CH9121串口转以太网模块STM32驱动
2024-04-30 09:10:44
CH9121串口转以太网模块STM32驱动
文章目录
- CH9121串口转以太网模块STM32驱动
- 0. 简介
- 1. 特性：
- 2. 应用场合
- 3. 示例平台
- 4. 代码
0. 简介
CH9121 集成TCP/IP 协议栈，可实现网络数据包和串口数据的双向透明传输，具有TCPCLIENT、TCP SERVER、UDP 3 种工作模式，串口波特率最高可支持到921600bps，可通过上位机软件轻松配置，方便快捷。
下图为CH9121 应用框图：
1. 特性：
内部自带以太网介质传输层(MAC)和物理层(PHY)。
实现串口数据和网络数据的双向透明传输。
支持10/100M，全双工/半双工自适应以太网接口，兼容IEEE 802.3 协议。
支持MDI/MDIX 线路自动转换。
工作模式支持TCP CLIENT、TCP SERVER 和UDP 模式。
串口波特率支持300bps ～ 921600bps。
串口TTL 电平，兼容3.3V 和5V。
串口支持全双工和半双工串口通讯，支持RS485 收发自动切换。
工作模式、端口、IP 等网络参数，串口波特率等参数可通过上位机配置。
支持虚拟串口。
2. 应用场合
3. 示例平台
STM32F407
4. 代码
bsp_ch9121.h
// 定义了与网络CH9121通信的基本数据结构，和配置结构，参数等
#ifndef __BSP_CH9121_H__
#define __BSP_CH9121_H__#include <bsp.h>// 本程序中默认模块做为客户端
#define M_UARTX UART4#define WRITE_CMD {Usartx_SendByte(M_UARTX, 0x57);Usartx_SendByte(M_UARTX, 0xab);}// 定义接收和发送缓冲区，用动态申请大小，打包长度小于1024byte
extern uint8_t net_tx_buf[1024];
extern uint8_t net_rx_buf[1024];
extern uint8_t overflow_flag;
// 网络连接状态类型
typedef enum _ConnectStatus
{disconnect = 0,connect_ok
} ConnectStatus;// 校验方式数据类型
typedef enum _Serial_Check
{Even_Check = 0,Odd_Check,Mark,Space,None
} Serial_Check;// 工作模式类型
typedef enum _Net_Mode
{TCP_Server_mode = 0,TCP_Client_mode,UDP_Server_mode,UDP_Client_mode
} Net_Mode;// 服务器/客户端通信相关的类型
typedef struct _Net_CommunitionType
{uint16_t port_num; // 端口号uint8_t ip_address[4]; // IP地址uint8_t subnet_mask[4]; // 子网掩码uint8_t gateway[4]; // 默认网关uint16_t tcp_retry_count; // TCP重试次数uint8_t mac_address[4]; // MAC地址ConnectStatus status; // 连接状态Net_Mode net_mode;
} Net_CommunitionType;
extern Net_CommunitionType net_communition_Client;
extern Net_CommunitionType net_communition_DstServer;
extern Net_CommunitionType net_communition_Server1;// 串口相关数据类型
typedef struct _Serial
{uint32_t bound; // 波特率Serial_Check serial_check; // 校验类型uint8_t data_bit; // 数据位数uint8_t stop_bit; // 停止位uint32_t timeout; // 超时时间
} Serial;
extern Serial serial;// 写命令码，格式（0x57 0xab + 命令码 + 数据）
#define RESET_CHIP 0x02 // 复位命令，芯片重新运行
#define UPDATE_CONFIG 0x0d // 更新配置参数至 EEPROM
#define CMD_EXECUTION 0x0e // 命令执行
#define SET_CHIP_MODE 0x10 // 设置模式
#define SET_CHIP_IP 0x11 // 设置芯片 IP 地址
#define SET_CHIP_SUBNET_MASK 0x12 // 设置芯片掩码
#define SET_CHIP_GATEWAY 0x13 // 设置芯片网关
#define SET_LOCAL_PORT 0x14 // 设置芯片本地端口
#define SET_DESTINATION_IP 0x15 // 设置芯片目的 IP 地址
#define SET_DESTINATION_PORT 0x16 // 设置芯片目的端口
#define SET_SERIAL_BOUND 0x21 // 设置串口波特率
#define SET_SERIAL_DATA_FORMAT 0x22 // 设置串口校验位数据位停止位
#define EXIT_SERIAL_CONFIG 0x5e // 退出串口配置模式// 读命令码，格式（0x57 0xab + 命令码）
#define READ_CHIP_MODE 0x60 // 读取芯片工作模式，返回 1 字节
#define READ_CHIP_IP 0x61 // 读取芯片 IP 地址，返回 4 字节
#define READ_CHIP_SUBNET_MASK 0x62 // 读取芯片掩码，返回 4 字节
#define READ_CHIP_GATEWAY 0X63 // 读取芯片网关，返回 4 字节
#define READ_SOURCE_PORT 0x64 // 读取芯片源端口号，返回 2 字节
#define READ_DESTINATION_IP 0x65 // 读取芯片目的 IP 地址，返回 4 字节
#define READ_DESTINATION_PORT 0x66 // 读取芯片目的端口号，返回 2 字节
#define READ_RETRY_TIMES 0x67 // 读取 TCP 重试次数，返回 1 字节
#define READ_SERIAL_BOUND 0x71 // 读取串口波特率，返回 4 字节
#define READ_SERIAL_DATA_FORMAT 0x72 // 读取串口校验位数据位停止位，返回 3 字节
#define READ_SERIAL_OVERTIME 0x73 // 读取串口超时时间，返回 1 字节
#define READ_MAC_ADDRESS 0x81 // 读取 MAC 地址，返回 6 字节
#define READ_TCP_STATUS 0x03 // 读取 TCP 连接状态（TCP CLIENT 模式下），返回 1 字节，1：连接，0：断开。 // 公有函数区域
void init_ch9121(void);
void send_netdata(uint8_t * t_buf);
uint8_t read_WorkMode(void);
uint16_t read_source_port(void);
void read_chip_ip(uint8_t *ip_addr);
uint16_t read_distination_port(void);
void read_distination_ip(uint8_t *ip_addr);
void reset_chip(void);
#endif
bsp_ch9121.c
#include <bsp_ch9121.h>// 备注：两个读函数之间间隔510ms
// 定义接收和发送缓冲区，用动态申请大小
uint8_t net_tx_buf[1024];
uint8_t net_rx_buf[1024];// 溢出标志
uint16_t overflow = 0;
uint8_t overflow_flag = 0;// 模块串口参数初始化
