一、环境介绍
MCU: STM32F103ZET6
网卡: ENC28J60
协议栈: UIP
开发软件: Keil5
二、功能介绍完整项目源码下载链接：https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18617694
STM32控制ENC28J60+UIP协议栈创建TCP服务器(WEB服务器)，支持浏览器访问完成数据传输。 浏览器可以实时显示温度、时间、可以控制STM32开发板上的LED灯、蜂鸣器。
三、 ENC28J60芯片介绍
ENC28J60 是带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网 控制器。它可作为任何配备有 SPI 的控制器的以太网接口。ENC28J60 符合 IEEE 802.3 的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。 它还提供了一个内部 DMA 模块， 以实现快速数据吞吐和硬件支持的 IP 校验和计算。 与主控制器的通信通过两个中断引脚和 SPI 实现，数据传输速率高达 10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接 LED，进行网络活动状态指示。ENC28J60 总共只有 28 脚，提供 QFN/TF。
ENC28J60 的主要特点如下：
- 兼容 IEEE802.3 协议的以太网控制器
- 集成 MAC 和 10 BASE-T 物理层
- 支持全双工和半双工模式
- 数据冲突时可编程自动重发
- SPI 接口速度可达 10Mbps
- 8K 数据接收和发送双端口 RAM
- 提供快速数据移动的内部 DMA 控制器
- 可配置的接收和发送缓冲区大小
- 两个可编程 LED 输出
- 带7个中断源的两个中断引脚
- TTL 电平输入
- 提供多种封装：SOIC/SSOP/SPDIP/QFN 等。
ENC28J60 由七个主要功能模块组成：
1） SPI 接口，充当主控制器和 ENC28J60 之间通信通道。
2） 控制寄存器，用于控制和监视 ENC28J60。
3） 双端口 RAM 缓冲器，用于接收和发送数据包。
4） 判优器，当 DMA、发送和接收模块发出请求时对 RAM 缓冲器的访问进行控制。
5） 总线接口，对通过 SPI 接收的数据和命令进行解析。
6） MAC(Medium Access Control)模块，实现符合 IEEE 802.3 标准的 MAC 逻辑。
7） PHY(物理层)模块，对双绞线上的模拟数据进行编码和译码。
ENC28J60 还包括其他支持模块，诸如振荡器、片内稳压器、电平变换器（提供可以接受 5V 电压的 I/O 引脚）和系统控制逻辑。
四、UIP 简介
uIP 由瑞典计算机科学学院(网络嵌入式系统小组)的Adam Dunkels 开发。其源代码由C 语 言编写，并完全公开，uIP 的最新版本是 1.0 版本。 uIP 协议栈去掉了完整的 TCP/IP 中不常用的功能，简化了通讯流程，但保留了网络通信 必须使用的协议，设计重点放在了 IP/TCP/ICMP/UDP/ARP 这些网络层和传输层协议上，保证 了其代码的通用性和结构的稳定性。
官网：https://github.com/adamdunkels/uip
由于 uIP 协议栈专门为嵌入式系统而设计，因此还具有如下优越功能：
1） 代码非常少，其协议栈代码不到 6K，很方便阅读和移植。
2） 占用的内存数非常少，RAM 占用仅几百字节。
3） 其硬件处理层、协议栈层和应用层共用一个全局缓存区，不存在数据的拷贝，且发送 和接收都是依靠这个缓存区，极大的节省空间和时间。
4） 支持多个主动连接和被动连接并发。
5） 其源代码中提供一套实例程序：web 服务器，web 客户端，电子邮件发送程序(SMTP 客 户端)，Telnet 服务器， DNS 主机名解析程序等。通用性强，移植起来基本不用修改就可以通过。
6） 对数据的处理采用轮循机制，不需要操作系统的支持。 由于 uIP 对资源的需求少和移植容易，大部分的 8 位微控制器都使用过uIP 协议栈, 而且很多的著名的嵌入式产品和项目(如卫星，Cisco 路由器，无线传感器网络)中都在使用 uIP 协议栈。 uIP 相当于一个代码库，通过一系列的函数实现与底层硬件和高层应用程序的通讯，对于 整个系统来说它内部的协议组是透明的，从而增加了协议的通用性。
uIP 提供的接口函数有：
1．初始化 uIP 协议栈：uip_init()
2．处理输入包：uip_input()
3．处理周期计时事件：uip_periodic()
4．开始监听端口：uip_listen()
5．连接到远程主机：uip_connect()
6．接收到连接请求：uip_connected()
7．主动关闭连接：uip_close()
8．连接被关闭：uip_closed()
9．发出去的数据被应答：uip_acked()
10．在当前连接发送数据：uip_send()
11．在当前连接上收到新的数据：uip_newdata()
12．告诉对方要停止连接：uip_stop()
13．连接被意外终止：uip_aborted()
五、核心代码 5.1 main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include
#include
#include "enc28j60.h"
#include "time.h"
#include "uip.h"
#include "uip_arp.h"
#include "tapdev.h"
#include "timer.h"
#include "uip-conf.h"
#include "httpd.h"
#include "ds18b20.h"
#include "rtc.h"
void uip_EventPoll(void); //事件处理函数
#define UIP_BUF ((struct uip_eth_hdr *)&uip_buf[0])
/*
当Uip接收到Uip接收到底层传递的数据,将接收到的数据通过调用http_appcall(),传递给Webserver处理，
再通过handle_connection(）先后调用handle_input(）函数和handle_output()函数
handle_input(）主要作用是分析http数据流：得到请求的路径、解析出请求的文件名称。
然后调用函数handle_output进行查找对应文件，进行发送到浏览器，完成交互。
注意：浏览器最好使用谷歌浏览器，否则会导致访问失败!
