GD32F470+CH395Q+DHCP+TCP

发布于:2025-05-09 ⋅ 阅读:(20) ⋅ 点赞:(0)

tcp_client配置 

第一步:资料下载

以太网协议栈芯片 CH395 - 南京沁恒微电子股份有限公司

第二步:准备工程

(1) 首先准备一个编译无报错、可以正常打印和延时的工程文件,官方例程采用STM32F1芯片,但本文采用GD32F470芯片

(2)将例程代码中的PUB文件夹加入,keil工程添加CH395CMD.c文件和CH395SPI_HW.c文件

(3)将例程代码中的main.c内容全部加入到自己的main.c文件中,如果觉得函数较多,可以自己放置到CH398CMD.c函数中

(4)例程代码使用SPI_DMA,看个人需要,使用则配置,不使用则屏蔽

(5)此时编译有很多错误,继续下一步

第三步:引脚配置

ch395Q支持SPI和串口通信,本文采用SPI通信,我们需要配置6个GPIO口,分别如下

一、SPI通信基础引脚

  1. CS(片选引脚,配置为输出模式,软件片选,不用复用)
    • 功能:用于使能CH395的SPI通信,低电平有效。
    • 配置:需连接到STM32的GPIO引脚,并在代码中控制其电平12
  2. SCK(时钟引脚)
    • 功能:提供SPI通信的时钟信号,由主设备(如STM32)控制。
    • 配置:需连接到STM32的SPI外设时钟线(如SPI1_SCK),并设置时钟频率(如36MHz)13
  3. MOSI(主出从入引脚)
    • 功能:主设备向CH395发送数据。
    • 配置:需连接到STM32的SPI外设MOSI线(如SPI1_MOSI)
  4. MISO(主入从出引脚)
    • 功能:CH395向主设备返回数据。
    • 配置:需连接到STM32的SPI外设MISO线(如SPI1_MISO)

二、辅助控制引脚

  1. INT(中断引脚,配置为输入模式)
    • 功能:用于CH395通知主设备事件(如数据接收完成、错误状态)。
    • 配置:需连接到STM32的外部中断引脚(如PA0),并设置为输入模式,同时启用中断服务程序14
  2. RST(复位引脚,配置为输出模式)
    • 功能:硬件复位CH395,低电平有效。
    • 配置:需连接到STM32的GPIO引脚,初始化时拉低再拉高以完成复位
CH395_PORT_INIT();//SPI初始化
CH395_GPIO_INIT();//RST和INT引脚初始化
CH395Reset();//修改RST对应引脚
xCH395CmdStart();//修改CS对应引脚,CMD_START_HANDEL();可以删除,无作用
xEndCH395Cmd();//修改CS对应引脚,CMD_END_HANDEL();可以删除,无作用
#define Query395Interrupt() gpio_input_bit_get(GPIOC, GPIO_PIN_13)//修改为INT引脚

第四步:延时函数配置

例程代码使用debug.c文件中配置的延时函数,本文采用自定义函数,或者直接全文替换 

void Delay_Us(uint32_t us)
{
    us *= 168;  // 72MHz下1us≈72个周期(每条循环指令约3周期)
    while (us--) {
        __NOP();  // 内联汇编NOP指令 
    }
}

void Delay_Ms(uint32_t ms)
{
	delay_1ms(ms);
}

第五步:编译

此处编译后肯定会多处报错,比如UINT8没有定义,stm32f10x_dma.h文件找不到等等,这些都是正常的,按照自己的经验进行修改即可,直到编译无警告,无报错

第六步:ip修改

InitCH395InfParam() 

/* CH395 Related definition */
const uint8_t CH395IPAddr[4] = {192, 168, 1, 101}; /* CH395 IP  */
const uint8_t CH395GWIPAddr[4] = {192, 168, 1, 1}; /* CH395 gateway */
const uint8_t CH395IPMask[4] = {255, 255, 255, 0}; /* CH395 mask */

/* Socket definitions */
const uint8_t Socket0DesIP[4] = {192, 168, 1, 123}; /* Destination IP address for Socket 0 */
const uint16_t Socket0DesPort = 1000;               /* Destination port for Socket 0 */
const uint16_t Socket0SourPort = 5000;              /* Source port for Socket 0 */

第七步:查看保活机制

keeplive_set()

#define DEF_KEEP_LIVE_IDLE (15 * 1000)   /* Idle time */
#define DEF_KEEP_LIVE_PERIOD (20 * 1000) /* Send a KEEPALIVE packet every 20 seconds */
#define DEF_KEEP_LIVE_CNT 200            /* Number of retry attempts */

