refactor: 基于EVT示例重构技术实现，采用LwIP协议栈架构
- 引入LwIP协议栈替代直接操作CH390D硬件Socket - CH390D驱动层直接移植官方EVT代码（CH390.c/h + CH390_Interface.c/h） - 重构FreeRTOS任务：LwIPTask统一处理协议栈，透传任务专注数据搬运 - 使用StreamBuffer替代Queue，更适合流式数据传输 - 更新中断优先级配置，符合FreeRTOS要求 - 添加内存使用估算（18KB/20KB） - 完善SPI配置和LwIP配置说明
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@@ -8,10 +8,15 @@
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| (监听端口) | | (连接远程服务器) |
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| (监听端口) | | (连接远程服务器) |
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+--------+----------+ +--------+----------+
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+--------+----------+ +--------+----------+
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| CH390D |
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| LwIP TCP/IP Stack |
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+------------------------------+
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+------------------------------+
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+------v------+
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+------v------+
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| CH390D |
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| (SPI接口) |
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+------+------+
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+------v------+
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| STM32 |
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| STM32 |
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| F103R8T6 |
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| F103R8T6 |
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+------+------+
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+------+------+
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@@ -24,6 +29,8 @@
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+-------+ +-------+ +-------+
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+-------+ +-------+ +-------+
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```
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```
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> **架构说明**：基于官方 EVT 示例代码，采用 LwIP 轻量级 TCP/IP 协议栈，而非直接操作 CH390D 的硬件 Socket。CH390D 作为以太网 MAC+PHY 芯片，通过 SPI 接口与 STM32 通信。
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## 二、硬件配置
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## 二、硬件配置
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### 2.1 MCU 型号
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### 2.1 MCU 型号
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@@ -62,16 +69,19 @@ STM32F103R8T6（LQFP64，64KB Flash，20KB RAM）
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| DMA1_Ch6 | USART2_RX | 外设→内存 |
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| DMA1_Ch6 | USART2_RX | 外设→内存 |
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| DMA1_Ch7 | USART2_TX | 内存→外设 |
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| DMA1_Ch7 | USART2_TX | 内存→外设 |
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### 2.4 中断优先级分配（建议）
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### 2.4 中断优先级分配
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| 外设 | 建议优先级 | 说明 |
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基于 FreeRTOS 的 NVIC 优先级分组配置（使用 4 位抢占优先级）：
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|------|------------|------|
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| EXTI0（CH390D INT） | 2 | 网络数据接收最紧急 |
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| 外设 | 抢占优先级 | 子优先级 | 说明 |
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| SPI1 | 3 | 网络数据传输 |
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|------|------------|----------|------|
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| USART2/3 DMA | 4 | 透传串口 |
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| EXTI0（CH390D INT） | 5 | 0 | 网络数据接收，需高于 FreeRTOS 临界区 |
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| USART1 DMA | 5 | 配置口，非实时 |
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| DMA1_Ch2/3 (USART3) | 6 | 0 | 透传串口 DMA |
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| PendSV | 15 | FreeRTOS 任务切换 |
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| DMA1_Ch6/7 (USART2) | 6 | 1 | 透传串口 DMA |
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| SysTick | 15 | FreeRTOS 系统节拍 |
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| DMA1_Ch4/5 (USART1) | 7 | 0 | 配置口 DMA |
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| SysTick | 15 | 0 | FreeRTOS 系统节拍（configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY） |
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> **注意**：FreeRTOS 要求 `configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY` 设为 5（0x50），所有使用 FreeRTOS API 的 ISR 优先级数值必须 >= 5。
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### 2.5 时钟配置
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### 2.5 时钟配置
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@@ -92,196 +102,661 @@ STM32F103R8T6（LQFP64，64KB Flash，20KB RAM）
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> **注意**：STM32F103R8T6 仅有 20KB RAM，需合理分配 FreeRTOS 堆和任务栈。
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> **注意**：STM32F103R8T6 仅有 20KB RAM，需合理分配 FreeRTOS 堆和任务栈。
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## 三、FreeRTOS 任务设计
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## 三、软件架构分层
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### 3.1 任务划分
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### 3.1 软件分层结构
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+----------------------------------------------------------+
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| Application Layer |
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| (ConfigTask, ServerTransTask, ClientTransTask) |
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+----------------------------------------------------------+
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| TCP/IP Stack (LwIP) |
