STM32F103驅(qū)動(dòng)ENC28J60實(shí)現(xiàn)裸機(jī)TCP/UDP通信方案

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! k! j' k1 p' h1 {6 I8 R4 E來源于粉絲提問。
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這位朋友的項(xiàng)目中采用了STM32F103芯片和ENC28J60網(wǎng)絡(luò)適配器，通過SPI實(shí)現(xiàn)通信，目標(biāo)是開發(fā)不依賴OS的裸機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)TCP和UDP協(xié)議的支持。

1 {5 A; D$ A5 O先說結(jié)論：HAL庫不直接支持TCP/IP協(xié)議，因此需引入其他協(xié)議棧。
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問題 1：HAL庫是否支持TCP/IP？
0 F  Z" t" v8 ]+ {+ \! eSTM32的HAL庫本身不直接支持TCP/IP協(xié)議。HAL庫主要提供對(duì)STM32芯片外設(shè)（如GPIO、SPI、UART等）的基礎(chǔ)控制接口，而不包含任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)，因此無法直接用于TCP/IP通信。

; B( [! R/ y8 p% |HAL庫的職責(zé)在于硬件層面上提供一種通用的、方便的硬件訪問方法，但它并不涉及較高級(jí)別的通信協(xié)議，比如TCP/IP。
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問題 2：如果HAL不支持TCP/IP，那么用什么實(shí)現(xiàn)？
由于HAL庫不支持TCP/IP協(xié)議，您需要引入一個(gè)適用于裸機(jī)環(huán)境的TCP/IP協(xié)議棧。以下是幾種常用方法：
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) [* B; e" Y' q" c2 `2 ^8 Z* WlwIP（Lightweight IP）協(xié)議棧

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優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)成熟，文檔豐富，易于移植；開源，社區(qū)支持度高。

缺點(diǎn)：內(nèi)存占用相對(duì)較大（對(duì)于STM32F103的20KB SRAM需嚴(yán)格優(yōu)化），配置相對(duì)復(fù)雜。

簡介：lwIP是一款開源、輕量級(jí)的TCP/IP協(xié)議棧，設(shè)計(jì)專注于資源受限的嵌入式系統(tǒng)。它支持TCP、UDP、ICMP等基本協(xié)議，是很多嵌入式網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的首選。

適用性：lwIP可以在裸機(jī)模式下運(yùn)行，并且已經(jīng)被廣泛用于STM32平臺(tái)中。其架構(gòu)模塊化，允許選擇性的編譯和裁剪，使得它可以適應(yīng)STM32F103這種資源有限的芯片。

與ENC28J60適配：lwIP本身不直接支持ENC28J60，因此需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，將ENC28J60通過SPI接口接入到lwIP中。這需要在lwIP配置中定義ENC28J60的SPI驅(qū)動(dòng)，主要包括發(fā)送、接收、初始化等函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。
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: D0 R+ _7 _0 S! `9 ^2 JuIP協(xié)議棧

優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存占用極低，代碼量少，便于移植。

缺點(diǎn)：不支持多連接，協(xié)議實(shí)現(xiàn)較為簡化，性能較低，主要適用于低速率、單連接的簡單應(yīng)用。

簡介：uIP是由Adam Dunkels開發(fā)的極簡TCP/IP協(xié)議棧，專為低內(nèi)存的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目標(biāo)是在幾KB的RAM中實(shí)現(xiàn)基本的TCP/IP功能。

適用性：uIP的代碼量更小，占用的內(nèi)存和計(jì)算資源少，非常適合STM32F103這種RAM有限的環(huán)境。

與ENC28J60適配：由于uIP體積小巧，通常需要自行編寫與ENC28J60的驅(qū)動(dòng)接口代碼。

和lwIP類似，需要編寫ENC28J60的SPI驅(qū)動(dòng)層，實(shí)現(xiàn)uIP的接口。
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自定義輕量級(jí)TCP/IP協(xié)議棧

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優(yōu)點(diǎn)：極大地節(jié)省內(nèi)存和資源，簡化特定功能的實(shí)現(xiàn)。

缺點(diǎn)：開發(fā)周期長，維護(hù)困難，不適合較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信需求。

簡介：針對(duì)非常特殊的應(yīng)用場景，可以選擇編寫一個(gè)定制的、極簡TCP/IP協(xié)議棧，專注于特定的功能（例如僅支持UDP或僅支持單連接的TCP）。

適用性：在內(nèi)存極其緊張的情況下，可以手動(dòng)編寫僅包含所需功能的簡單協(xié)議棧。

與ENC28J60適配：這種方式需要完整的驅(qū)動(dòng)和協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)，并非通用方案，因此通常不建議初次嘗試網(wǎng)絡(luò)編程時(shí)使用。
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具體實(shí)現(xiàn)建議
+ A0 R+ @0 K7 m9 D8 ^推薦方法
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, Y# E- @& ~/ G  h, u基于STM32F103的資源限制，lwIP是較為合適的選擇，但需要對(duì)配置進(jìn)行裁剪，關(guān)閉不必要的功能（如DNS、DHCP等），以減小內(nèi)存占用。
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; |$ o- x; w" d: Z* V) Q同時(shí)，需自行實(shí)現(xiàn)ENC28J60的驅(qū)動(dòng)代碼，建立SPI接口通信，確保數(shù)據(jù)收發(fā)的效率和穩(wěn)定性。
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調(diào)試工具

在開發(fā)和調(diào)試過程中，“網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手”可以用于PC端測試下位機(jī)的TCP和UDP通信。

可以通過這種方式測試lwIP或uIP棧的通信穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)吞吐量，并確保下位機(jī)的響應(yīng)符合預(yù)期。
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