前两天世伟兄发了一篇RJ45以太网模块的技术分享文章,用的是W5500以太网模块,他也将他的学习成果和实验共享到我们的私聊小蜜圈里,这是他分享的文章:《STM32CubeMX系列 | 使用小熊派硬件SPI驱动W5500以太网模块》

 

最近我也在用类似的模块,但我选的这个模块更简单,没有W5500那么复杂,它就是峰汇物联开发的一款ETH-01串口以太网模块,外观如下:

 

 

1、硬件管脚说明

 

 

2、STM32CubeMX配置

以下根据目前需要配置为TCP客户端模式,方便后面与云平台通信:

 

2.1、时钟配置

 

 

2.2、调试接口配置

 

 

2.3、调试串口配置

 

 

2.4、网口模块配置

网口模块通信串口配置如下,这里用的是USART3:

 

 

然后采用串口+DMA的方式来处理。

 

以下是读TCP状态的IO,配置为上拉输入模式,用于监测网卡是否已经连接服务器

 

 

以下是配置模式IO,当输出电平为低时为指令配置模式,当输出电平为高时为数据透传模式:

 

 

2.5、调试灯配置

 

 

2.6、生成工程

 

 

3、软件编程

由于官方没有提供MCU的例程,所以只能从头到尾自己写啦,由于篇幅原因,这里仅分享其中一部分代码,完整工程请从我的码云上clone获取,以下根据目前需要配置为TCP客户端模式,方便后面与云平台通信:

 

3.1、串口指令配置模块之写命令操作

 

命令头1 命令头2 命令码 数据
0x57 0xAB    

 

 

由于需要进行TCP传输,所以只设置红框圈起来的这几个指令就好了,还有一个更新指令到EEPROM的在手册示例里出现。

 

 

根据要求,简单实现如下函数(暂时不优化,先保证能用即可):

 

 

rj45_eth.h头文件实现如下:

 

#ifndef __RJ45_ETH_H
#define __RJ45_ETH_H
#include "main.h"

#define UART_NNUM      USART3
#define UART_PORT      &huart3
#define RJ45_CONFIG_PORT  GPIOC
#define RJ45_CONFIG_PIN     GPIO_PIN_9

#define RJ45_READ_TCP_STATUS_PORT   GPIOA
#define RJ45_READ_TCP_STATUS_PIN     GPIO_PIN_8

#define RJ45_RXBUFFER_SIZE 1024
#define RJ45_TXBUFFER_SIZE 1024

#define NR_RJ45(x)  (sizeof(x)/sizeof(x[0]))
#define Delay_ms(x) HAL_Delay(x)
#define ACK_OK 0
#define ACK_TIMEOUT 1

typedef struct
{
    __IO uint8_t  BufferReady ;
    uint8_t  RJ45TxBuffer[RJ45_TXBUFFER_SIZE];
    uint8_t  RJ45RxBuffer[RJ45_RXBUFFER_SIZE];
} RJ45HandleTypeDef;
extern RJ45HandleTypeDef RJ45r_Handler ;

typedef struct _DEVICEPORT_CONFIG
{
    uint8_t  dataMode;  /* 数据模式:0:命令模式 1:透传模式*/
    uint8_t  bNetMode;    /* 网络工作模式: 0: TCP SERVER;1: TCP CLENT; 2: UDP SERVER 3:UDP CLIENT; */
    uint8_t  gDesIP[4];   /* 目的IP地址 */
    uint16_t gNetPort;    /* 目的端口号 */
    uint8_t  bMacAddr[4]; /* 芯片MAC地址*/
    __IO uint8_t tcp_status ; /*服务器连接状态*/
} DevicePortConfigS;
extern DevicePortConfigS Deice_Para_Handledef ;


/**********************写指令函数*************************/
/*使能RJ45配置模式*/
void Enable_RJ45_Config_Mode(void);
/*RJ45设置模式*/
uint8_t RJ45_Set_Mode(uint8_t mode, uint16_t delay_ms);
/*设置模块目的端口号*/
uint8_t Set_Module_Gobal_Port_Number(uint16_t number, uint16_t delay_ms);
/*RJ45设置目标IP*/
uint8_t Set_Module_Gobal_Ipaddr(uint8_t bit0, uint8_t bit1, uint8_t bit2, uint8_t bit3, uint16_t delay_ms);

/*更新配置参数到EEPROM*/
uint8_t Update_Config_Para_To_EEPROM(uint16_t delay_ms);
/*执行配置参数*/
uint8_t Runing_Config_Para_To_EEPROM(uint16_t delay_ms);
/*配置RJ45模块参数*/
uint8_t Config_RJ45_Module_Para(void);
/**********************写指令函数*************************/

