第10章 RL-TCPnet网络协议栈移植（FreeRTOS）

STM32

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本章教程为大家讲解RL-TCPnet网络协议栈的FreeRTOS操作系统移植方式，学习了第6章讲解的底层驱动接口函数之后，移植就比较容易了，主要是添加库文件、配置文件和驱动文件即可。另外，RL-TCPnet移植到FreeRTOS要重新配置RL-TCPnet的接口函数，以此来支持RL-TCPnet多任务运行。使用RTX无需重新配置，因为默认情况下就是采用RTX的API函数配置的。
      本章教程含STM32F407开发板和STM32F429开发板的移植。
      10.1 移植前准备工作说明
      10.2 STM32F407移植RL-TCPnet协议栈
      10.3 STM32F429移植RL-TCPnet协议栈
      10.4    总结

lee_st · 2017-10-28 10:47:39

10.1 移植前准备工作说明

1、学习本章节前，务必要优先学习第6章的底层驱动讲解。
2、RL-TCPnet只有库，没有源码。库分为两个版本，一个用于调试的版本TCPD_CM3.lib和一个正式版本TCP_CM3.lib，当前的例子统一使用调试版本。另外注意，虽然是CM3版本的，但可同时用于CM3和CM4内核的MCU，因为官方没有专门的CM4内核库。
3、测试时，请将网线接到路由器或者交换机上面测试，因为已经使能了DHCP，可以自动获取IP地址。
而且使能了NetBIOS局域网域名，用户只需在电脑端ping armfly，就可以获得板子的IP地址。
4、如果要使用固定IP进行测试，请看附件C。
5、网口使用的是DM9161/9162（挨着9帧串口座的网口），而不是DM9000。
6、找一个简单的工程，最好是跑马灯之类的，越简单越好，我们就在这个简单的工程上面移植即可。

lee_st · 2017-10-28 10:48:54

10.2 STM32F407移植RL-TCPnet协议栈

10.2.1 RL-TCPnet网络协议栈移植

首先准备好一个简单的FreeRTOS工程模板，工程模板的制作就不做讲解了，这里的重点是教大家移植RL-TCPnet协议栈。准备好的工程模板如下图所示（大家也可以制作其它任意的工程模板，不限制）：

准备好工程模板后，就可以开始移植了。首先要做的就是将所有需要的文件放到工程模板里面。下面分4步跟大家进行说明，当然，不限制必须使用下面的方法添加源码到工程，只要将需要的文件添加到工程模板即可。

lee_st · 2017-10-28 10:49:19

第1步：将我们FreeRTOS模板中制作好的RL-ARM文件夹复制粘贴到大家准备好的工程模板中。

RL-ARM文件夹中有如下七个文件夹：

lee_st · 2017-10-28 10:49:39

Config文件夹用于存放RTX及其中间件的配置文件。
      Driver文件夹用于存放中间件的驱动文件，也就是底层移植文件。
      RL-CAN文件夹用于存放CAN总线的源码文件。
      RL-FlashFS文件夹用于存放文件系统RL-FlashFS的库文件。
      RL-RTX文件夹用于存放RTX的源码文件。
      RL-TCPnet文件夹用于存放网络协议栈RL-TCPnet的库文件。
      RL-USB文件夹用于存放USB协议栈RL-USB的库文件。
      也许有用户会问：我们不是仅仅需要移植RL-TCPnet的相关文件就行了吗，为什么把RTX及其所有中间件都添加进来了？这样做的目的是为了以后升级的方便，如果需要添加USB、文件系统、CAN等组件，直接添加到工程即可。
      这些文件全部来自MDK4.74的安装目录，库文件位于路径：C:Keil_v474ARMRV31下，而驱动和配置文件位于路径：C:Keil_v474ARMRL下。

lee_st · 2017-10-28 10:50:08

第2步：添加RL-TCPnet的库文件、配置文件和驱动文件到工程，添加完毕后的效果如下：

      Net_lib.c，Net_Config.c和NET_Debug.c在RL-ARM文件夹的Config文件里面。
      TCPD_CM3.lib在RL-ARM文件夹的RL-TCPnet文件里面。
      ETH_STM32F4xx.c和ETH_STM32F4xx.h在RL-ARM文件夹的Driver文件里面。

lee_st · 2017-10-28 10:50:46

第3步：添加相应的头文件路径，在原来工程模板的基础上新添加的几个路径：

lee_st · 2017-10-28 10:51:18

第4步：也是最后一步，添加预定义宏，点击MDK的option -> c/c++选项，添加上__RTX（注意，字母RTX前面有两个下划线的），添加这个宏定义才可以使能RL-TCPnet的多任务支持。