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| tcp_server / tcp_client / netif / pbuf / timeouts |
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+----------------------------------------------------------+
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| Network Interface Layer |
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| ethernetif (low_level_input / low_level_output) |
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+----------------------------------------------------------+
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| CH390D Driver Layer |
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| CH390.c (协议层) + CH390_Interface.c (硬件抽象层) |
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+----------------------------------------------------------+
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| HAL/LL Layer |
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| SPI + GPIO + DMA + UART |
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+----------------------------------------------------------+
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```
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### 3.2 目录结构
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```
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Core/
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├── Inc/
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│ ├── main.h
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│ ├── FreeRTOSConfig.h
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│ └── lwipopts.h # LwIP 配置
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├── Src/
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│ ├── main.c
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│ ├── freertos.c # FreeRTOS 任务创建
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│ └── stm32f1xx_it.c # 中断处理
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│
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Drivers/
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├── CH390/ # CH390 驱动（从 EVT 移植）
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│ ├── CH390.c # 协议层：收发包、PHY 配置等
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│ ├── CH390.h
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│ ├── CH390_Interface.c # 硬件抽象层：SPI 读写
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│ └── CH390_Interface.h
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│
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├── LwIP/ # LwIP 协议栈（从 EVT 移植）
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│ ├── src/
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│ │ ├── core/ # TCP/IP 核心
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│ │ ├── netif/ # 网络接口
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│ │ │ ├── ethernetif.c # CH390 网卡驱动适配
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│ │ │ └── ethernetif.h
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│ │ └── include/
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│ └── apps/
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│ ├── tcp_server.c # TCP Server 透传
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|
│ └── tcp_client.c # TCP Client 透传
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|
│
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App/
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├── config.c # AT 命令解析
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├── config.h
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├── uart_trans.c # UART 透传管理
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├── uart_trans.h
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├── flash_param.c # Flash 参数存储
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└── flash_param.h
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```
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## 四、FreeRTOS 任务设计
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### 4.1 任务划分
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| 任务名 | 优先级 | 功能 | 栈大小 |
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| 任务名 | 优先级 | 功能 | 栈大小 |
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|--------|--------|------|--------|
|
|--------|--------|------|--------|
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| NetServerTask | High | TCP Server 管理 + 数据收发 | 512 words |
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| LwIPTask | osPriorityHigh | LwIP 协议栈处理（定时器 + 网卡输入） | 512 words |
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| NetClientTask | High | TCP Client 管理 + 数据收发 | 512 words |
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| ServerTransTask | osPriorityAboveNormal | TCP Server ↔ UART2 双向透传 | 384 words |
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| Uart2Task | Normal | UART2 数据收发（Server 透传） | 256 words |
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| ClientTransTask | osPriorityAboveNormal | TCP Client ↔ UART3 双向透传 | 384 words |
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| Uart3Task | Normal | UART3 数据收发（Client 透传） | 256 words |
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| ConfigTask | osPriorityNormal | UART1 AT 命令解析 | 256 words |
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| ConfigTask | Low | UART1 配置命令解析 | 256 words |
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### 3.2 任务间通信
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> **说明**：相比原设计减少任务数，将网络任务合并为 LwIPTask 统一处理，透传任务专注数据搬运。
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### 4.2 任务间通信
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```
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NetServerTask <--Queue1--> Uart2Task
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+-------------+
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NetClientTask <--Queue2--> Uart3Task
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| LwIPTask |
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ConfigTask <--独立运行--> (读写参数Flash)
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| (协议栈处理) |