/**********************读指令函数*************************/
/*获取芯片工作模式*/
void Get_RJ45_Chip_Work_Mode(uint16_t delay_ms);
/*获取芯片目的IP地址*/
void Get_RJ45_Chip_Gobal_Ipaddr(uint16_t delay_ms);
/*获取芯片目的端口号*/
void Get_RJ45_Chip_Gobal_Port_Number(uint16_t delay_ms);
/*获取芯片Mac地址*/
void Get_RJ45_Chip_Mac_Addr(uint16_t delay_ms);
/*获取RJ45模块参数*/
uint8_t Get_RJ45_Module_Config_Para(void);
/**********************读指令函数*************************/

/*使能RJ45配置模式*/
void Enable_RJ45_Config_Mode(void);
/*失能RJ45配置模式*/
void Disable_RJ45_Config_Mode(void);
/*检测TCP状态,返回1则为未连接,返回0则已连接*/

/*进入数据透传模式*/
uint8_t Enter_Data_Penetrate_Mode(void);
/*退出数据透传模式*/
uint8_t Quit_Data_Penetrate_Mode(void);
//RJ45发送网络透传数据函数,必须在透传模式下使用
void RJ45_Send_NetWork_Penetrate_Data(char* fmt, ...);
uint8_t Check_TCP_Status(void);

#endif //__RJ45_ETH_H

 

以设置模式为例编写函数:

 

/*使能RJ45配置模式*/
void Enable_RJ45_Config_Mode(void)
{
  /*关闭空闲中断,此时不接收非配置模式的数据,只接收模块本身指令收发的回复数据*/
  __HAL_UART_DISABLE_IT(UART_PORT, UART_IT_IDLE);
    HAL_GPIO_WritePin(RJ45_CONFIG_PORT, RJ45_CONFIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

/*使能DMA,清除数据包*/
static void Enable_And_Clear_Data_Packet(void)
{
    HAL_UART_DMAStop(UART_PORT);
    memset(RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer, 0, RJ45_TXBUFFER_SIZE);
    memset(RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer, 0, RJ45_RXBUFFER_SIZE);
    HAL_UART_Receive_DMA(UART_PORT, RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer, RJ45_RXBUFFER_SIZE);
}

/*0 成功  其他失败*/
static uint8_t RJ45_Check_Cmd_Ack(uint8_t ack)
{
    if(RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer[0] == ack)
        return 0;

    return 1;
}

/*RJ45设置模式*/
uint8_t RJ45_Set_Mode(uint8_t mode, uint16_t delay_ms)
{
    uint8_t Res = 0 ;
    Enable_And_Clear_Data_Packet();
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[0] = 0x57 ;
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[1] = 0xab ;
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[2] = 0x10 ;
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[3] = mode ;
    wifi_uart_write_data( RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer, 4);

    while(delay_ms--)
    {
        Res = RJ45_Check_Cmd_Ack(0xAA) ;

        if(0 == Res)
            return 0 ;

        Delay_ms(1);
    }

    return ACK_TIMEOUT ;
}

 

在调用如上设置指令前,先要将配置引脚拉低,然后开启DMA接收,接下来按照通信协议要求将对应的格式填入到发送Buffer,然后调用wifi_uart_write_data函数将协议数据通过串口发给模块,在一定超时延时以后,需要检测DMA接收缓存区是否有协议回复AA,如果有则表示该指令设置成果,这样就完成了写数据的过程,其它指令也是类似的,我们只需要照着手册实现即可。

 

3.2、串口指令配置模块之读命令操作

 

命令头1

命令头2

命令码

0x57

0xAB

 

 

 

读命令比写命令要简洁许多,查看手册主要支持以下指令:

 

 

同样的,由于例程需要进行TCP传输,所以只实现红框圈起来的这几个指令就好了。

 

以获取芯片工作模式、获取芯片目的IP地址为例,实现如下函数:

 

/*获取芯片工作模式*/
void Get_RJ45_Chip_Work_Mode(uint16_t delay_ms)
{
    Enable_RJ45_Config_Mode();
    Enable_And_Clear_Data_Packet();
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[0] = 0x57 ;
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[1] = 0xab ;
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[2] = 0x60 ;
    wifi_uart_write_data( RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer, 3);
    Delay_ms(delay_ms);
    Deice_Para_Handledef.bNetMode = RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer[0];
}

