LWIP
今天要談的不是LWIP協議棧的內容，只是簡單談談關於STM32F407快速使用LWIP做網絡通訊的一些經歷。
我是一個網絡小白，對網絡知識一竅不通，僅僅是知道有IP地址、網關這玩意，也從來沒有做過嵌入式網絡這塊內容，那么要如何在2周內實現網絡通訊呢，我要實現的功能很簡單，只有幾十字節的數據量，而且發送不頻繁，但是要做到隨時拔插網線，隨時連接網絡，網絡中斷能盡快連接。
首先，LWIP已經被廣泛應用，在網上有很多教程，我個人偏愛上淘寶找，因為在淘寶找對應的開發板，可以快速地驗證驅動程序是否能用。我使用的是原子哥的探索者開發板，正點原子的配套教程資料非常齊全，我學stm32也是一路跟着他們的教程走過來的，真心感謝正點原子對嵌入式教育的貢獻。這次的實驗是把開發板作為TCP的客戶端，直接把例程燒到對應的開發板上，非常完美地與服務器通訊了，驗證完畢，接下來不要急着去看程序，先去看人家錄制的教學視頻。第一次看視頻的時候，不急於求成，快速瀏覽一邊，知道個大致的框架，如果仔細的看每一個知識點，保證你中途就睡着了。看了第一遍視頻后，了解了整個硬件流程，就是STM32F407自帶了一個MAC介質層，具體是什么，我也不知道暫時也不用知道，只需要知道LWIP協議棧需要通過MAC層來讀取數據，而MAC層的數據是通過幾根線，用MII或者RMII協議來從PHY層讀取數據，PHY又是什么？同樣，不理會它，只要知道這次用的PHY芯片型號叫做LAN8720，聽起來這么牛逼的芯片當然要配置一下，這個芯片是通過2根線叫SMI接口與STM32通訊。再然后這個PHY層的數據就是從水晶頭（帶變壓器）那里得來的了。大致流程就是這樣。
整理了數據流向后，開始分模塊去學習，最開始程序是通過LWIP協議棧讀取，這個協議棧是瑞典計算機科學院(SICS)的Adam Dunkels 開發的一個小型開源的TCP/IP協議棧，驅動呢就是去人家官網下。然后LWIP怎么操作MAC層，這個是STM32的東西，自然是去ST官網下載MAC的驅動，而操作PHY是通過SMI接口的，這個國際通用的接口ST給出來的驅動有了。到這里用到的文件大致就清楚了。
接下來可以去看程序了，認真的再回去看視頻，仔細分析怎么移植這兩個驅動文件，不需要明白文件的內容，但必須得知道哪些文件是屬於哪個驅動的，這個可以慢慢品味兩三天了。了解驅動移植之后就從main函數開始跟蹤，去查看怎么實現LWIP和各種硬件的初始化，還有怎么發數據接收數據。
最后開始改造工程，原子哥的例程里，如果上電沒有插網線，程序就會死掉，先解決這個最大的問題，如圖1-1，這是源程序，初始化一直在死循環，所以把死循環去掉就好。
圖1-1
程序是不死了，但是初始化的過程好久啊，那得改一下官方驅動了，如圖1-2，把LAN8720初始化等待時間改小了，如圖1-3，把LWIP的DHCP等待時間改小了。
圖1-2
圖1-3
現在速度快了，但是還是不能上電后隨時插網線隨時上網，后來發現網上說的讀取LAN8720的BSR寄存器中的bit2位或者bit4位可以檢測網線，那都是鬼扯，我每個位都試過了，發現是bit1位叫jabber檢測才有用。通過檢測這個可以實現網線拔插的監控，如圖1-4是jabber位讀取函數。
圖1-4
可以正常檢測了，但發現連不上網，這個就一言難盡了，需要注意的是原子哥使用的是動態內存管理，有申請就要有釋放，可以把動態內存換為靜態的，但是要改的地方有點多，也就不想去搞它了，如圖1-5，把一直需要用的兩個內存申請放外面，不再釋放和申請，LWIP內核就初始化一次，因為重復初始化鬼知道它會鬧出什么事來，因為LWIP里面也有使用動態內存。
圖1-5
最后，tcp_client_open函數就是初始化成功后進去申請一個PCB塊的，斷網就要釋放PCB塊太麻煩了，所以我這里把這部分改成了靜態的。斷網之后其實只要重新申請一個PCB塊就能連接上，但是考慮到拔網線很長時間或者重置了路由器，PCB塊可能連接不上，所以斷網后直接退出tcp_client_open函數，重新進行初始化和DHCP獲取。因為我不懂DHCP和LWIP內核，所以經常重連失敗，最后瞎摸出幾個函數，如圖1-6。斷網后要斷開PCB塊的連接，停止DHCP，移除lwip_netif網卡。我也不知道是否正確，這是試出來沒有問題的，缺乏理論依據，治標不治本，到最后的最后要去學習一下網絡知識，深入學習LWIP內核才能把網絡通訊這塊靈活運用。
圖1-6
以上就是快速上手STM32F407的LWIP網絡通訊，首先能粗糙地運用，后面才會有信心去優化，去做得更好，不要一次就最求完美。有空的話就去圖書館看看原子哥推薦的那本書《嵌入式網絡那些事：LWIP協議深度剖析與實戰演練》作者朱升林。