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+------+------+
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+------------------+------------------+
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| |
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+-------v-------+ +-------v-------+
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| tcp_server_pcb| | tcp_client_pcb|
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|
| (LwIP PCB) | | (LwIP PCB) |
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+-------+-------+ +-------+-------+
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|
| |
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+-------v-------+ +-------v-------+
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|
|ServerTransTask| |ClientTransTask|
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| StreamBuffer1 | | StreamBuffer2 |
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|
+-------+-------+ +-------+-------+
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||||||
|
| |
|
||||||
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+---v---+ +---v---+
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|
| UART2 | | UART3 |
|
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+-------+ +-------+
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```
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```
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- **Queue1**: Server 网络数据 <-> UART2 双向队列（128 bytes）
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### 4.3 同步机制
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- **Queue2**: Client 网络数据 <-> UART3 双向队列（128 bytes）
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### 3.3 数据流向
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| 机制 | 用途 | 说明 |
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|------|------|------|
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| xStreamBuffer | UART DMA → TCP 发送 | 零拷贝流式缓冲，适合变长数据 |
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| xSemaphore | TCP 接收 → UART 发送 | 通知信号量，TCP 收到数据后释放 |
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|
| xMutex | CH390 SPI 访问保护 | LwIP 输出 + 中断输入共享 SPI |
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### 4.4 数据流向
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```
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```
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Server 链路:
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Server 链路（UART2 ↔ TCP Server）:
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TCP Client → CH390D → NetServerTask → Queue1 → Uart2Task → UART2
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[外部TCP Client] → CH390 → LwIPTask(tcp_recv) → StreamBuffer → ServerTransTask → UART2_TX(DMA)
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||||||
UART2 → Uart2Task → Queue1 → NetServerTask → CH390D → TCP Client
|
UART2_RX(DMA+IDLE) → StreamBuffer → LwIPTask(tcp_write) → CH390 → [外部TCP Client]
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||||||
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||||||
Client 链路:
|
Client 链路（UART3 ↔ TCP Client）:
|
||||||
远程服务器 → CH390D → NetClientTask → Queue2 → Uart3Task → UART3
|
[远程服务器] → CH390 → LwIPTask(tcp_recv) → StreamBuffer → ClientTransTask → UART3_TX(DMA)
|
||||||
UART3 → Uart3Task → Queue2 → NetClientTask → CH390D → 远程服务器
|
UART3_RX(DMA+IDLE) → StreamBuffer → LwIPTask(tcp_write) → CH390 → [远程服务器]
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```
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```
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## 四、CH390D 驱动层
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## 五、CH390D 驱动层（基于官方 EVT）
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### 4.1 接口设计
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### 5.1 驱动文件结构
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驱动代码直接移植自 `Reference/EVT/EXAM/PUB/`，需修改接口宏定义：
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```c
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```c
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/* ch390d.h */
|
/* CH390.h 中启用 SPI 接口 */
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typedef struct {
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#define CH390_INTERFACE_SPI // CH390H/CH390D 使用 SPI
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||||||
SPI_HandleTypeDef *hspi;
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// #define CH390_INTERFACE_8_BIT // CH390L/CH390F 8-bit mode
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||||||
GPIO_TypeDef *int_port;
|
// #define CH390_INTERFACE_16_BIT // CH390L 16-bit mode
|
||||||
uint16_t int_pin;
|
|
||||||
GPIO_TypeDef *rst_port;
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||||||
uint16_t rst_pin;
|
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||||||
} CH390D_HandleTypeDef;
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||||||
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||||||
HAL_StatusTypeDef CH390D_Init(CH390D_HandleTypeDef *hch);
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||||||
HAL_StatusTypeDef CH390D_SetMAC(CH390D_HandleTypeDef *hch, uint8_t *mac);
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||||||
HAL_StatusTypeDef CH390D_SetIP(CH390D_HandleTypeDef *hch, uint8_t *ip, uint8_t *mask, uint8_t *gw);
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|
||||||
HAL_StatusTypeDef CH390D_TCP_Listen(CH390D_HandleTypeDef *hch, uint8_t sock, uint16_t port);
|
|
||||||
HAL_StatusTypeDef CH390D_TCP_Connect(CH390D_HandleTypeDef *hch, uint8_t sock, uint8_t *ip, uint16_t port);
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|
||||||
HAL_StatusTypeDef CH390D_TCP_Send(CH390D_HandleTypeDef *hch, uint8_t sock, uint8_t *data, uint16_t len);
|
|
||||||
HAL_StatusTypeDef CH390D_TCP_Recv(CH390D_HandleTypeDef *hch, uint8_t sock, uint8_t *buf, uint16_t *len);
|
|
||||||
HAL_StatusTypeDef CH390D_GetSocketStatus(CH390D_HandleTypeDef *hch, uint8_t sock, uint8_t *status);
|
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||||||
```