/*获取芯片目的IP地址*/
void Get_RJ45_Chip_Gobal_Ipaddr(uint16_t delay_ms)
{
    Enable_RJ45_Config_Mode();
    Enable_And_Clear_Data_Packet();
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[0] = 0x57 ;
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[1] = 0xab ;
    RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer[2] = 0x65 ;
    wifi_uart_write_data( RJ45r_Handler.RJ45TxBuffer, 3);
    Delay_ms(delay_ms);
    Deice_Para_Handledef.gDesIP[0] = RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer[0] ;
    Deice_Para_Handledef.gDesIP[1] = RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer[1] ;
    Deice_Para_Handledef.gDesIP[2] = RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer[2] ;
    Deice_Para_Handledef.gDesIP[3] = RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer[3] ;
}

 

与写命令操作一样,在调用如上读指令前,先要将配置引脚拉低,然后开启DMA接收,接下来按照通信协议要求将对应的格式填入到发送Buffer,然后延时一段时间,直接查看串口缓存区对应数据即可,但是如上写法并不严谨,更严谨的做法是是否判断串口一共回复了多少个字节,然后对每个字节进行校验,如果正确才获取,这里先不考虑优化问题,先保证能用即可,其它读指令函数也是差不多的逻辑,由于篇幅有限,这里就不贴出来了。

 

3.3、初始化函数及与服务器通信过程实现

初始化部分分为配置参数和获取参数两部分,这里我配置的服务器IP和端口号是移动OneNet的,分别实现如下

 

/*配置RJ45模块参数*/
uint8_t Config_RJ45_Module_Para(void)
{
    uint8_t ret = 1;
    Enable_RJ45_Config_Mode();
    Deice_Para_Config_Handledef.bNetMode = 0x01 ;
    ret = RJ45_Set_Mode(Deice_Para_Config_Handledef.bNetMode, 300);
    if(ret != 0)
        return 1;
    Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[0] = 0xB7 ; //180
    Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[1] = 0xE6 ; //230
    Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[2] = 0x28 ; //40
    Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[3] = 0x21 ; //33
    ret = Set_Module_Gobal_Ipaddr(Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[0],  \
    Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[1], Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[2], \
    Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[3], 300);
    if(ret != 0)
        return 2;
    Deice_Para_Config_Handledef.gNetPort = 80 ;  //80
    ret = Set_Module_Gobal_Port_Number(Deice_Para_Config_Handledef.gNetPort, 300);
    if(ret != 0)
        return 3;
    ret = Update_Config_Para_To_EEPROM(300);
    if(ret != 0)
        return 4;
    ret = Runing_Config_Para_To_EEPROM(300);
    if(ret != 0)
        return 5;
    printf("配置RJ45模块参数如下:\n");
    printf("1.配置RJ45模块工作模式:%d\n",Deice_Para_Config_Handledef.bNetMode);
    printf("2.配置RJ45模块目的IP地址:%d.%d.%d.%d\n",Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[0], \
    Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[1],Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[2],
    Deice_Para_Config_Handledef.gDesIP[3]);
    printf("3.配置RJ45模块端口号:%d\n",Deice_Para_Config_Handledef.gNetPort);
    return 0 ;
}

/*获取RJ45模块参数*/
uint8_t Get_RJ45_Module_Config_Para(void)
{
  printf("读取RJ45模块配置参数如下:\n");
 /*读取芯片工作模式*/
  Get_RJ45_Chip_Work_Mode(300);
  printf("1.读取芯片工作模式:%d\n",Deice_Para_Handledef.bNetMode);
  /*读取芯片目的IP地址*/
  Get_RJ45_Chip_Gobal_Ipaddr(300);
  printf("2.读取目的IP地址:%d.%d.%d.%d\n", Deice_Para_Handledef.gDesIP[0], Deice_Para_Handledef.gDesIP[1], \
               Deice_Para_Handledef.gDesIP[2], Deice_Para_Handledef.gDesIP[3]);
  /*读取芯片目的端口号*/
  Get_RJ45_Chip_Gobal_Port_Number(300);
  printf("3.读取芯片目的端口号:%d\n", Deice_Para_Handledef.gNetPort);
  /*读取芯片Mac地址*/
  Get_RJ45_Chip_Mac_Addr(300);
  printf("4.读取芯片Mac地址:%d.%d.%d.%d\n", Deice_Para_Handledef.bMacAddr[0], Deice_Para_Handledef.bMacAddr[1], \
               Deice_Para_Handledef.bMacAddr[2], Deice_Para_Handledef.bMacAddr[3]);
  return 0 ;
}

在配置完毕以后获取模块配置参数,如果获取到的模块配置参数正确,接下来在网口连接正确的情况下即可以进入数据透传模式,就是直接和服务器打交道了,实现如下:

