STM32 初级课程-以太网基础介绍2.pdf

STM32以太网初级课程旨在介绍STM32F4系列微控制器上的以太网功能。本课程将覆盖以太网外围设备的基本概念、特点、配置和使用。主要内容包括以太网外围设备的模块架构、MAC地址设置、地址过滤机制、物理层接口配置以及FIFO和DMA等关键组件的功能与操作。 让我们来了解STM32F4系列中的以太网外围设备的模块架构。以太网外围设备支持标准的IEEE 802.3 MAC协议，支持10/100 Mbps的数据传输速度，并能以半双工或全双工模式运行。它内建了2KB的接收（RX）FIFO和2KB的发送（TX）FIFO，用于缓冲进出的数据包。以太网外设还提供了一个硬件DMA控制器，以便高效地处理以太网数据传输。硬件DMA控制器允许外设在不需要CPU干预的情况下直接与系统内存交换数据，从而优化了数据传输过程，减轻了CPU的负担。 以太网外设的高级特性包括校验和卸载引擎，这是一个硬件功能，用于计算和验证以太网帧中的校验和字段，从而减轻了CPU的处理负担。此外，它还支持以太网唤醒事件和精确时间协议（PTP，即IEEE 1588），这使得网络设备能够实现精确的时间同步。另外，网络统计（MMC）模块允许收集和分析网络活动数据，这对于网络诊断和性能优化至关重要。 在MAC地址设置方面，STM32F4系列微控制器允许开发者通过软件配置MAC地址。MAC地址是一个可读写（R/W）的寄存器。开发者可以选择将MAC地址存储在EEPROM、FLASH或选项字节中。在局域网（LAN）应用中，可以设置任意的MAC地址。然而，在广域网（WAN）应用中，获取MAC地址可能需要通过IEEE或其他代理商来请求大量的MAC地址，或者使用那些已被所有者免费提供的MAC地址。 地址过滤是网络通信中的一个重要概念，它通过检查所有接收到的帧的目的地和源地址来工作。STM32F4系列的以太网外设支持多种地址过滤功能，包括单播地址过滤、组播地址过滤、广播地址过滤以及源地址过滤。此外，还支持单播地址过滤的哈希过滤功能和反向过滤操作，这使得网络通信更加安全和高效。 在物理层接口（PHY）方面，STM32F4系列的以太网外设支持MII（媒体独立接口）和RMII（简化媒体独立接口），并提供了内部MII环回功能和用于PHY配置的MDC/MDIO接口。MII和RMII接口的选择取决于外部PHY设备的类型和配置。 以太网的FIFO和DMA特性是提高数据传输效率的关键。FIFO（先进先出队列）是用于临时存储数据的缓冲区，而DMA（直接内存访问）则允许外设直接与系统内存交换数据，不需要CPU的干预。这在处理大量的网络数据时非常有用，能够提高系统的整体性能。 STM32F4系列微控制器的以太网外设具备丰富的功能和配置选项，能够满足各种复杂网络通信的需求。通过本次课程，我们将学会如何利用STM32F4系列微控制器的以太网特性来实现稳定和高效的网络连接。