*/
int main()
{
u8 key;
u32 tcnt=0;
uip_ipaddr_t ipaddr; //保存IP地址信息
BeepInit(); //蜂鸣器初始化
LedInit(); //LED灯初始化
UsartInit(USART1,72,115200);
KeyInit(); //按键初始化
TimerInit(TIM6,72,10000); //定时器初始化，
DS18B20_Init();
RTC_Init();
SET_RTC_TIME(2019,5,24,10,58,20);
printf("串口工作正常!\r\n");
while(tapdev_init()) //初始化ENC28J60错误
{
printf("ENC28J60 Init Error!\r\n");
Delay72M_Ms(500);
}
printf("ENC28J60 初始化成功!\r\n");
uip_init(); //uIP初始化
uip_ipaddr(ipaddr, 192,168,1,89); //填充开发板IP地址
uip_sethostaddr(ipaddr); //设置开发板IP地址
uip_ipaddr(ipaddr, 192,168,1,1); //填充开发板网关地址
uip_setdraddr(ipaddr); //设置开发板网关IP地址(其实就是你路由器的IP地址)
uip_ipaddr(ipaddr, 255,255,255,0); //填充开发板网络掩码
uip_setnetmask(ipaddr); //填充开发板网络掩码
httpd_init(); //创建WEB服务器，设置监听端口
while(1)
{
uip_EventPoll(); //轮询方式处理处理网络数据
}
}
/*
函数功能：uip事件处理函数，需要将该函数插入用户主循环,循环调用
*/
void uip_EventPoll(void)
{
u8 i;
static struct timer arp_timer; //定义定时器
static u8 timer_ok=0;
if(timer_ok==0)//仅初始化一次
{
timer_ok = 1;
timer_set(&arp_timer,CLOCK_SECOND*10); //创建1个10秒的定时器
}
uip_len=tapdev_read(); //从网络设备读取一个IP包,得到数据长度.uip_len在uip.c中定义
if(uip_len>0) //有数据
{
//处理IP数据包(只有校验通过的IP包才会被接收)
if(UIP_BUF->type == htons(UIP_ETHTYPE_IP))//是否是IP包?
{
uip_arp_ipin(); //去除以太网头结构，更新ARP表
uip_input(); //IP包处理
//当上面的函数执行后，如果需要发送数据，则全局变量 uip_len > 0
//需要发送的数据在uip_buf, 长度是uip_len (这是2个全局变量)
if(uip_len>0)//需要回应数据
{
uip_arp_out();//加以太网头结构，在主动连接时可能要构造ARP请求
tapdev_send();//发送数据到以太网
}
} else if (UIP_BUF->type==htons(UIP_ETHTYPE_ARP))//处理arp报文,是否是ARP请求包?