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```
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||||||
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### 4.2 初始化流程
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### 5.2 SPI 接口层（CH390_Interface.c 适配 HAL）
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||||||
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```
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1. 复位 CH390D（RST 引脚）
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2. 配置 SPI 通信参数
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3. 设置 MAC 地址
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4. 设置 IP/Mask/Gateway
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5. 配置 Socket0 为 TCP Server 模式
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6. 配置 Socket1 为 TCP Client 模式
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7. 使能中断
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```
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## 五、TCP 链路管理
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||||||
### 5.1 Server 链路（Socket0）
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||||||
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```c
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```c
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||||||
void NetServerTask(void *param) {
|
/* 引脚定义适配本项目 */
|
||||||
while(1) {
|
#define CH390_SPI_HANDLE hspi1
|
||||||
switch(server_state) {
|
#define CH390_CS_PORT GPIOA
|
||||||
case STATE_LISTEN:
|
#define CH390_CS_PIN GPIO_PIN_4
|
||||||
// 等待客户端连接
|
#define CH390_RST_PORT GPIOB
|
||||||
if(CH390D_CheckConnect(&hch, 0)) {
|
#define CH390_RST_PIN GPIO_PIN_1
|
||||||
server_state = STATE_CONNECTED;
|
#define CH390_INT_PORT GPIOB
|
||||||
}
|
#define CH390_INT_PIN GPIO_PIN_0
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
/* HAL SPI 适配 */
|
||||||
case STATE_CONNECTED:
|
static uint8_t ch390_spi_exchange_byte(uint8_t byte)
|
||||||
// 接收数据
|
{
|
||||||
if(CH390D_TCP_Recv(&hch, 0, rx_buf, &len) == HAL_OK) {
|
uint8_t rx;
|
||||||
xQueueSend(uart2_queue, rx_buf, portMAX_DELAY);
|
HAL_SPI_TransmitReceive(&CH390_SPI_HANDLE, &byte, &rx, 1, HAL_MAX_DELAY);
|
||||||
}
|
return rx;
|
||||||
|
}
|
||||||
// 发送数据
|
|
||||||
if(xQueueReceive(server_tx_queue, tx_buf, 0) == pdTRUE) {
|
/* FreeRTOS 延时适配 */
|
||||||
CH390D_TCP_Send(&hch, 0, tx_buf, len);
|
void ch390_delay_us(uint32_t time)
|
||||||
}
|
{
|
||||||
|
/* 微秒级延时，可用 DWT 或简单循环 */
|
||||||
// 检测断开
|
uint32_t cycles = (SystemCoreClock / 1000000) * time;
|
||||||
if(CH390D_CheckDisconnect(&hch, 0)) {
|
while(cycles--) __NOP();
|
||||||
server_state = STATE_DISCONNECTED;
|
}
|
||||||
}
|
|
||||||
break;
|
void ch390_delay_ms(uint32_t time)
|
||||||
|
{
|
||||||
case STATE_DISCONNECTED:
|
/* FreeRTOS 环境下使用 vTaskDelay */
|
||||||
// 重新监听
|
if (xTaskGetSchedulerState() == taskSCHEDULER_RUNNING) {
|
||||||
CH390D_TCP_Listen(&hch, 0, SERVER_PORT);
|
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(time));
|
||||||
server_state = STATE_LISTEN;
|
} else {
|
||||||
break;
|
HAL_Delay(time);
|
||||||
}
|
|
||||||
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
```
|
```
|
||||||
|
|
||||||
### 5.2 Client 链路（Socket1）
|
### 5.3 协议层主要 API
|
||||||
|
|
||||||
```c
|
```c
|
||||||
void NetClientTask(void *param) {
|
/* 从 CH390.h 提取的关键函数 */
|
||||||
while(1) {
|
|
||||||
switch(client_state) {
|
/* 初始化与配置 */
|
||||||
case STATE_DISCONNECTED:
|
void ch390_hardware_reset(void); // 硬件复位（拉低 RST 引脚）
|
||||||
// 尝试连接远程服务器
|
void ch390_software_reset(void); // 软件复位（写 NCR 寄存器）
|
||||||
if(CH390D_TCP_Connect(&hch, 1, remote_ip, remote_port) == HAL_OK) {
|
void ch390_default_config(void); // 默认配置：LED模式、校验和、使能RX/中断
|
||||||
client_state = STATE_CONNECTING;
|
void ch390_set_phy_mode(enum ch390_phy_mode mode); // CH390_AUTO / CH390_100MFD / CH390_10MFD
|
||||||
} else {
|
void ch390_set_mac_address(uint8_t *mac_addr); // 设置 MAC 地址
|
||||||
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(3000)); // 3秒后重试
|
|
||||||
}
|
/* 数据收发 */
|
||||||
break;
|
uint32_t ch390_receive_packet(uint8_t *buff, uint8_t *rx_status); // 接收以太网帧
|
||||||
|
void ch390_send_packet(uint8_t *buff, uint16_t length); // 发送以太网帧
|
||||||
case STATE_CONNECTING:
|
void ch390_drop_packet(uint16_t len); // 丢弃当前包
|
||||||
if(CH390D_CheckConnect(&hch, 1)) {
|
|
||||||
client_state = STATE_CONNECTED;
|
/* 状态查询 */
|
||||||
} else if(CH390D_CheckTimeout(&hch, 1)) {
|
int ch390_get_link_status(void); // 0: 断开, 1: 连接
|
||||||
client_state = STATE_DISCONNECTED;
|
int ch390_get_phy_speed(void); // 0: 100Mbps, 1: 10Mbps
|
||||||
}
|
uint8_t ch390_get_int_status(void); // 获取并清除中断状态
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
/* 中断配置 */
|
||||||
case STATE_CONNECTED:
|
void ch390_interrupt_config(uint8_t mask); // IMR_PRI | IMR_PTI | IMR_LNKCHGI 等
|
||||||
// 数据收发同 Server 链路
|
uint16_t ch390_get_int_pin(void); // 读取 INT 引脚电平
|
||||||
// 断线后自动回到 STATE_DISCONNECTED
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
```
|
```
|
||||||
|
|
||||||
## 六、串口透传层
|
### 5.4 初始化流程
|
||||||
|
|
||||||
### 6.1 UART DMA 配置
|
|
||||||
|
|
||||||
```c
|
```c
|
||||||
/* 使用 DMA + 空闲中断接收，提高效率 */
|
void CH390_Init(void)
|
||||||
void UART2_Init(void) {
|
{
|
||||||
// 波特率可配置（9600/115200/230400/460800）
|
/* 1. GPIO 初始化（由 CubeMX 完成） */
|
||||||
huart2.Init.BaudRate = 115200;
|
|
||||||
huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
|
|
||||||
huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
|
|
||||||
huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
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||||||
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|
||||||
// 使能 DMA 接收
|
/* 2. SPI 初始化（由 CubeMX 完成）
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||||||
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, uart2_rx_buf, UART_BUF_SIZE);
|
* Mode: Master, Full-Duplex
|
||||||
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_IDLE);
|
* CPOL: High, CPHA: 2Edge (Mode 3)
|
||||||
|
* NSS: Software
|
||||||
|
* Prescaler: 4 (18MHz @ 72MHz PCLK)