Serial serial =
{921600,None,0x08,0x01,0
};// 模块客户端结构体成员初始化
Net_CommunitionType net_communition_Client =
{2000, // 客户端端口号{192, 168, 1, 200}, // 客户端ip地址{255, 255, 255, 0}, // 客户端子网掩码{192, 168, 1, 1}, // 客户端默认网关
};// 模块做服务器端结构体成员
Net_CommunitionType net_communition_Server1 =
{2001, // 服务器端口号{192, 168, 1, 202}, // 服务器ip地址{255, 255, 255, 0}, // 服务器子网掩码{192, 168, 1, 1}, // 服雾器默认网关
};// 如果模块用TCP client模式，这里的参数自行修改为目的服务器对应参数
Net_CommunitionType net_communition_DstServer =
{1000, // 服务器端口号{192, 168, 1, 125}, // 服务器ip地址{255, 255, 255, 0}, // 服务器子网掩码{192, 168, 1, 1}, // 服雾器默认网关
};// 进入配置模式
// 对于内部读写网口需要先调用此函数进入配置模式
static void ch9121_config_mode(void)
{// 发送命令字进入配置模式Usartx_SendByte(M_UARTX, 0x55);Usartx_SendByte(M_UARTX, 0xaa);Usartx_SendByte(M_UARTX, 0x5a);delay_ms(100);M_UARTX->DR = 0XA5;
}static void ch9121_exitconfige(void)
{// 发送命令字进入配置模式WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, EXIT_SERIAL_CONFIG);
}// 更新配置参数到EEPROM
static void update_config(void)
{WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, UPDATE_CONFIG);
}// 执行配置
static void execution_config(void)
{WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, CMD_EXECUTION);
}// 配置为芯片为TCP Server模式
static void ch9121_TCP_Server(void)
{// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 配置为服务器模式WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_MODE);Usartx_SendByte(M_UARTX, TCP_Server_mode);delay_ms(100);// 设置芯片IP地址 192.168.1.202WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_IP);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.ip_address[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.ip_address[1]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.ip_address[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.ip_address[3]);delay_ms(100);// 设置芯片子网掩码 255.255.255.0WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_SUBNET_MASK);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.subnet_mask[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.subnet_mask[1]); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.subnet_mask[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.subnet_mask[2]); delay_ms(100); // 设置芯片网关 192.168.1.1WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_GATEWAY); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.gateway[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.gateway[1]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.gateway[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.gateway[3]);delay_ms(100);// 设置服务器端口2001，端口号发送字节序是先发低字节，再发高字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_LOCAL_PORT); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Server1.port_num & 0x0ff);Usartx_SendByte(M_UARTX, (uint8_t)(net_communition_Server1.port_num>>8));delay_ms(100);// 更新配置到EEPROMupdate_config();delay_ms(100);// 执行配置execution_config();delay_ms(100);// 退出配置模式ch9121_exitconfige();
}// 配置为TCP Client模式
static void ch9121_TCP_Client(void)
{// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 配置为客户端模式WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_MODE);Usartx_SendByte(M_UARTX, TCP_Client_mode);delay_ms(100);
/*// 已从上位机软件配置为DHCP模式，不需要配置IP、网关和子网掩码，端口号配置为了随机// 设置芯片IP地址 192.168.1.202 WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_IP);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.ip_address[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.ip_address[1]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.ip_address[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.ip_address[3]);// 设置芯片子网掩码 