はじめに

マイコンとPCとの通信でEthernet経由で通信がしたい
今回の最終目標はマイコンからのデータをEthernet経由でPC側の自作プログラムから受信すること。

マイコン側のハードウェア

今回利用するのはSTM32F769I-DISCOという開発ボード。
Ethernet用のペリフェラルを持っているSTM32F769マイコンとEthernetトランシーバーLAN8742A-CZ-TRとLANコネクタが乗っている。

マイコン側の設定

CubeIDEのバージョンは1.7.0を利用した。
CubeMXではマイコンを選択するとき公式のマイコンボードを選択すると初めから備え付けの回路用のペリフェラルを設定してくれるが、今回は余計な設定を勝手にして欲しくないのでマイコン単体のSTM32F769NIを選択した。

CubeMXの設定

必要な設定項目は以下に示す。またCubeMXのレポートは これ(PDFが開きます)

SYS

Mode

• Debug : Serial Wire
  デバッグ用
• Timebase Source : TIM6
  RTOSのクロック用。デフォルトのままだとなんかタイマー指定しろって言われるはずTIM6にしているけどどれでも問題ないので機能が少ないタイマーを利用した。

ETH

Mode

• Mode : RMII
  7線のインターフェース(Reducded Media-Independent Interface) 今回はハードウェア的にすでにこの接続だったのでこれを利用する

Configuration

• General Settings
  Ethernet Configuration : PHY Address 0

今回はPHYチップを利用しているので、Advanced Paramaters -> External PHY ConfigurationのPHYにLAN8742A_PHY_ADDRESSとしている(デフォルトがこの値になってるので他のレシーバICを使うときは変える必要がありそう)
そしてこのLAN8742Aのデータシート曰く のようでPHY Addressはデフォルトで0になっているので、マイコン側も基本的にこれに合わせて0にする必要がある。

LWPI

Mode

• [✔] Enable

Configuration

• General Settings
  IPv4 -DHCP Option : Disable
  DHCPを無効化してIPアドレスを直接指定する
  IP Address Settings
  IP_ADDRESS(IP Address) 169.254.137.114
  NETMASK_ADDRESS 225.225.225.000
  GATEWAY_ADDRESS 169.254.137.001

FREERTOS

Mode

• interface : CMSIS_V1

Configuration

• Advanced setting
  Newlib setting
  USE_NEWLIB_REENTRANT : Enable
• Task and Queues :stack size 526

Clock Configuration

HCLM : 216 MHz

マイコンのソースコード

基本的にはRTOSのタスク内に必要なコードを書いておく。
こちらのブログを参考に https://blog.spiralray.net/archives/798

/* USER CODE BEGIN Header_StartDefaultTask */
/**
  * @brief  Function implementing the defaultTask thread.
  * @param  argument: Not used
  * @retval None
  */
/* USER CODE END Header_StartDefaultTask */
void StartDefaultTask(void const * argument)
{
  /* init code for LWIP */
  MX_LWIP_Init();
  /* USER CODE BEGIN 5 */
  struct udp_pcb *pcb;
  struct pbuf *p;
  err_t err;
  ip4_addr_t dst_addr;
  const unsigned short src_port = 54321;
  const unsigned short dst_port = 50000;

  IP4_ADDR(&dst_addr,169,254,137,86);

  pcb = udp_new();
  err = udp_bind(pcb, IP_ADDR_ANY, src_port);

  uint32_t cnt = 0;
  const int data_len=8;
  uint8_t send_data[data_len];
  for(int i=0;i<data_len;i++)send_data[i]=0;

  /* Infinite loop */
  for(;;)
  {
    HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
    
    p = pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT, sizeof(send_data), PBUF_RAM);//ここでデータサイズ指定
    p->payload = (uint8_t *)send_data; //データのポインタを渡す
    err = udp_sendto(pcb, p, &dst_addr, dst_port);
    pbuf_free(p);

    for(int i=0;i<data_len;i++)send_data[i]=cnt++;

    osDelay(500);
  }
  /* USER CODE END 5 */
}

PC側のソフト

とりあえずマイコンからデータが送られているか確認するためにWiresharkというソフトで確認してみる。

データの部分で長さ8バイトでプログラムで送っている通りのデータを確認できる。

Pythonでデータの受信を行う

import socket

my_address = '169.254.137.86'
stm_address ='169.254.137.114'
my_port     = 50000
stm_port    = 54321

with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as s: #ソケット作成 IPv4(AF_INET) UDP(SOCK_DGRAM)
    s.bind((my_address,my_port))
    s.connect((stm_address,stm_port))
    s.send(b"") #ここ入れないとなぜかデータ受信ができない
    while True:
        data, addr = s.recvfrom(1024)
        for i in range(8): 
            print(int(data[i]),end=",")

        print("")

原因が良く分かっていないが、一度データを送らないと受信が開始されない。また送る先も正しくマイコンに送らないと受信が始まらない。一度データを送れるようになるとマイコンをリセットしてもLABケーブルの抜き差しをしても、受信はできるため送信は常にできているように思われる(Wiresharkでも常にデータは送られている)ため、やはり受信側に問題がありそう。

実行結果

マイコンからのデータの送信とPC側でのデータの受信を確認できた。

• STM32
• Ethernet