DEF_KEEP_LIVE_IDLE:空闲时间,可能指的是在TCP连接建立后,如果在15秒内没有数据传输,则开始发送保活包。这与TCP的保活机制中的空闲时间类似,用于确定何时开始检测连接是否有效。
DEF_KEEP_LIVE_PERIOD:每隔20秒发送一次保活包。这个参数可能控制保活包的发送频率,确保在空闲期间定期检测连接状态。
DEF_KEEP_LIVE_CNT:重试次数200次。当保活包发送后未收到响应时,会进行重试,这个参数指定最大重试次数,超过后认为连接已断开。
  • 保活机制主要用于维持TCP连接的活跃状态,防止因网络中断或空闲导致连接被中间设备(如路由器、防火墙)主动断开
  • 应对网络环境不稳定:在工业控制、远程监控等场景中,网络可能因电磁干扰、信号衰减等问题出现瞬时中断。保活机制通过周期性发送心跳包(空数据包),可快速检测链路异常并触发重连,避免数据丢失。
  • 支持物联网长连接需求:CH395常用于MQTT、HTTP长连接等物联网协议,需保持设备与服务器持续通信。若长时间无数据传输,服务器或网关可能关闭连接,保活包能维持连接有效性

第八步:全局中断

 CH395GlobalInterrupt  --》  GINT_STAT_SOCK0

针对一个TCP连接,主要有以下几个中断

void CH395SocketInterrupt(uint8_t sockindex)
{
    sock_int_status[sockindex] |= CH395CMDGetSocketInt(sockindex); /* Gets the socket interrupt status */

    if (sock_int_status[sockindex] & SINT_STAT_RECV) /* Receive interruption */
    {
        //接收中断,接受到数据后会进来这里,但例程代码在Data_Loop函数中处理
        // Handle it in the main program
    }
    if (sock_int_status[sockindex] & SINT_STAT_SENDBUF_FREE) /* The send buffer is free and can continue writing data to be sent */
    {
        //发送缓冲区为空,可以发送数据,但例程代码在Data_Loop函数中处理
        // Handle it in the main program
    }
    if (sock_int_status[sockindex] & SINT_STAT_SEND_OK) /* Send completion interrupt */
    {
        //发送完成中断
        sock_int_status[sockindex] &= ~SINT_STAT_SEND_OK;
    }
    if (sock_int_status[sockindex] & SINT_STAT_CONNECT) /* The connection is interrupted, valid only in TCP mode */
    {
        //连接成功中断
        sock_int_status[sockindex] &= ~SINT_STAT_CONNECT;
        CH395CMDSetKeepLive(sockindex, 1); /* Enable the KEEPALIVE timer */
        LOG("SINT_STAT_CONNECT\r\n");
    }
    if (sock_int_status[sockindex] & SINT_STAT_DISCONNECT) /* Disconnect interrupt, valid only in TCP mode */
    {
        //断开连接中断
        sock_int_status[sockindex] &= ~SINT_STAT_DISCONNECT;
        LOG("SINT_STAT_DISCONNECT \r\n");
    }
    if (sock_int_status[sockindex] & SINT_STAT_TIM_OUT) /* Timeout interrupt, valid only in TCP mode */
    {
        //连接超时中断,比如服务器未打开
        sock_int_status[sockindex] &= ~SINT_STAT_TIM_OUT;
        LOG("SINT_STAT_TIM_OUT\r\n");
    }
}

Data_Loop函数,主要就是将接收到的数据发出去

第九步:测试

DHCP配置

第一步:加入DHCP相关变量

#define CH395_DHCP 1
UINT8 flag = 0; /* DHCP success flag */

第二步:增加DHCP中断处理

CH395GlobalInterrupt函数

    UINT16 i;
    UINT8 buf[20];
    if (init_status & GINT_STAT_DHCP)
    {
        #if CH395_DHCP
        i = CH395CMDGetDHCPStatus();

        if (i == 0)
        {
            flag = 1;
            CH395CMDGetIPInf(buf);

            printf("IP:%02d.%02d.%02d.%02d\n", (UINT16)buf[0], (UINT16)buf[1], (UINT16)buf[2], (UINT16)buf[3]);
            printf("GWIP:%02d.%02d.%02d.%02d\n", (UINT16)buf[4], (UINT16)buf[5], (UINT16)buf[6], (UINT16)buf[7]);
            printf("Mask:%02d.%02d.%02d.%02d\n", (UINT16)buf[8], (UINT16)buf[9], (UINT16)buf[10], (UINT16)buf[11]);
            printf("DNS1:%02d.%02d.%02d.%02d\n", (UINT16)buf[12], (UINT16)buf[13], (UINT16)buf[14], (UINT16)buf[15]);
            printf("DNS2:%02d.%02d.%02d.%02d\n", (UINT16)buf[16], (UINT16)buf[17], (UINT16)buf[18], (UINT16)buf[19]);
        }
        #endif
    }