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 3. 硬件复位 */
|
||||||
|
ch390_hardware_reset();
|
||||||
|
ch390_delay_ms(10); // 上电后等待 10ms
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 4. 默认配置 */
|
||||||
|
ch390_default_config();
|
||||||
|
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||||||
|
/* 5. 读取内置 MAC 或设置自定义 MAC */
|
||||||
|
uint8_t mac[6];
|
||||||
|
ch390_get_mac(mac); // CH390 内置 MAC
|
||||||
|
// ch390_set_mac_address(custom_mac); // 或使用自定义 MAC
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 6. 等待 PHY 链路建立 */
|
||||||
|
while (!ch390_get_link_status()) {
|
||||||
|
ch390_delay_ms(100);
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
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```
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```
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### 6.2 透传数据流
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## 六、LwIP 协议栈集成
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### 6.1 LwIP 配置（lwipopts.h）
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```c
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```c
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/* UART2 空闲中断回调 */
|
/* 基础配置 */
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void UART2_IdleCallback(void) {
|
#define NO_SYS 0 /* 使用 OS */
|
||||||
uint16_t len = UART_BUF_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart2.hdmarx);
|
#define LWIP_NETCONN 0 /* 不使用 Netconn API */
|
||||||
if(len > 0) {
|
#define LWIP_SOCKET 0 /* 不使用 Socket API */
|
||||||
xQueueSendFromISR(server_tx_queue, uart2_rx_buf, len);
|
|
||||||
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, uart2_rx_buf, UART_BUF_SIZE);
|
/* 内存配置（适配 20KB RAM） */
|
||||||
|
#define MEM_SIZE (4*1024) /* 堆大小 4KB */
|
||||||
|
#define MEMP_NUM_PBUF 8
|
||||||
|
#define MEMP_NUM_TCP_PCB 4 /* 同时 TCP 连接数 */
|
||||||
|
#define MEMP_NUM_TCP_PCB_LISTEN 2 /* Server + Client */
|
||||||
|
#define PBUF_POOL_SIZE 8
|
||||||
|
#define PBUF_POOL_BUFSIZE 512
|
||||||
|
|
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|
/* TCP 配置 */
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||||||
|
#define LWIP_TCP 1
|
||||||
|
#define TCP_MSS (1460)
|
||||||
|
#define TCP_SND_BUF (2*TCP_MSS)
|
||||||
|
#define TCP_WND (2*TCP_MSS)
|
||||||
|
#define TCP_SND_QUEUELEN (4*TCP_SND_BUF/TCP_MSS)
|
||||||
|
|
||||||
|
/* DHCP/静态 IP */
|
||||||
|
#define LWIP_DHCP 1
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 校验和由 CH390 硬件计算 */
|
||||||
|
#define CHECKSUM_GEN_IP 0
|
||||||
|
#define CHECKSUM_GEN_TCP 0
|
||||||
|
#define CHECKSUM_GEN_UDP 0
|
||||||
|
#define CHECKSUM_CHECK_IP 0
|
||||||
|
#define CHECKSUM_CHECK_TCP 0
|
||||||
|
#define CHECKSUM_CHECK_UDP 0
|
||||||
|
```
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|
### 6.2 网卡驱动适配（ethernetif.c）
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|
基于 `Reference/EVT/EXAM/LwIP_Example/lwip-2_2_0/src/netif/ethernetif.c` 修改：
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```c
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|
/* 发送以太网帧 */
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||||||
|
static err_t low_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
struct pbuf *q;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 获取 SPI 互斥锁（FreeRTOS 环境） */
|
||||||
|
xSemaphoreTake(ch390_spi_mutex, portMAX_DELAY);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (q = p; q != NULL; q = q->next) {
|
||||||
|
ch390_write_mem(q->payload, q->len);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 等待上次发送完成 */
|
||||||
|
while(ch390_read_reg(CH390_TCR) & TCR_TXREQ);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 设置包长度并发起发送请求 */
|
||||||
|
ch390_write_reg(CH390_TXPLL, p->tot_len & 0xff);
|
||||||
|
ch390_write_reg(CH390_TXPLH, (p->tot_len >> 8) & 0xff);
|
||||||
|
ch390_send_request();
|
||||||
|
|
||||||
|
xSemaphoreGive(ch390_spi_mutex);
|
||||||
|
|
||||||
|
LINK_STATS_INC(link.xmit);
|
||||||
|
return ERR_OK;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 接收以太网帧 */
|
||||||
|
static struct pbuf *low_level_input(struct netif *netif)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
struct ethernetif *ethernetif = netif->state;
|
||||||
|
struct pbuf *p, *q;
|
||||||
|
uint8_t rx_ready;
|
||||||
|
uint8_t header[4];
|
||||||
|
uint16_t len;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 检查是否有数据包 */
|
||||||
|
ch390_read_reg(CH390_MRCMDX);
|
||||||
|
rx_ready = ch390_read_reg(CH390_MRCMDX);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (rx_ready & CH390_PKT_ERR) {
|
||||||
|
/* 复位 RX FIFO */
|
||||||
|
ch390_write_reg(CH390_RCR, 0);
|
||||||
|
ch390_write_reg(CH390_MPTRCR, 0x01);
|
||||||
|
ch390_delay_ms(1);
|
||||||
|
ch390_write_reg(CH390_RCR, RCR_RXEN | RCR_DIS_CRC);
|
||||||
|
ethernetif->rx_len = 0;
|
||||||
|
return NULL;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!(rx_ready & CH390_PKT_RDY)) {
|
||||||
|
ethernetif->rx_len = 0;
|
||||||
|
return NULL;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 读取头部：状态 + 长度 */
|
||||||
|
ch390_read_mem(header, 4);
|
||||||
|
ethernetif->rx_status = header[1];
|
||||||
|
len = (header[2] | (header[3] << 8)) - 4; // 去掉 CRC
|
||||||
|
ethernetif->rx_len = len;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 分配 pbuf 并读取数据 */
|
||||||
|
p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, len, PBUF_POOL);
|
||||||
|
if (p != NULL) {
|
||||||
|
for (q = p; q != NULL; q = q->next) {
|
||||||
|
ch390_read_mem(q->payload, q->len);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
ch390_drop_packet(4); // 跳过 CRC
|
||||||
|
LINK_STATS_INC(link.recv);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
ch390_drop_packet(len + 4);
|
||||||
|
LINK_STATS_INC(link.memerr);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return p;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
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||||||
|
|
||||||
|
### 6.3 中断处理
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||||||
|
|
||||||
|
```c
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||||||
|
