【得捷电子Follow me第4期】项目总结

pomin

【得捷电子Follow me第4期】项目总结 [复制链接]

> 很高兴能参加得捷电子Follow me第4期活动，在官方的 C SDK 上进行开发，借此机会深入学习一下lwip和网络应用层的TCP、UDP、NTP这些的应用，加深对以太网开发的认识。

## 视频展示

[>>演示视频](https://training.eeworld.com.cn/video/39550 ">>演示视频")

因为 wireshark 的抓包分析内容比较多，所以视频中没有体现，在之前的分享中有写

## 传送门

- [【得捷电子Follow me第4期】入门任务：开箱，开发环境、BLINK、helloworld](https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1269906-1-1.html)
- [【得捷电子Follow me第4期】基础任务一：静态IP配置、Ping、抓包分析、iperf测速](https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1270131-1-1.html)
- [【得捷电子Follow me第4期】基础任务二：TCP echo 服务器](https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1270399-1-1.html)
- [【得捷电子Follow me第4期】进阶任务：从NTP服务器同步时间](https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1270403-1-1.html)
- [【得捷电子Follow me第4期】终极任务2：SD 卡搭建 FTP 服务器](https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1270406-1-1.html)

## DIY 的拓展板

因为来回的插拔杜邦线不太方便，所以画了一个底板，原理图如下，引出了 485 串口、LCD、按键\*3、CH340、两路 ADC

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_788327" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=788327&handlekey=savephoto_788327">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_788329" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=788329&handlekey=savephoto_788329">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## 基础 + 进阶任务

### 简介

基础任务和进阶任务都写在了一份代码里面，完成了如下内容：

- 点灯
- W5500-EVB-Pico 驱动 2.8 寸屏幕显示内容
- W5500-EVB-Pico、Nucleo-H743 和 PC 互相 ping 通且延迟都在 10ms 以下（之前分享中有写）
- W5500-EVB-Pico、Nucleo-H743 ping 通外网（之前分享中有写）
- W5500-EVB-Pico 作 TCP Server，Nucleo-H743 作 TCP Client 的数据收发
- W5500-EVB-Pico、Nucleo-H743 通过 DNS 服务器解析得到 NTP 授时服务器 IP，隔 15s 获取一次当前时间
- W5500-EVB-Pico 驱动屏幕显示 TCP Server 接收到的数据、NTP 获取的时间

基础任务和进阶任务都是在 LWIP 下开发的，其中 Nucleo-H743 使用 LWIP 的 NETCONN API，运行 FreeRTOS，W5500-EVB-Pico 为裸机环境，使用 LWIP 的 RAW API，对于两套 api 同步学习。