{
uip_arp_arpin();
//当上面的函数执行后，如果需要发送数据，则全局变量uip_len>0
//需要发送的数据在uip_buf, 长度是uip_len(这是2个全局变量)
if(uip_len>0)tapdev_send();//需要发送数据,则通过tapdev_send发送
}
}
//轮流处理每个TCP连接, UIP_CONNS缺省是40个
for(i=0; i0
//需要发送的数据在uip_buf, 长度是uip_len (这是2个全局变量)
if(uip_len>0)
{
uip_arp_out();//加以太网头结构，在主动连接时可能要构造ARP请求
tapdev_send();//发送数据到以太网
}
}
//每隔10秒调用1次ARP定时器函数 用于定期ARP处理,ARP表10秒更新一次，旧的条目会被抛弃
if(timer_expired(&arp_timer))
{
timer_reset(&arp_timer);
uip_arp_timer();
}
}
#include "delay.h"
#include
#include "enc28j60.h"
/*
以下是ENC28J60驱动移植接口：
MISO--->PA6----主机输入
MOSI--->PA7----主机输出
SCLK--->PA5----时钟信号
CS----->PA4----片选
RESET-->PG15---复位
*/
#define ENC28J60_CS PAout(4) //ENC28J60片选信号
#define ENC28J60_RST PGout(15) //ENC28J60复位信号
#define ENC28J60_MOSI PAout(7) //输出
#define ENC28J60_MISO PAin(6) //输入
#define ENC28J60_SCLK PAout(5) //时钟线
static u8 ENC28J60BANK;
static u32 NextPacketPtr;
/*
函数功能：底层SPI接口收发一个字节
说 明：模拟SPI时序，ENC28J60时钟线空闲电平为低电平，在第一个下降沿采集数据
*/
u8 ENC28J60_SPI_ReadWriteOneByte(u8 tx_data)
{
u16 cnt=0;
while((SPI1->SR&1DR=tx_data; //发送一个byte
cnt=0;
while((SPI1->SR&1DR; //返回收到的数据
}
/*
函数功能：复位ENC28J60，包括SPI初始化/IO初始化等
MISO--->PA6----主机输入
MOSI--->PA7----主机输出
SCLK--->PA5----时钟信号
CS----->PA4----片选
RESET-->PG15---复位
*/
void ENC28J60_Reset(void)
{
/*开启时钟*/
RCC->APB2ENR|=1ODR|=0XFCR1|=0>8);
// do bank 3 stuff
// write MAC address
// NOTE: MAC address in ENC28J60 is byte-backward
//设置MAC地址
ENC28J60_Write(MAADR5,macaddr[0]);
ENC28J60_Write(MAADR4,macaddr[1]);
ENC28J60_Write(MAADR3,macaddr[2]);
ENC28J60_Write(MAADR2,macaddr[3]);
ENC28J60_Write(MAADR1,macaddr[4]);
ENC28J60_Write(MAADR0,macaddr[5]);
//配置PHY为全双工 LEDB为拉电流
ENC28J60_PHY_Write(PHCON1,PHCON1_PDPXMD);
// no loopback of transmitted frames 禁止环回
//HDLDIS：PHY 半双工环回禁止位
//当PHCON1.PDPXMD = 1 或PHCON1.PLOOPBK = 1 时：
//此位可被忽略。
//当PHCON1.PDPXMD = 0 且PHCON1.PLOOPBK = 0 时：
//1 = 要发送的数据仅通过双绞线接口发出
//0 = 要发送的数据会环回到MAC 并通过双绞线接口发出
ENC28J60_PHY_Write(PHCON2,PHCON2_HDLDIS);
// switch to bank 0
//ECON1 寄存器
//寄存器3-1 所示为ECON1 寄存器，它用于控制
//ENC28J60 的主要功能。 ECON1 中包含接收使能、发
//送请求、DMA 控制和存储区选择位。
ENC28J60_Set_Bank(ECON1);
// enable interrutps
//EIE： 以太网中断允许寄存器
//bit 7 INTIE： 全局INT 中断允许位
//1 = 允许中断事件驱动INT 引脚
//0 = 禁止所有INT 引脚的活动（引脚始终被驱动为高电平）
//bit 6 PKTIE： 接收数据包待处理中断允许位
//1 = 允许接收数据包待处理中断
//0 = 禁止接收数据包待处理中断
ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,EIE,EIE_INTIE|EIE_PKTIE);
// enable packet reception
//bit 2 RXEN：接收使能位
//1 = 通过当前过滤器的数据包将被写入接收缓冲器
//0 = 忽略所有接收的数据包
ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1,ECON1_RXEN);
if(ENC28J60_Read(MAADR5)== macaddr[0])return 0;//初始化成功
else return 1;
}
/*
函数功能：读取EREVID
参 数：
*/
u8 ENC28J60_Get_EREVID(void)
{
//在EREVID 内也存储了版本信息。 EREVID 是一个只读控
//制寄存器，包含一个5 位标识符，用来标识器件特定硅片
//的版本号
return ENC28J60_Read(EREVID);
}
/*
函数功能：通过ENC28J60发送数据包到网络
参 数：
len :数据包大小
packet:数据包
*/
void ENC28J60_Packet_Send(u32 len,u8* packet)
{
//设置发送缓冲区地址写指针入口
ENC28J60_Write(EWRPTL,TXSTART_INIT&0xFF);
ENC28J60_Write(EWRPTH,TXSTART_INIT>>8);
//设置TXND指针，以对应给定的数据包大小
ENC28J60_Write(ETXNDL,(TXSTART_INIT+len)&0xFF);
ENC28J60_Write(ETXNDH,(TXSTART_INIT+len)>>8);
//写每包控制字节（0x00表示使用macon3的设置）
ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM,0,0x00);
//复制数据包到发送缓冲区
//printf("len:%d\r\n",len); //监视发送数据长度
ENC28J60_Write_Buf(len,packet);
//发送数据到网络
ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1,ECON1_TXRTS);
//复位发送逻辑的问题。参见Rev. B4 Silicon Errata point 12.