/* EXTI0 中断服务程序（PB0 连接 CH390D INT） */
|
||||||
|
void EXTI0_IRQHandler(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(CH390_INT_PIN) != RESET) {
|
||||||
|
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(CH390_INT_PIN);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 通知 LwIP 任务处理 */
|
||||||
|
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
|
||||||
|
vTaskNotifyGiveFromISR(lwipTaskHandle, &xHigherPriorityTaskWoken);
|
||||||
|
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
/* UART2 发送任务 */
|
/* LwIP 任务中的中断处理 */
|
||||||
void Uart2Task(void *param) {
|
void ch390_int_handler(void)
|
||||||
uint8_t buf[128];
|
{
|
||||||
while(1) {
|
uint8_t int_status = ch390_get_int_status();
|
||||||
if(xQueueReceive(uart2_queue, buf, portMAX_DELAY) == pdTRUE) {
|
|
||||||
HAL_UART_Transmit(&huart2, buf, len, 100);
|
/* 链路状态变化 */
|
||||||
|
if (int_status & ISR_LNKCHG) {
|
||||||
|
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(65)); // 等待 PHY 稳定
|
||||||
|
if (ch390_get_link_status()) {
|
||||||
|
netif_set_link_up(&ch390_netif);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
netif_set_link_down(&ch390_netif);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 接收溢出 */
|
||||||
|
if (int_status & ISR_ROS) {
|
||||||
|
struct ethernetif *ethernetif = ch390_netif.state;
|
||||||
|
do {
|
||||||
|
ethernetif_input(&ch390_netif);
|
||||||
|
} while (ethernetif->rx_len != 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 收到数据包 */
|
||||||
|
if (int_status & ISR_PR) {
|
||||||
|
struct ethernetif *ethernetif = ch390_netif.state;
|
||||||
|
do {
|
||||||
|
ethernetif_input(&ch390_netif);
|
||||||
|
} while (ethernetif->rx_len != 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
## 七、TCP 链路管理（基于 LwIP RAW API）
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|
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|
### 7.1 Server 链路（监听端口）
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|
|
||||||
|
```c
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||||||
|
static struct tcp_pcb *tcp_server_pcb;
|
||||||
|
static struct tcp_pcb *tcp_server_conn; // 当前连接的客户端
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 接收回调：TCP 数据 → StreamBuffer → UART2 */
|
||||||
|
static err_t tcp_server_recv(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p, err_t err)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (p != NULL) {
|
||||||
|
tcp_recved(tpcb, p->tot_len);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 写入 StreamBuffer，通知 ServerTransTask */
|
||||||
|
xStreamBufferSend(uart2_tx_stream, p->payload, p->tot_len, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
pbuf_free(p);
|
||||||
|
return ERR_OK;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
/* 对端关闭连接 */
|
||||||
|
tcp_close(tpcb);
|
||||||
|
tcp_server_conn = NULL;
|
||||||
|
return ERR_OK;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 连接接受回调 */
|
||||||
|
static err_t tcp_server_accept(void *arg, struct tcp_pcb *newpcb, err_t err)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* 只接受一个连接 */
|
||||||
|
if (tcp_server_conn != NULL) {
|
||||||
|
tcp_abort(newpcb);
|
||||||
|
return ERR_ABRT;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
tcp_server_conn = newpcb;
|
||||||
|
tcp_recv(newpcb, tcp_server_recv);
|
||||||
|
tcp_err(newpcb, tcp_server_error);
|
||||||
|
return ERR_OK;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 初始化 TCP Server */
|
||||||
|
void tcp_server_init(uint16_t port)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
tcp_server_pcb = tcp_new();
|
||||||
|
tcp_bind(tcp_server_pcb, IP_ADDR_ANY, port);
|
||||||
|
tcp_server_pcb = tcp_listen(tcp_server_pcb);
|
||||||
|
tcp_accept(tcp_server_pcb, tcp_server_accept);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* UART2 数据发送到 TCP */
|
||||||
|
void tcp_server_send_data(uint8_t *data, uint16_t len)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (tcp_server_conn != NULL && tcp_sndbuf(tcp_server_conn) >= len) {
|
||||||
|
tcp_write(tcp_server_conn, data, len, TCP_WRITE_FLAG_COPY);
|
||||||
|
tcp_output(tcp_server_conn);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
### 7.2 Client 链路（主动连接）
|
||||||
|
|
||||||
|
```c
|
||||||
|
static struct tcp_pcb *tcp_client_pcb;
|
||||||
|
static uint8_t client_connected = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 接收回调：TCP 数据 → StreamBuffer → UART3 */
|
||||||
|
static err_t tcp_client_recv(void *arg, struct tcp_pcb *tpcb, struct pbuf *p, err_t err)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (p != NULL) {
|
||||||
|
tcp_recved(tpcb, p->tot_len);
|
||||||
|
xStreamBufferSend(uart3_tx_stream, p->payload, p->tot_len, 0);
|
||||||
|
pbuf_free(p);
|
||||||
|
} else if (err == ERR_OK) {
|
||||||
|
/* 服务器断开，延时重连 */
|
||||||
|
tcp_close(tpcb);
|
||||||
|
client_connected = 0;
|
||||||
|
sys_timeout(3000, tcp_client_reconnect, NULL);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return ERR_OK;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 连接错误回调 */
|
||||||
|
static void tcp_client_error(void *arg, err_t err)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
client_connected = 0;
|
||||||
|
sys_timeout(3000, tcp_client_reconnect, NULL);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 连接成功回调 */
|
||||||
|
static err_t tcp_client_connected(void *arg, struct tcp_pcb *pcb, err_t err)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
client_connected = 1;
|
||||||
|
tcp_recv(pcb, tcp_client_recv);
|
||||||
|
return ERR_OK;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 初始化 TCP Client */
|
||||||
|
void tcp_client_init(ip_addr_t *server_ip, uint16_t server_port)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
tcp_client_pcb = tcp_new();
|
||||||
|
tcp_err(tcp_client_pcb, tcp_client_error);
|
||||||
|
tcp_connect(tcp_client_pcb, server_ip, server_port, tcp_client_connected);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 重连定时器回调 */
|
||||||
|
static void tcp_client_reconnect(void *arg)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (!client_connected) {
|
||||||
|
