd.c lcd.h font.h到User目录下。在main.c里面的main函数添加lcd初始化函数：

    Delay_Init();
	USART_Printf_Init(115200);                                              /*串口打印初始化*/
	printf("TcpClient Test\r\n");
	lcd_init();
	LCD_SetBrightness(60);
	lcd_set_color(WHITE, BLUE);
	lcd_fill(0, 0, 239, 239, WHITE);
    SET_MCO();

这里需要注意LCD_SetBrightness(60);里面的值越大屏幕越暗，最大100。然后我们设置背景为白色，打印字符为蓝色。
接下来在接收数据那里添加把接收的数据在lcd上显示。

if(initstat & SINT_STAT_RECV)                                               /* socket接收中断*/
    {
       len = WCHNET_SocketRecvLen(sockeid,NULL);                                /* 获取socket缓冲区数据长度  */
       printf("WCHNET_SocketRecvLen %d \r\n",len);
       WCHNET_SocketRecv(sockeid,MyBuf,&len);                                   /* 获取socket缓冲区数据 */
       lcd_show_string(3, 10, 16,"                       ");
       lcd_show_string(3, 10, 16, MyBuf);
       WCHNET_SocketSend(sockeid,MyBuf,&len);                                   /* 演示回传数据 */

    }

编译后，下载，我们重新发送数据，观察屏幕可以看到相应的信息。

第二步：
添加LED控制，需要首先初始化led_gpio,编写函数led_gpio();

void led_gpio(){
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);  //设置PE11为输出管脚控制额LED1
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
}

然后将这个函数在main函数中进行初始化。只需要添加led_gpio();在lcd初始化下面。
然后修改接收部分，添加led控制。

    if(initstat & SINT_STAT_RECV)                                               /* socket接收中断*/
    {
       len = WCHNET_SocketRecvLen(sockeid,NULL);                                /* 获取socket缓冲区数据长度  */
       printf("WCHNET_SocketRecvLen %d \r\n",len);
       WCHNET_SocketRecv(sockeid,MyBuf,&len);                                   /* 获取socket缓冲区数据 */

       if(strncmp(MyBuf,"led on",6)==0|strncmp(MyBuf,"led off",7)==0 )
       {
           if (strncmp(MyBuf,"led on",6)==0)
           {
               GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_11);
           }
           else
           {
               GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_11);
           }
       }
       else
       {
           lcd_show_string(3, 10, 32,"                       ");
           lcd_show_string(3, 10, 32, MyBuf);
       }
       WCHNET_SocketSend(sockeid,MyBuf,&len);                                   /* 演示回传数据 */
    }

这里需要注意，MyBuf每次接收完数据后是不会清空的，所以接收数据是有叠加的，所以字符比较函数要使用指定长度的strncmp();
编译下载后，我们可以测试下，观看下效果。

自此本次的例程演示就结束了。

拓展介绍

如果需要将多个赤兔组成局域网，需要使用下面的网络结构;

图里的pc机也可以使用赤兔来作为server的角色。

目前例程里使用的是网络调试助手的工具，如果需要自己设计上位机程序，这里推荐使用python进行开发，python socket开发非常简单，简单几句就可以建设TCP Server。加上Qt的界面开发做一个有界面的网络上位机就很简单了。
此外按照EVT里面以太网的例程，我们还可以将赤兔配置为TCP Server或者使用UDP通信，这些内容和本例程非常相似，有兴趣的可以按本例程进行测试。

Benue

例程地址：https://gitee.com/verimaker/opench-ch32v307/tree/master/firmware/TcpClient