至此，RL-TCPnet的移植工作就完成了，剩下就是系统配置和应用了。

lee_st · 2017-10-28 10:51:38

10.2.2 RL-TCPnet配置说明（Net_Config.c）

RL-TCPnet的配置工作是通过配置文件Net_Config.c实现。在MDK工程中打开文件Net_Config.c，可以看到下图所示的工程配置向导：

lee_st · 2017-10-28 10:52:02

RL-TCPnet要配置的选项非常多，我们这里把几个主要的配置选项简单介绍下。

lee_st · 2017-10-28 10:52:17

u  System Definitions
（1）Local Host Name
      局域网域名。
      这里起名为armfly，使用局域网域名限制为15个字符。
（2）Memory Pool size
      参数范围1536-262144字节。
      内存池大小配置，单位字节。另外注意一点，配置向导这里显示的单位是字节，如果看原始定义，MDK会做一个自动的4字节倍数转换，比如我们这里配置的是8192字节，那么原始定义是#define MEM_SIZE  2048，也就是8192/4 = 2048。

lee_st · 2017-10-28 10:52:40

（2）Tick Timer interval
可取10，20，25，40，50，100，200，单位ms。
系统滴答时钟间隔，也就是网络协议栈的系统时间基准，默认情况下，取值100ms。

lee_st · 2017-10-28 10:52:56

u  Ethernet Network Interface
      以太网接口配置，勾选了此选项就可以配置了，如果没有使能DHCP的话，将使用这里配置的固定IP。
（1）MAC Address
      局域网内可以随意配置，只要不跟局域网内其它设备的MAC地址冲突即可。
（2）IP Address
      IP地址。
（3）Subnet mask
      子网掩码。

lee_st · 2017-10-28 10:53:13

（4）Default Gateway
默认网关。

lee_st · 2017-10-28 10:53:33

u  Ethernet Network Interface
      以太网接口配置，这个配置里面还有如下两项比较重要的配置需要说明。
（1）NetBIOS Name Service
      NetBIOS局域网域名服务，这里打上对勾就使能了。这样我们就可以通过前面配置的Local Host Name局域网域名进行访问，而不需要通过IP地址访问了。
（2）Dynaminc Host Configuration
      即DHCP，这里打上对勾就使能了。使能了DHCP后，RL-TCPnet就可以从外接的路由器上获得动态IP地址。

lee_st · 2017-10-28 10:54:10

u  UDP Sockets
UDP Sockets配置，打上对勾就使能了此项功能
（1）Number of UDP Sockets
      用于配置可创建的UDP Sockets数量。
      范围1 – 20。

lee_st · 2017-10-28 10:54:26

u  TCP Sockets
TCP Sockets配置，打上对勾就使能了此项功能
（1）Number of TCP Sockets
      用于配置可创建的TCP Sockets数量。
（2）Number of Retries
      范围0-20。
      用于配置重试次数，TCP数据传输时，如果在设置的重试时间内得不到应答，算一次重试失败，这里就是配置的最大重试次数。
（3）Retry Timeout in seconds
      范围1-10，单位秒。
      重试时间。学习了第6章讲解的底层驱动接口函数之后，移植就比较容易了。
（4）Default Connect Timeout in seconds
   范围1-600，单位秒。
   用于配置默认的保持连接时间，即我们常说的Keep Alive时间，如果时间到了将断开连接。常用于HTTP Server，Telnet Server等。
（5）Maximum Segment Size
      范围536-1460，单位字节。
      MSS定义了TCP数据包能够传输的最大数据分段。
（6）Receive Window Size
      范围536-65535，单位字节。
      TCP接收窗口大小。

lee_st · 2017-10-28 10:55:06

10.2.3 RL-TCPnet调试说明（Net_Debug.c）

（重要说明，RL-TCPnet的调试是通过串口打印出来的）
RL-TCPnet的调试功能是通过配置文件Net_Debug.c实现。在MDK工程中打开文件Net_Debug.c，可以看到下图所示的工程配置向导：

lee_st · 2017-10-28 10:55:42

Print Time Stamp
勾选了此选项的话，打印消息时，前面会附带时间信息。
其它所有的选项
默认情况下，所有的调试选项都是关闭的，每个选项有三个调试级别可选择，这里我们以Memory Management Debug为例，点击下拉列表，可以看到里面有Off，Errors only和Full debug三个调试级别可供选择，每个调试选项里面都是这三个级别。

      Off：表示关闭此选项的调试功能。
      Errorsonly：表示仅在此选项出错时，将其错误打印出来。
      Fulldebug：表示此选项的全功能调试。
      关于调试功能的使用会在第11章详细为大家讲解，移植阶段将其全部关闭即可。

lee_st · 2017-10-28 10:56:15

10.2.4 RL-TCPnet的多任务驱动接口函数

      要让RL-TCPnet支持多任务，就需要修改Net_lib.c文件。默认情况下，Net_lib.c文件是支持RTX操作系统的，现在要将其修改为支持FreeRTOS，需要修改的几个地方如下：
u  添加FreeRTOS的头文件。
#if (__RTX)
  #include "FreeRTOS.h"
  #include "task.h"
  #include "queue.h"
  #include "semphr.h"
#endif

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