tcp_client_init(&config.remote_ip, config.remote_port);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
## 八、串口透传层
|
||||||
|
|
||||||
|
### 8.1 UART DMA + 空闲中断配置
|
||||||
|
|
||||||
|
```c
|
||||||
|
/* CubeMX 配置：
|
||||||
|
* USART2/3: 115200, 8N1, DMA TX/RX, 空闲中断
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
#define UART_RX_BUF_SIZE 256
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t uart2_rx_buf[UART_RX_BUF_SIZE];
|
||||||
|
uint8_t uart3_rx_buf[UART_RX_BUF_SIZE];
|
||||||
|
|
||||||
|
void UART_Trans_Init(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
/* 启动 DMA 接收 */
|
||||||
|
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, uart2_rx_buf, UART_RX_BUF_SIZE);
|
||||||
|
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart3, uart3_rx_buf, UART_RX_BUF_SIZE);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 禁用半传输中断（减少中断次数） */
|
||||||
|
__HAL_DMA_DISABLE_IT(huart2.hdmarx, DMA_IT_HT);
|
||||||
|
__HAL_DMA_DISABLE_IT(huart3.hdmarx, DMA_IT_HT);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
### 8.2 空闲中断回调（接收完成）
|
||||||
|
|
||||||
|
```c
|
||||||
|
/* HAL 空闲中断回调 */
|
||||||
|
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (huart == &huart2) {
|
||||||
|
/* UART2 数据 → Server StreamBuffer */
|
||||||
|
xStreamBufferSendFromISR(server_rx_stream, uart2_rx_buf, Size, &xHigherPriorityTaskWoken);
|
||||||
|
/* 重启 DMA 接收 */
|
||||||
|
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, uart2_rx_buf, UART_RX_BUF_SIZE);
|
||||||
|
__HAL_DMA_DISABLE_IT(huart2.hdmarx, DMA_IT_HT);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (huart == &huart3) {
|
||||||
|
/* UART3 数据 → Client StreamBuffer */
|
||||||
|
xStreamBufferSendFromISR(client_rx_stream, uart3_rx_buf, Size, &xHigherPriorityTaskWoken);
|
||||||
|
HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart3, uart3_rx_buf, UART_RX_BUF_SIZE);
|
||||||
|
__HAL_DMA_DISABLE_IT(huart3.hdmarx, DMA_IT_HT);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
```
|
||||||
|
|
||||||
|
### 8.3 透传任务
|
||||||
|
|
||||||
|
```c
|
||||||
|
/* Server 透传任务：UART2 ↔ TCP Server */
|
||||||
|
void ServerTransTask(void *param)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint8_t buf[256];
|
||||||
|
size_t len;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (;;) {
|
||||||
|
/* TCP → UART2：从 StreamBuffer 读取并 DMA 发送 */
|
||||||
|
len = xStreamBufferReceive(uart2_tx_stream, buf, sizeof(buf), pdMS_TO_TICKS(10));
|
||||||
|
if (len > 0) {
|
||||||
|
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, buf, len);
|
||||||
|
ulTaskNotifyTake(pdTRUE, portMAX_DELAY); // 等待 DMA 完成
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* UART2 → TCP：从 StreamBuffer 读取并 TCP 发送 */
|
||||||
|
len = xStreamBufferReceive(server_rx_stream, buf, sizeof(buf), 0);
|
||||||
|
if (len > 0) {
|
||||||
|
tcp_server_send_data(buf, len);
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||||||
}
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}
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||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
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/* DMA 发送完成回调 */
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||||||
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void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
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||||||
|
{
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||||||
|
BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (huart == &huart2) {
|
||||||
|
vTaskNotifyGiveFromISR(serverTransTaskHandle, &xHigherPriorityTaskWoken);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (huart == &huart3) {
|
||||||
|
vTaskNotifyGiveFromISR(clientTransTaskHandle, &xHigherPriorityTaskWoken);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);
|
||||||
|
}
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```
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```
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## 七、参数配置
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## 九、LwIP 主任务
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```c
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/* LwIP 任务：协议栈处理 + 定时器 */
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void LwIPTask(void *param)
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|
{
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|
/* 初始化网卡 */
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||||||
|
ip4_addr_t ipaddr, netmask, gateway;
|
||||||
|
IP4_ADDR(&ipaddr, config.ip[0], config.ip[1], config.ip[2], config.ip[3]);
|
||||||
|
IP4_ADDR(&netmask, config.mask[0], config.mask[1], config.mask[2], config.mask[3]);
|
||||||
|
IP4_ADDR(&gateway, config.gw[0], config.gw[1], config.gw[2], config.gw[3]);
|
||||||
|
|
||||||
|
init_lwip_netif(&ipaddr, &netmask, &gateway);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 等待 PHY 链路建立 */
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||||||
|
while (!ch390_get_link_status()) {
|
||||||
|
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
|
||||||
|
}
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||||||
|
netif_set_link_up(&ch390_netif);
|
||||||
|
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|
/* 初始化 TCP Server/Client */
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|
tcp_server_init(config.server_port);
|
||||||
|
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|
ip_addr_t remote_ip;
|
||||||
|
IP4_ADDR(&remote_ip, config.remote_ip[0], config.remote_ip[1],
|
||||||
|
config.remote_ip[2], config.remote_ip[3]);
|
||||||
|
tcp_client_init(&remote_ip, config.remote_port);
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 主循环 */
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||||||
|
for (;;) {
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||||||
|
/* 等待中断通知或超时 */
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||||||
|
uint32_t notify = ulTaskNotifyTake(pdTRUE, pdMS_TO_TICKS(10));
|
||||||
|
|
||||||
|
if (notify > 0 || ch390_get_int_pin()) {
|
||||||
|
xSemaphoreTake(ch390_spi_mutex, portMAX_DELAY);
|
||||||
|
ch390_int_handler();