255.255.255.0WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_SUBNET_MASK);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.subnet_mask[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.subnet_mask[1]); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.subnet_mask[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.subnet_mask[2]); // 设置芯片网关 192.168.1.1WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_GATEWAY); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.gateway[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.gateway[1]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.gateway[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.gateway[3]);// 设置服务器端口2001，端口号发送字节序是先发低字节，再发高字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_LOCAL_PORT); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_Client.port_num & 0x0ff);Usartx_SendByte(M_UARTX, (uint8_t)net_communition_Client.port_num>>8);
*/// 设置目的服务器IP地址WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_DESTINATION_IP);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[1]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[3]);delay_ms(100);// 设置目的服务器端口1000，端口号发送字节序是先发低字节，再发高字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_DESTINATION_PORT); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.port_num & 0x0ff);Usartx_SendByte(M_UARTX, (uint8_t)(net_communition_DstServer.port_num>>8)); delay_ms(100); // 更新配置到EEPROMupdate_config();delay_ms(100);// 执行配置execution_config();delay_ms(100);// 退出配置模式ch9121_exitconfige();
}// 配置为UDP Client模式
static void ch9121_UDP(void)
{// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 配置为UDP客户端模式WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_MODE);Usartx_SendByte(M_UARTX, UDP_Client_mode);delay_ms(100);// 设置目的服务器IP地址WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_DESTINATION_IP);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[1]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[3]);delay_ms(100);// 设置目的服务器端口1000，端口号发送字节序是先发低字节，再发高字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_DESTINATION_PORT); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.port_num & 0x0ff);Usartx_SendByte(M_UARTX, (uint8_t)(net_communition_DstServer.port_num>>8)); delay_ms(100);// 更新配置到EEPROMupdate_config();delay_ms(100);// 执行配置execution_config();delay_ms(100);// 退出配置模式ch9121_exitconfige();
}// 配置为UDP Server模式
static void ch9121_UDP_Server(void)
{// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 配置为UDP服务器端模式WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_CHIP_MODE);Usartx_SendByte(M_UARTX, UDP_Server_mode);delay_ms(100);// 设置目的服务器IP地址WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_DESTINATION_IP);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[0]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[1]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[2]);Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.ip_address[3]);delay_ms(100);// 设置目的服务器端口1000，端口号发送字节序是先发低字节，再发高字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_DESTINATION_PORT); Usartx_SendByte(M_UARTX, net_communition_DstServer.port_num & 0x0ff);Usartx_SendByte(M_UARTX, (uint8_t)(net_communition_DstServer.port_num>>8)); // 更新配置到EEPROMupdate_config();delay_ms(100);// 执行配置execution_config(); delay_ms(100); // 退出配置模式ch9121_exitconfige();
}// 选择ch9121的工作模式
// mode：0->TCP Server
// 1->TCP Client
// 2->UDP
// 3->UDP Server
static void ch9121_mode_select(uint8_t mode)
{switch(mode){case 0:ch9121_TCP_Server();break;case 1:ch9121_TCP_Client();break;case 2:ch9121_UDP();break;case 3:ch9121_UDP_Server();break;}
}// 配置串口相关餐数
static void serial_config(void)
{// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 设置串口波特率926100，需要筹够4字节，发送字节序是先发低字节，再发高字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_SERIAL_BOUND);Usartx_SendByte(M_UARTX, serial.bound&0xff);Usartx_SendByte(M_UARTX, (serial.bound>>8)&0xff);Usartx_SendByte(M_UARTX, (serial.bound>>16)&0xff);Usartx_SendByte(M_UARTX, (serial.bound>>24)&0xff);delay_ms(100);// 设置串口数据帧格式，1位停止位，无校验，8位数据位WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, SET_SERIAL_DATA_FORMAT);Usartx_SendByte(M_UARTX, serial.stop_bit);Usartx_SendByte(M_UARTX, serial.serial_check);Usartx_SendByte(M_UARTX, serial.data_bit);delay_ms(100);// 更新配置到EEPROMupdate_config();delay_ms(100);// 执行配置execution_config();delay_ms(100);// 退出配置模式ch9121_exitconfige();
}// 发送数据
void send_netdata(uint8_t * t_buf)
{while(*t_buf != '\0'){Usartx_SendByte(M_UARTX, *t_buf);t_buf++;}
}/*************************************************************************************************************************************************读取相关函数
**************************************************************************************************************************************************/
// 读取芯片工作模式，返回一个字节
uint8_t read_WorkMode(void)
{uint8_t netmode;// 每次进来先把缓冲数组下标清零，便于取数overflow = 0;// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 读取芯片工作模式，返回一个字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, READ_CHIP_MODE);delay_ms(100);// 退出配置模式ch9121_exitconfige();netmode = net_rx_buf[2];printf("%d\r\n", netmode);switch(netmode){case 0:return TCP_Server_mode;case 1:return TCP_Client_mode;case 2:return UDP_Server_mode;case 3:return UDP_Client_mode;}return 0xff;
}// 读取芯片IP
void read_chip_ip(uint8_t *ip_addr)
{uint8_t i;// 每次进来先把缓冲数组下标清零，便于取数overflow = 0;// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 读取芯片工作模式，返回一个字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, READ_CHIP_IP);delay_ms(100);for(i = 0; i < 4; i++){ip_addr[i] = net_rx_buf[i+2];}// 退出配置模式ch9121_exitconfige();printf("%d.%d.%d.%d\r\n", ip_addr[0],ip_addr[1],ip_addr[2],ip_addr[3]);
}// 读取源端口
uint16_t read_source_port(void)
{uint16_t _port;// 每次进来先把缓冲数组下标清零，便于取数overflow = 0;// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 读取芯片工作模式，返回一个字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, READ_SOURCE_PORT);delay_ms(100); // 退出配置模式ch9121_exitconfige();_port = net_rx_buf[2];_port |= (net_rx_buf[3]<<8); printf("%d\r\n", _port);return _port;
}// 读取目的IP
void read_distination_ip(uint8_t *ip_addr)
{uint8_t i;// 每次进来先把缓冲数组下标清零，便于取数overflow = 0;// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 读取芯片工作模式，返回一个字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, READ_DESTINATION_IP);delay_ms(100);for(i = 0; i < 4; i++){ip_addr[i] = net_rx_buf[i+2];}// 退出配置模式ch9121_exitconfige();printf("%d.%d.%d.%d\r\n", ip_addr[0],ip_addr[1],ip_addr[2],ip_addr[3]);
}// 读取目的端口
uint16_t read_distination_port(void)
{uint16_t _port;// 每次进来先把缓冲数组下标清零，便于取数overflow = 0;// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);// 读取芯片工作模式，返回一个字节WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, READ_DESTINATION_PORT);delay_ms(100); // 退出配置模式ch9121_exitconfige();_port = net_rx_buf[2];_port |= (net_rx_buf[3]<<8); printf("%d\r\n", _port);return _port;
}// 复位芯片
void reset_chip(void)
{// 芯片进入配置模式ch9121_config_mode();delay_ms(100);WRITE_CMD;Usartx_SendByte(M_UARTX, RESET_CHIP);delay_ms(100);// 退出配置模式ch9121_exitconfige();
}// 初始化配置函数
void init_ch9121(void)
{// 设置工作模式ch9121_mode_select(TCP_Client_mode);
}/*** @name UART4_IRQHandler* @brief 串口4中断服务函数，目前用于CH9121网络通信模块* @param 空* @return 空* @DateTime 2019-7-20*/
void UART4_IRQHandler(void)
{uint8_t return_val = 0;if(USART_GetITStatus( M_UARTX, USART_IT_RXNE ) != RESET){ return_val = USART_ReceiveData(M_UARTX);if(overflow > 1022){overflow = 0;overflow_flag = 1;net_rx_buf[1023] = '\0';}else {net_rx_buf[overflow++] = return_val;}}
}
详情了解：http://www.wch.cn/product/CH9121.html
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