### 代码

因为 C-SDK 的代码量较大，所以只展示了核心代码，至于完整的代码可以查看附件

#### Pico 端

```c
int main()
{
  /* Initialize */
  int8_t retval = 0;
  uint8_t *pack = malloc(ETHERNET_MTU);
  uint16_t pack_len = 0;
  struct pbuf *p = NULL;

// Initialize network configuration
  IP4_ADDR(&g_picoip, 192, 168, 0, 188);
  IP4_ADDR(&g_mask, 255, 255, 255, 0);
  IP4_ADDR(&g_gateway, 192, 168, 0, 1);
  IP4_ADDR(&g_pcip, 192, 168, 0, 105);
  set_clock_khz();

// Initialize stdio after the clock change
  stdio_init_all();

wizchip_spi_initialize();
  wizchip_cris_initialize();

wizchip_reset();
  wizchip_initialize();
  wizchip_check();

// Set ethernet chip MAC address
  setSHAR(mac);
  ctlwizchip(CW_RESET_PHY, 0);

// Initialize LWIP in NO_SYS mode
  lwip_init();

netif_add(&g_netif, &g_picoip, &g_mask, &g_gateway, NULL, netif_initialize, netif_input);
  g_netif.name[0] = 'e';
  g_netif.name[1] = '0';

// Assign callbacks for link and status
  netif_set_link_callback(&g_netif, netif_link_callback);
  netif_set_status_callback(&g_netif, netif_status_callback);

// MACRAW socket open
  retval = socket(SOCKET_MACRAW, Sn_MR_MACRAW, PORT_LWIPERF, 0x00);

if (retval < 0)
  {
  printf(" MACRAW socket open failed\n");
  }

// Set the default interface and bring it up
  netif_set_default(&g_netif);
  netif_set_link_up(&g_netif);
  netif_set_up(&g_netif);

// dns_init();
  dns_setserver(0, &g_gateway);
  // Start lwiperf server
  lwiperf_start_tcp_server_default(fn, NULL);
  printf(">>>> ---------------- <<<<\n");
  printf(">>>> W5500 Pico <<<<\n");
  printf("LWIP Test\n");
  tcpecho_raw_init();

LCD_Init();
  LCD_SetRotation(3);
  LCD_Clear(BLACK);

// ping_init(&g_pcip);

/* Infinite loop */
  while (1)
  {
  getsockopt(SOCKET_MACRAW, SO_RECVBUF, &pack_len);

if (pack_len > 0)
  {
    pack_len = recv_lwip(SOCKET_MACRAW, (uint8_t *) pack, pack_len);

if (pack_len)
    {
      p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, pack_len, PBUF_POOL);
      pbuf_take(p, pack, pack_len);
      free(pack);

pack = malloc(ETHERNET_MTU);
    } else
    {
      printf(" No packet received\n");
    }

if (pack_len && p != NULL)
    {
      LINK_STATS_INC(link.recv);

if (g_netif.input(p, &g_netif) != ERR_OK)
      {
      pbuf_free(p);
      }
    }
  }
  if ((dns_gethostbyname(g_dns_target_domain, &g_resolved, NULL, NULL) == ERR_OK) && (g_dns_get_ip_flag == 0))
  {
    g_ip = g_resolved.addr;

printf(" DNS success\n");
    printf(" Target domain : %s\n", g_dns_target_domain);
    printf(" IP of target domain : [%03d.%03d.%03d.%03d]\n", g_ip & 0xFF, (g_ip >> 8) & 0xFF, (g_ip >> 16) & 0xFF, (g_ip >> 24) & 0xFF);

// ping_init(&g_resolved);
    sntp_setoperatingmode(SNTP_OPMODE_POLL);
    sntp_init();
    sntp_setserver(0, &g_resolved);
    g_dns_get_ip_flag = 1;
  }
  /* Cyclic lwIP timers check */
  sys_check_timeouts();
  }
}