|
||||||
|
xSemaphoreGive(ch390_spi_mutex);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* LwIP 定时器处理 */
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||||||
|
sys_check_timeouts();
|
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|
}
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|
}
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```
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## 十、参数配置
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### 7.1 配置命令格式（UART1）
|
### 7.1 配置命令格式（UART1）
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@@ -336,32 +811,81 @@ void Config_Load(ConfigTypeDef *cfg) {
|
|||||||
}
|
}
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```
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```
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||||||
|
|
||||||
## 八、关键配置
|
## 十一、关键配置
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||||||
### 8.1 FreeRTOS 配置
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### 11.1 FreeRTOS 配置（FreeRTOSConfig.h）
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```c
|
```c
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||||||
/* FreeRTOSConfig.h 关键参数 */
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/* 基础配置 */
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#define configUSE_PREEMPTION 1
|
#define configUSE_PREEMPTION 1
|
||||||
#define configCPU_CLOCK_HZ 72000000
|
#define configCPU_CLOCK_HZ 72000000
|
||||||
#define configTICK_RATE_HZ 1000
|
#define configTICK_RATE_HZ 1000
|
||||||
#define configMAX_PRIORITIES 5
|
#define configMAX_PRIORITIES 7
|
||||||
#define configMINIMAL_STACK_SIZE 128
|
#define configMINIMAL_STACK_SIZE 128
|
||||||
#define configTOTAL_HEAP_SIZE 4096 // 4KB（适配R8T6的20KB RAM）
|
#define configTOTAL_HEAP_SIZE (8*1024) /* 8KB，LwIP 需要更多堆 */
|
||||||
#define configUSE_MUTEXES 1
|
|
||||||
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1
|
/* 中断优先级配置 */
|
||||||
|
#define configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY 15
|
||||||
|
#define configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY 5
|
||||||
|
#define configKERNEL_INTERRUPT_PRIORITY (configLIBRARY_LOWEST_INTERRUPT_PRIORITY << 4)
|
||||||
|
#define configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY (configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY << 4)
|
||||||
|
|
||||||
|
/* 功能启用 */
|
||||||
|
#define configUSE_MUTEXES 1
|
||||||
|
#define configUSE_COUNTING_SEMAPHORES 1
|
||||||
|
#define configUSE_TASK_NOTIFICATIONS 1
|
||||||
|
#define configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION 0
|
||||||
|
#define configSUPPORT_DYNAMIC_ALLOCATION 1
|
||||||
|
|
||||||
|
/* Stream Buffer 支持 */
|
||||||
|
#define configUSE_STREAM_BUFFERS 1
|
||||||
```
|
```
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||||||
### 8.2 缓冲区配置
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### 11.2 SPI 配置（CubeMX）
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| 参数 | 值 | 说明 |
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|------|-----|------|
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|
| Mode | Full-Duplex Master | |
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|
| NSS | Software | 软件控制 CS |
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|
| Data Size | 8 Bits | |
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|
| First Bit | MSB First | |
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|
| Prescaler | 4 | 72MHz/4 = 18MHz |
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||||||
|
| CPOL | High | 空闲时 CLK 高电平 |
|
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|
| CPHA | 2 Edge | 第二个边沿采样 |
|
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|
| CRC | Disabled | |
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|
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|
### 11.3 缓冲区配置
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```c
|
```c
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||||||
#define UART_BUF_SIZE 256 // 串口接收缓冲区
|
/* 串口缓冲区 */
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||||||
#define NET_BUF_SIZE 256 // 网络接收缓冲区
|
#define UART_RX_BUF_SIZE 256 /* DMA 接收缓冲区 */
|
||||||
#define QUEUE_ITEM_SIZE 128 // 队列单次传输大小
|
|
||||||
#define QUEUE_LENGTH 4 // 队列深度
|
/* StreamBuffer 配置 */
|
||||||
|
#define STREAM_BUFFER_SIZE 512 /* 每个方向的流缓冲区大小 */
|
||||||
|
#define STREAM_TRIGGER_LEVEL 1 /* 触发等待任务的最小字节数 */
|
||||||
|
|
||||||
|
/* LwIP 缓冲区（见 lwipopts.h） */
|
||||||
|
#define PBUF_POOL_SIZE 8
|
||||||
|
#define PBUF_POOL_BUFSIZE 512
|
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```
|
```
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## 九、丢包测试方案
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### 11.4 内存使用估算（20KB RAM）
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| 组件 | 大小 | 说明 |
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|------|------|------|
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|
| FreeRTOS Heap | 8KB | 任务栈 + 队列 + 信号量等 |
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|
| LwIP MEM_SIZE | 4KB | pbuf/TCP 缓冲区 |
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||||||
|
| UART DMA 缓冲区 | 512B | 2 × 256B |
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|
| StreamBuffer | 2KB | 4 × 512B |
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|
| 全局变量 | ~1KB | 配置结构 + 状态变量 |
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||||||
|
| 栈（main） | 2KB | 启动前使用 |
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|
| **总计** | ~18KB | 预留 2KB 安全余量 |
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|
> **优化建议**：
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> - 如内存紧张，可减小 `PBUF_POOL_SIZE` 和 `StreamBuffer` 大小
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|
> - 使用 `configSUPPORT_STATIC_ALLOCATION` 静态分配任务栈
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|
## 十二、丢包测试方案
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### 9.1 测试方法
|
### 9.1 测试方法
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Reference in New Issue
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