STM32H723 FreeRTOS LAN8742

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前言

本项目基于 FreeRTOS，在 STM32H723 平台上实现了以太网通信功能。为此，我从 CubeMX 工程配置入手，完整梳理了从代码生成、网络连通性测试（Ping）到 TCP 连接建立与断开的全流程。本文既是对个人开发过程的复盘总结，也希望能为正在调试 STM32 以太网功能的同学提供一份实操参考。文中如有疏漏，恳请各位前辈指正，欢迎交流探讨~

一、硬件

MCU芯片：STM32H723ZGT6
以太网芯片：LAN8742A-CZ-TR
RJ45：HR915310A
原理图如下：

以太网PHY芯片接线方式如上图所示。

二、CubeMX配置步骤详解

1. 创建工程：新建一个项目，选择STM32H723ZGT6芯片

2. RCC和时钟树配置

启用外部高速时钟 Crystal/Ceramic Resonator，FreeRTOS不适合内置晶振，开启内置LDO，设置0档，支持芯片内核跑到500MHz以上。

• 配置时钟树：选择PLLCLK，输入频率按实际来，直接选择最大时钟频率550MHz。
  

3. SYS

使用FreeRTOS系统，原本的systick要被FreeRTOS占用，用于操作系统时钟节拍和上下文切换等，所以SYS选择一个没用到的计时器TIM1

4. 使能ETH外设

在Connectivity选项卡中激活ETH，模式选择RMII。

4.1 参数设置

• MAC地址随意；
• STM32H7 系列采用多域总线架构，ETH 外设挂载在 D2 域，其内部的 DMA 控制器主要用于处理收发描述符和数据缓冲区：
  ETH DMA 可访问范围：ETH DMA 能够稳定访问的是 D2 域的 SRAM1 / SRAM2 / SRAM3（0x30000000 起）。
• STM32H723ZGTx的SRAM1从0x30000000开始。
• STM32H723ZGT6的以太网ETH DMA 要求 32-byte 对齐，每个描述符占用32bytes，RxDescriptor和TX Descriptor都是4个描述符，共占用32*4=128bytes 设置ETH的RxDesc：0x3000 0000；对应的TxDesc:0x3000 0080
• 4.2 ETH GPIO设置
• GPIO的速度选择 Very high
  4.3 开启ETH全局中断
  

5. 配置CORTEM_M7&MPU（内存保护单元）

• 在System Core的 CORTEX_M7中编辑内存保护单元：

配置这里，需要说明一下，因为本人在配置时，对这里云里雾里的，嫌烦直接抄配置哈。

• 在 STM32H723 中，以太网（ETH）外设的 DMA 只能访问 D2 域的 SRAM。为了避免数据错乱（如 HardFault 或丢包），通常需要将这块内存划分为两个 MPU 区域。

• Region 0：以太网 DMA 描述符区（Device 类型）：4.0配置的ETH描述符空间
  作用：专门存放以太网的发送（Tx）和接收（Rx）描述符表。ETH DMA 控制器会频繁读写这里，必须配置为 Device 或 Strongly Ordered 属性（即禁用 Cache，开启 Write Buffer），以保证外设与 CPU 之间的数据强一致性。
  Base Address： 0x30000000
  Size：1KByte（通常 2 个描述符表占用不到 256 字节，留一点余量即可）到0x3000 0400，可以存放ETH rx和tx的描述符。

• Region 1：LWIP 堆栈/数据缓冲区（Normal 类型）：保护 LWIP 的内存池
  作用：存放 LWIP 协议栈的动态内存池（pbuf）、收发数据缓冲区等。这里可以配置为 Normal 属性，但为了配合 LWIP 的 Cache 一致性处理，通常也建议禁用 Cache（Non-cacheable）。
  Base Address：0x3000 4000（紧接在描述符区之后，避免重叠）
  Size：16KB（STM32H723ZGT6 的 D2 SRAM 总共只有 32KB，前 1KB 给描述符，剩下的约31KB 可划给 LWIP。配置 16KB 是比较保守且安全的做法，具体取决于 LWIP 内存池大小）。
  配置参考：
  