```

#### STM32 端

```c
static void Netif_Config(void)
{
ip_addr_t ipaddr;
ip_addr_t netmask;
ip_addr_t gw;
 
#if LWIP_DHCP
ip_addr_set_zero_ip4(&ipaddr);
ip_addr_set_zero_ip4(&netmask);
ip_addr_set_zero_ip4(&gw);
#else
IP_ADDR4(&ipaddr,IP_ADDR0,IP_ADDR1,IP_ADDR2,IP_ADDR3);
IP_ADDR4(&netmask,NETMASK_ADDR0,NETMASK_ADDR1,NETMASK_ADDR2,NETMASK_ADDR3);
IP_ADDR4(&gw,GW_ADDR0,GW_ADDR1,GW_ADDR2,GW_ADDR3);
#endif /* LWIP_DHCP */

/* add the network interface */  
netif_add(&gnetif, &ipaddr, &netmask, &gw, NULL, ðernetif_init, &tcpip_input);

/*Registers the default network interface. */
netif_set_default(&gnetif);

ethernet_link_status_updated(&gnetif);

#if LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK 
netif_set_link_callback(&gnetif, ethernet_link_status_updated);

osThreadDef(EthLink, ethernet_link_thread, osPriorityNormal, 0, configMINIMAL_STACK_SIZE *2);
osThreadCreate (osThread(EthLink), &gnetif);
#endif 
 
#if LWIP_DHCP
/* Start DHCPClient */
osThreadDef(DHCP, DHCP_Thread, osPriorityBelowNormal, 0, configMINIMAL_STACK_SIZE * 2);
osThreadCreate (osThread(DHCP), &gnetif);
#endif
static const char g_dns_target_domain[] = "time1.aliyun.com";
static uint8_t g_dns_get_ip_flag = 0;
static ip_addr_t g_resolved;
static uint32_t g_ip;
// dns_setserver(0, &gw);
static lwiperf_report_fn fn;
// lwiperf_start_tcp_server_default(fn, NULL);
ip_addr_t pc;
IP_ADDR4(&pc,IP_ADDR0,IP_ADDR1,IP_ADDR2, 105);
printf(">>>> ---------------- <<<<\n");
printf(">>>> STM32H743 <<<<\n");

printf("LWIP Test\n");
tcpecho_init();
printf("netif status changed %s\n", ip4addr_ntoa(netif_ip4_addr(&gnetif)));
for( ;; )
{
  vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
  if ((dns_gethostbyname(g_dns_target_domain, &g_resolved, NULL, NULL) == ERR_OK) && (g_dns_get_ip_flag == 0))
  {
  g_ip = g_resolved.addr;

printf(" DNS success\n");
  printf(" Target domain : %s\n", g_dns_target_domain);
  printf(" IP of target domain : [%03d.%03d.%03d.%03d]\n", g_ip & 0xFF, (g_ip >> 8) & 0xFF, (g_ip >> 16) & 0xFF, (g_ip >> 24) & 0xFF);

// ping_init(&g_resolved);
  // ping_init(&pc);
  sntp_setoperatingmode(SNTP_OPMODE_POLL);
  sntp_init();
  sntp_setserver(0, &g_resolved);

g_dns_get_ip_flag = 1;
  }
}
}

```

## 终极任务2 FTP 文件服务器 （SD 卡作外部储存）

### 无 DMA 时

SD 卡无 DMA 时的传输速度可以达到 500KB/s 左右，在前文中使用 lwiperf 测试的数据约为 15-16Mb/s，也就是大概 2MB/s 的速度，所以这个时候瓶颈在于 SD 卡的读取，没有使用 DMA 限制了 SPI 读取 SD　卡的速度。

### 有 DMA 时

因为带 DMA 的程序是刚搞好的，所以视频中没有展示出来，修改了 SD 卡和 W5500 的 SPI 时钟频率，传输速度可以达到 700KB/s 左右

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_788330" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=788330&handlekey=savephoto_788330">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 结论

在软路由、NAS 上面跑 FTP、Samba 等传文件的时候，依赖于 1GHz 以上的 CPU，百兆网宽带几乎可以跑满，但是 Pico 的主频只有 133MHz，当 SD 卡和 W5500 的 SPI 的速度都是 50MHz 时候，Pico 的算力显得很吃紧，FTP 的速度能跑到 700+KB/s 也是意料之中。
## 总结

通过这次活动申请到的 W5500-EVB-Pico 和 Nucleo-H743 两个板子和几个任务，对 LWIP 和以太网协议的进行了学习，把 Nucleo-H743作为 Client，W5500-EVB-Pico 作为 Server，学习了在网络中的 Server 与 Client 交互的方式，阅读 LWIP 源码学习了网络协议的实现与使用，对 LWIP 的无 RTOS 下的 RAW API 与在 RTOS 下的 NETCONN API 两种开发方式都进行了学习，收获多多

## 完整代码

代码放在了附件中

<ignore_js_op>

<em class="xg1">(28.18 MB, 下载次数: 0)</em>
</span>
<div class="tip tip_4" id="attach_788315_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="tip_c xs0">
<div class="y">2024-2-23 19:37 上传</div>
点击文件名下载附件

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" class="loginf">终极-ftp-server.tar.gz</a>

<em class="xg1">(33.13 MB, 下载次数: 1)</em>
</span>
<div class="tip tip_4" id="attach_788318_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="tip_c xs0">
<div class="y">2024-2-23 19:37 上传</div>
点击文件名下载附件

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

小昔米666

700KB/s的速度传文件还是挺快的，如果做联网烧录器的话这个速度挺不错的

pomin

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