STM32F103驱动ENC28J60实现裸机TCP/UDP通信方案

在现代嵌入式系统中，网络通信已成为不可或缺的一部分。STM32F103作为一款基于ARM Cortex-M3内核的微控制器，凭借其丰富的外设接口和强大的处理能力，在各类嵌入式应用中占有一席之地。而ENC28J60则是一款由Microchip Technology公司制造的高性能、低功耗以太网控制器，集成了MAC（媒体访问控制）和PHY（物理层）功能，支持10Base-T以太网标准，并通过SPI接口与MCU通信。本文将介绍如何通过STM32F103驱动ENC28J60实现裸机环境下的TCP/UDP通信。

一、硬件连接与配置

ENC28J60通过SPI接口与STM32F103连接，具体连接如下：

CS（片选）：连接到STM32F103的一个GPIO引脚，用于选择ENC28J60。

RST（复位）：连接到STM32F103的另一个GPIO引脚，用于复位ENC28J60。

INT（中断）：连接到STM32F103的中断引脚，用于ENC28J60的中断信号。

MISO、MOSI、SCK：分别连接到SPI接口的MISO、MOSI和SCK引脚。

在STM32F103的固件库中配置SPI接口为全双工模式，速率不大于20MHz（ENC28J60的SPI接口时钟最大为20MHz）。同时，配置相应的GPIO引脚为输出（CS、RST）和输入（INT）。

二、软件实现

初始化ENC28J60

在软件实现中，首先需要初始化ENC28J60，包括设置MAC地址、初始化SPI接口、复位ENC28J60等。以下是一个初始化ENC28J60的示例代码：

c

#include "stm32f10x.h"

#include "enc28j60.h"

// MAC地址和IP地址定义

static unsigned char mymac[6] = {0x54, 0x55, 0x58, 0x10, 0x00, 0x24};

static unsigned char myip[4] = {192, 168, 1, 15};

int main(void) {

   // 配置系统时钟

   SystemInit();

   // 初始化SPI接口

   SPI_Enc28j60_Init();

   // 复位ENC28J60

   ENC28J60_Reset();

   // 初始化ENC28J60

   enc28j60Init(mymac);

   // 初始化以太网IP层

   init_ip_arp_udp_tcp(mymac, myip);

   while (1) {

       // 主循环，处理网络通信

   }

}

网络通信处理

在主循环中，需要不断检查ENC28J60是否有新的数据包接收，并根据数据包类型（ARP、IP、UDP、TCP）进行相应的处理。以下是一个处理网络通信的示例代码：

c

while (1) {

   unsigned int plen = 0;

   unsigned char buf[BUFFER_SIZE + 1];

   // 接收数据包

   plen = enc28j60PacketReceive(BUFFER_SIZE, buf);

   if (plen == 0) {

       continue;

   }

   // 处理ARP请求

   if (eth_type_is_arp_and_my_ip(buf, plen)) {

       make_arp_answer_from_request(buf);

       continue;

   }

   // 处理IP数据包

   if (eth_type_is_ip(buf, plen)) {

       // 判断是UDP还是TCP数据包

       if (buf[IP_PROTO_P] == IP_PROTO_UDP_V) {

           // 处理UDP数据包

           handle_udp_packet(buf, plen);

       } else if (buf[IP_PROTO_P] == IP_PROTO_TCP_V) {

           // 处理TCP数据包

           handle_tcp_packet(buf, plen);

       }

   }

}

在上述代码中，handle_udp_packet和handle_tcp_packet函数分别用于处理UDP和TCP数据包。这些函数需要根据具体的通信协议和应用需求进行实现。

三、注意事项

电源管理：ENC28J60的功耗较大，需要确保供电能力足够。如果仅使用USB接口的5V供电，可能会导致通信不成功。

网络协议栈：本文中的示例代码实现了一个极其精简的网络协议栈，仅支持基本的ping、TCP和UDP通信功能。在实际应用中，建议移植相对完善的网络协议栈，如LwIP或uIP。

错误处理：在网络通信中，需要处理各种可能的错误情况，如数据包损坏、连接超时等。

结论

通过STM32F103驱动ENC28J60实现裸机环境下的TCP/UDP通信是一种经济且实用的方法。本文介绍了硬件连接与配置、软件实现以及注意事项等方面的内容。希望这些内容能够帮助读者在嵌入式系统中实现网络通信功能。