6. GPIO配置-PHY的复位引脚配置

常态设置为高电平

7. LWIP配置

7.1 配置IP

STM32H723 / STM32H733 的 D2 RAM 是0x3000000开始，H723内存与其他H7系列不同，H723的RAM_D2 整体连续地址范围为：
0x3000 0000 ~ 0x3000 7FFF，总计 32 KB。

• LWIP 堆栈/数据缓冲区必须从0x3000 4000开始
  
• LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK（检测网线插拔的）要使能就行，其他配置默认。
  
• 选择PHY芯片
• 这里直接选择LAN8742，如果用的不是8742,生成代码后要在源码中修改PHY地址。
• 使能SNTP，其余的均保持默认即可
  

8. FreeRTOS配置

• 接口选择CMSIS_V1，使能FPU
  

• 总堆栈改大一点，防止任务运行不起来，一直进入HardFault
  

• 修改默认任务的堆栈为1024
  

9. 生成工程

• 9.1 选择MDK-ARM v5.32版本
  
  最小堆栈改成0x800开始。

• 9.2 代码生成勾选参考，完成后点击GENERATE CODE。
  

三、代码部分

1. 根据编译器，设置 memp_memory_RX_POOL_base

在Application/Users/LWIP/Target/ethernetif.c源码中，第102行添加如下代码
可以拷贝我的

#ifdefined(__ICCARM__)/*!< IAR Compiler 也可以用注释掉的代码*//* #pragma location=0x30000000 ETH_DMADescTypeDef DMARxDscrTab[ETH_RX_DESC_CNT]; /* Ethernet Rx DMA Descriptors */#pragmalocation=0x30000080ETH_DMADescTypeDef DMATxDscrTab[ETH_TX_DESC_CNT];/* Ethernet Tx DMA Descriptors *///#pragma location=0x30000000//ETH_DMADescTypeDef DMARxDscrTab[ETH_RX_DESC_CNT];//#pragma location=0x30000040//ETH_DMADescTypeDef DMATxDscrTab[ETH_TX_DESC_CNT];//#pragma location=0x30000080//uint8_t Rx_Buff[ETH_RX_DESC_CNT][ETH_RX_BUFFER_SIZE];#elifdefined(__CC_ARM)/* MDK ARM Compiler *///__attribute__((at(0x30000000))) ETH_DMADescTypeDef DMARxDscrTab[ETH_RX_DESC_CNT];//__attribute__((at(0x30000040))) ETH_DMADescTypeDef DMATxDscrTab[ETH_TX_DESC_CNT];//__attribute__((at(0x30000080))) uint8_t Rx_Buff[ETH_RX_DESC_CNT][ETH_RX_BUFFER_SIZE];__attribute__((at(0x30000000)))ETH_DMADescTypeDef DMARxDscrTab[ETH_RX_DESC_CNT];/* Ethernet Rx DMA Descriptors */__attribute__((at(0x30000080)))ETH_DMADescTypeDef DMATxDscrTab[ETH_TX_DESC_CNT];/* Ethernet Tx DMA Descriptors */#elifdefined(__GNUC__)/* GNU Compiler */__attribute__((section(".RxDecripSection")))//ETH_DMADescTypeDef DMARxDscrTab[ETH_RX_DESC_CNT];//__attribute__((section(".TxDecripSection")))//ETH_DMADescTypeDef DMATxDscrTab[ETH_TX_DESC_CNT];//__attribute__((section(".Rx_PoolSection")))//uint8_t Rx_Buff[ETH_RX_DESC_CNT][ETH_RX_BUFFER_SIZE];ETH_DMADescTypeDef DMARxDscrTab[ETH_RX_DESC_CNT]__attribute__((section(".RxDecripSection")));/* Ethernet Rx DMA Descriptors */ETH_DMADescTypeDef DMATxDscrTab[ETH_TX_DESC_CNT]__attribute__((section(".TxDecripSection")));/* Ethernet Tx DMA Descriptors */#endif