第三步:取消ip,gw,mask初始化

CH395Init函数

#if !CH395_DHCP                             /* If DHCP is enabled, the IP, gateway, and subnet mask do not need to be set */
    CH395CMDSetIPAddr(CH395Inf.IPAddr);     /* Set the CH395's IP address */
    CH395CMDSetGWIPAddr(CH395Inf.GWIPAddr); /* Set the gateway address */
    CH395CMDSetMASKAddr(CH395Inf.MASKAddr); /* Set the subnet mask, default is 255.255.255.0 */
#endif

第四步:保活机制新增宏定义

#define KEEP_LIVE 1

main()函数
	#if KEEP_LIVE
	keeplive_set();
	#endif


CH395SocketInterrupt()函数
if (sock_int_status[sockindex] & SINT_STAT_CONNECT) /* The connection is interrupted, valid only in TCP mode */
    {
        sock_int_status[sockindex] &= ~SINT_STAT_CONNECT;
		#if KEEP_LIVE
			CH395CMDSetKeepLive(sockindex, 1); /* Enable the KEEPALIVE timer */
		#endif
        
        LOG("SINT_STAT_CONNECT\r\n");
    }

第五步:使能DHCP功能

#if CH395_DHCP
    printf("Start DHCP\n");
    i = CH395CMDDHCPEnable(1);
    mStopIfError(i);
#endif

CH395CMDDHCPEnable工作流程
1、调用CH395CMDDHCPEnable后,CH395会主动向局域网内的DHCP服务器发送请求,获取动态IP地址、子网掩码、网关等信息。
2、地址绑定,若DHCP服务器响应成功,CH395会将获取的IP地址自动绑定到其网络接口,无需用户手动设置。通过CH395CMDGetIPInf命令可查询当前分配的IP地址,验证是否绑定成功(在DHCP中断中实现)

第六步:改变tcp连接地方(DHCP分配成功后调用连接服务器函数)

int main(void)
{
    systick_config();
	
	CH395_PORT_INIT();//SPI初始化
    LOG("CH395EVT Test Demo\r\n");
    CH395_GPIO_INIT();//RST和INT引脚初始化
    CH395Reset();
    Delay_Ms(100);
    uint8_t i = CH395CMDGetVer();
    LOG("CH395VER : %2x\r\n", (uint16_t)i);

    InitCH395InfParam(); /* Initialize CH395Inf parameters */
    i = CH395Init();     /* Initialize the CH395 */
    mStopIfError(i);

	#if CH395_DHCP
    LOG("Start DHCP\n");
    i = CH395CMDDHCPEnable(1);
    mStopIfError(i);
	#endif

	#if KEEP_LIVE
	keeplive_set();
	#endif

    while (1)
    {                                              /* Wait for the CH395 Connect Ethernet*/
        if (CH395CMDGetPHYStatus() == PHY_DISCONN) /* Example Query whether the CH395 is connected */
        {
            Delay_Ms(200); /* If no, wait for 200MS and query again */
        }
        else
        {
            LOG("CH395 Connect Ethernet\r\n"); /*When the CH395 is connected to the Ethernet, an interruption occurs */
            break;
        }
    }
	#if !CH395_DHCP
	InitSocketParam(); /* Initialize socket related variables */
	CH395SocketInitOpen();
	#endif

    int preflag = 0;
    while (1)
    {
        if (Query395Interrupt() == 0)
        {
            CH395GlobalInterrupt();
        }
		#if !CH395_DHCP
		Data_Loop(0);
		#endif
		
		#if CH395_DHCP
		if (flag)
        {
            flag = 0;
            preflag = 1;
            InitSocketParam(); /* Initialize socket related variables */
			CH395SocketInitOpen();
        }
		if(preflag==1 &&flag==0)
		{
			Data_Loop(0);
		}
		#endif
    }
}

第七步:测试

观看下图可知,DHCP分配ip成功

调试心得 

(1)当服务器主动关闭连接时,会进入TIME_WAIT状态(持续2*MSL,默认约60秒),导致原端口暂时无法复用,如果服务器没有做端口复用这个功能,可能会出现这个现象

(2)运行例程发现触发GINT_STAT_PHY_CHANGE中断,产生原因:当PHY芯片检测到物理连接状态变化(如网线插入/拔出、网络断开/恢复)时触发,如果频繁误触发PHY中断,可能是电源噪声或物理连接不稳定导致PHY状态抖动。


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