if((ENC28J60_Read(EIR)&EIR_TXERIF))ENC28J60_Write_Op(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR,ECON1,ECON1_TXRTS);
}
/*
函数功能：从网络获取一个数据包内容
函数参数：
maxlen:数据包最大允许接收长度
packet:数据包缓存区
返 回 值：收到的数据包长度(字节)
*/
u32 ENC28J60_Packet_Receive(u32 maxlen,u8* packet)
{
u32 rxstat;
u32 len;
if(ENC28J60_Read(EPKTCNT)==0)return 0; //是否收到数据包?
//设置接收缓冲器读指针
ENC28J60_Write(ERDPTL,(NextPacketPtr));
ENC28J60_Write(ERDPTH,(NextPacketPtr)>>8);
// 读下一个包的指针
NextPacketPtr=ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_BUF_MEM,0);
NextPacketPtr|=ENC28J60_Read_Op(ENC28J60_READ_BUF_MEM,0)data=(char*)data_404_html;
file->len = sizeof(data_404_html);
return 0;
}
else if(strstr(name,"/test?data=off1"))
{
file->data=(char*)led1_on;
file->len = strlen(led1_on);
LED1=1;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=on1"))
{
file->data=(char*)led1_off;
file->len = strlen(led1_off);
LED1=0;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=off2"))
{
file->data=(char*)led1_on;
file->len = strlen(led1_on);
LED2=1;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=on2"))
{
file->data=(char*)led1_off;
file->len = strlen(led1_off);
LED2=0;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=off3"))
{
file->data=(char*)led1_on;
file->len = strlen(led1_on);
LED3=1;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=on3"))
{
file->data=(char*)led1_off;
file->len = strlen(led1_off);
LED3=0;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=off4"))
{
file->data=(char*)led1_on;
file->len = strlen(led1_on);
LED4=1;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=on4"))
{
file->data=(char*)led1_off;
file->len = strlen(led1_off);
LED4=0;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=off5"))
{
file->data=(char*)led1_on;
file->len = strlen(led1_on);
BEEP=0;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=on5"))
{
file->data=(char*)led1_off;
file->len = strlen(led1_off);
BEEP=1;
return 1;
}
else if(strstr(name,"/test?data=temp"))
{
/*读取温度信息*/
ds18b20_T=DS18B20_Get_Temp();
ds18b20_intT = ds18b20_T >> 4; //分离出温度值整数部分
ds18b20_decT = ds18b20_T & 0xF; //分离出温度值小数部分
//printf("%d-%d-%d %d:%d:%d\r\n",rtc_time.year,rtc_time.mon,rtc_time.day,rtc_time.hour,rtc_time.min,rtc_time.sec);
sprintf(ds18b20_temp,"%d.%d&%d-%d-%d %d:%d:%d",ds18b20_intT,ds18b20_decT,rtc_time.year,rtc_time.mon,rtc_time.day,rtc_time.hour,rtc_time.min,rtc_time.sec);
file->data=(char*)ds18b20_temp;
file->len = strlen(ds18b20_temp);
return 1;
}
return 0;
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/
void
httpd_fs_init(void)
{
#if HTTPD_FS_STATISTICS
u16_t i;
for(i = 0; i < HTTPD_FS_NUMFILES; i++) {
count[i] = 0;
}
#endif /* HTTPD_FS_STATISTICS */
}
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/
#if HTTPD_FS_STATISTICS
u16_t httpd_fs_count
(char *name)
{
struct httpd_fsdata_file_noconst *f;
u16_t i;
i = 0;
for(f = (struct httpd_fsdata_file_noconst *)HTTPD_FS_ROOT;
f != NULL;
f = (struct httpd_fsdata_file_noconst *)f->next) {
if(httpd_fs_strcmp(name, f->name) == 0) {
return count[i];
}
++i;
}
return 0;
}
#endif /* HTTPD_FS_STATISTICS */
/*-----------------------------------------------------------------------------------*/