2.更改ARM Compiler（armclang / armcc）的分散加载文件的内存布局

• 在 STM32CubeMX 生成、使用 GCC 工具链（如 STM32CubeIDE、VSCode+CMake 等）​ 的工程中，是.ld文件

• 如果使用的是 Keil MDK，工程里是 .sct 分散加载文件；如果是 IAR，则是 .icf 文件

• 增加
  RW_IRAM3 0x30000000 0x00000200 { ; 512B - SRAM1 ´æ·ÅETH DMA RXÃèÊö·û
  .ANY(.RxDecripSection)
  }

  RW_IRAM4 0x30000200 0x00000200 { ; 512B - SRAM1 ´æ·ÅETH DMA TXÃèÊö·û
  .ANY(.TxDecripSection)
  }

  RW_IRAM5 0x30000400 0x00003C00 { ; 15KB - SRAM1 ´æ·ÅRX_POOLÄÚ´æ³Ø
  .ANY(.Rx_PoolSection)
  }

  如下图所示：
  

3.使能D2SRAM2时钟

4.ping 网络

完成上述配置，就可以ping通了，可以ping一下试试

四、TCP连接和关闭

TCP连接遵循3次握手、TCP断开遵循4次挥手
目前是新建了一个tcpclient的任务码代码如下：

#include"lwip/tcp.h"#include"lwip/init.h"#include"netif/etharp.h"#include"lwip/udp.h"#include"lwip/pbuf.h"#include<stdio.h>#include<string.h>#include"usart.h"voidTcpClient_task(voidconst*argument);//声明tcpclient任务函数voidTcpclient_init(void){osThreadDef(TcpClient_Task,TcpClient_task,osPriorityNormal,0,1024);osThreadCreate(osThread(TcpClient_Task),NULL);}voidTcpClient_task(voidconst*argument){structnetconn*conn;//netconn 是LWIP的网络连接对象指针，用于TCP和UDP连接的创建、连接、收发和关闭structnetbuf*rece_buf;//netbuf 用于存放接收数据的结构体，定义缓冲区指针err_terr;//err_t 是LWIP的错误码变量，LWIP所有API的返回值都用err_t ，ERR_OK代表返回正确，其他值表示错误ip_addr_tserver_ip;//ip_addr_t 定义服务器IP地址结构体，用IPV4charrx_buffer[256];//本地接收缓冲区，用netbuf 中的数据拷贝出来chartx_buffer[]="Hello from stm32h723 tcpclient \r\n";//发送给服务器的数据/******** 设置服务器 Ip(192.168.1.100) ********/IP4_ADDR(&server_ip,192,168,1,100);while(1){/*** 创建tcp连接 ***/conn=netconn_new(NETCONN_TCP);//创建一个tcp连接if(conn==NULL){//连接失败，等待500ms后从while(1)开始vTaskDelay(500);continue;}/*** 连接服务器 ***/err=netconn_connect(conn,&server_ip,5000);if(err!=ERR_OK){netconn_close(conn);netconn_delete(conn);vTaskDelay(1000);continue;}/*** 发送数据 ***/err=netconn_write(conn,tx_buffer,strlen(tx_buffer),NETCONN_COPY);if(err!=ERR_OK){netconn_close(conn);netconn_delete(conn);vTaskDelay(1000);continue;}/*** 接收数据 ***/err=netconn_recv(conn,&rece_buf);if(err==ERR_OK){u16_tlen;void*data;netbuf_data(rece_buf,&data,&len);if(len>sizeof(rx_buffer)-1)len=sizeof(rx_buffer)-1;memcpy(rx_buffer,data,len);rx_buffer[len]='\0';/*这里可以解析服务器返回的数据 *///printf("RX: %s\r\n", rx_buffer);netbuf_delete(rece_buf);}/* 关闭连接 */netconn_close(conn);netconn_delete(conn);/* 间隔1s重连 */vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));}}

在freertos.c中增加该任务

调试是OK的，我实验的时候是3s重连一次，后边改成1s重连一次的。

本文记录了基于STM32H723和LAN8742A芯片，从CubeMX工程配置到实现以太网Ping通及TCP连接和关闭的基本流程。核心步骤包括工程创建与LwIP配置、PHY驱动适配、协议栈初始化、网络连通性测试以及TCP应用开发。希望这份记录能为有类似需求的开发者提供清晰的参考。配置过程中如遇问题，欢迎在评论区交流讨论。