/*进入数据透传模式*/
uint8_t Enter_Data_Penetrate_Mode(void)
{
 /*失能配置模式*/
 Disable_RJ45_Config_Mode();
 /*使能DMA,清除数据包*/
 Enable_And_Clear_Data_Packet();
 /*开启空闲中断,此时接收的是TCP/IP协议收发的数据*/
  __HAL_UART_ENABLE_IT(UART_PORT, UART_IT_IDLE);
 Deice_Para_Config_Handledef.dataMode = 1 ;
 return 0 ;
}

 

首先需要将配置引脚拉高,然后使能DMA,开启空闲中断,然后在中断服务函数处编写空闲中断处理逻辑:

 

/**
  * @brief This function handles USART3 global interrupt.
  */
void USART3_IRQHandler(void)
{
    /* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 0 */
    if(RESET != __HAL_UART_GET_FLAG(&huart3, UART_FLAG_IDLE))
    {
        __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart3);
        HAL_UART_DMAStop(&huart3);
        //如果支持RTOS,则数据接收完毕时发送信号量,否则发一个全局变量标志位
        #ifdef CMSIS_RTOS_SUPPORT
        osSemaphoreRelease(reciver_rj45_sem);
        #else
        RJ45r_Handler.BufferReady = 1 ;
        #endif
    }

    /* USER CODE END USART3_IRQn 0 */
    HAL_UART_IRQHandler(&huart3);
    /* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 1 */

    /* USER CODE END USART3_IRQn 1 */
}

 

当串口触发了空闲中断,则表示一包数据已经接收完了,这时候就可以将整包数据获取出来,处理获取数据的逻辑在main函数的while循环中实现:

 

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
    /* USER CODE BEGIN 1 */

    /* USER CODE END 1 */

    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init();

    /* USER CODE BEGIN Init */

    /* USER CODE END Init */

    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();

    /* USER CODE BEGIN SysInit */

    /* USER CODE END SysInit */

    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();
    MX_DMA_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    MX_USART3_UART_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    printf("RJ45 dEMO\n");
    /*配置模块参数*/
    Config_RJ45_Module_Para();
    printf("\r\n");
    Read_Config_Para:
    /*获取RJ45模块参数*/
    Get_RJ45_Module_Config_Para();
    /*进入数据透传模式*/
    Enter_Data_Penetrate_Mode();
    /* USER CODE END 2 */

    /* Infinite loop */
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */

        /* USER CODE BEGIN 3 */
        /*1.检查与远端服务器的连接状况,返回1表示已连接服务器*/
        Deice_Para_Handledef.tcp_status = Check_TCP_Status();

        if(1 == Deice_Para_Handledef.tcp_status)
        {
            if(Count_LED_Timer > 500)
            {
                Count_LED_Timer = 0 ;
                HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
            }
        }
        else
        {
            if(Count_LED_Timer > 500)
            {
                Count_LED_Timer = 0 ;
                HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
            }
        }

        /*2.每1s透传一次数据给服务器*/
        if(Count_Timer >= 10000)
        {
            Count_Timer = 0 ;
            printf("透传数据:\n%s\n", post_http_data);

            if(1 == Deice_Para_Handledef.tcp_status)
            {
                RJ45_Send_NetWork_Penetrate_Data(post_http_data);
                printf("服务器已连接,发送成功!\n");
            }
            else
            {
                printf("服务器未连接,发送失败!\n");
            }
        }

        /*3.接收服务器下发的数据*/
        if(RJ45r_Handler.BufferReady)
        {
            RJ45r_Handler.BufferReady = 0 ;
            printf("接收网络数据:\n%s\n", RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer);
            /*退出透传模式*/
            //Quit_Data_Penetrate_Mode();
            //goto Read_Config_Para ;
            memset(RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer, 0, RJ45_RXBUFFER_SIZE);
            HAL_UART_Receive_DMA(UART_PORT, RJ45r_Handler.RJ45RxBuffer, RJ45_RXBUFFER_SIZE);
        }
    }

    /* USER CODE END 3 */
}

 

通过自己的服务器发送测试协议进行测试,由于这是我私人创建的设备,所以就不将设备ID和api-key公布出来了,结果如下:

 

 

之前写过类似的文章,参考如下即可:

 

ESP8266实战贴:使用HTTP POST请求上传数据到公有云OneNet

 

 

 

上传数据流展示:

 

 

4、项目开源地址

本节代码已同步到码云的代码仓库中,获取方法如下:

 

 

码云仓库:

https://gitee.com/morixinguan/bear-pi/tree/master/24.RJ45_ETH-1

 

获取项目方法:

git clone https://gitee.com/morixinguan/bear-pi.git

 

我还将之前做的一些项目以及练习例程在近期内全部上传完毕,与大家一起分享交流,如果有任何问题或者对该项目感兴趣,欢迎加我微信:morixinguan一起交流学习。