本章為系列指南的第七章，講述如何在之前的基礎(chǔ)上，編寫程序在STM32上發(fā)送一個(gè)網(wǎng)絡(luò)包，并使用WireShark進(jìn)行驗(yàn)證。

先回顧一下之前的章節(jié)我們做好的準(zhǔn)備工作，在《STM32F4+DP83848以太網(wǎng)通信指南第五章：MAC+DMA配置》結(jié)束時(shí)我們封裝了一個(gè)DP83848的初始化函數(shù)，該函數(shù)完成了PHY的配置，MAC層的配置，DMA的配置，并且啟用了以太網(wǎng)中斷，函數(shù)命名為DP83848Init()，那么今天，我們要做的主要任務(wù)就是編寫一個(gè)類似的DP83848Send(u8* data, u16 length)函數(shù)。

可以在本章的一開始跟大家劇透一個(gè)好消息，有了《STM32F4+DP83848以太網(wǎng)通信指南第四章：PHY配置》 和 《STM32F4+DP83848以太網(wǎng)通信指南第五章：MAC+DMA配置》 的基礎(chǔ)，我們本章最終實(shí)現(xiàn)的DP83848Send(u8* data, u16 length)函數(shù)，只有兩行代碼，非常非常簡單。這兩行代碼我暫時(shí)先不貼出來，我們來順著原來的思路，根據(jù)相關(guān)文檔和官方示例代碼，順藤摸瓜，一步一步深入了解以太網(wǎng)發(fā)包的流程，最終理解體系結(jié)構(gòu)后，也就水到渠成能夠?qū)懗鰜砹恕?p>在 《STM32F4+DP83848以太網(wǎng)通信指南第五章：MAC+DMA配置》 最后一部分提到在LWIP官方樣例中，路徑為STM32F4x7_ETH_LwIP_V1.1.1UtilitiesThird_Partylwip-1.4.1portSTM32F4x7Standaloneethernetif.c的文件中，第76行有個(gè)low_level_init()函數(shù)，該函數(shù)調(diào)用ETH庫函數(shù)對MAC底層及DMA進(jìn)行了初始化。同樣的，這份文件的138行，有個(gè)名為low_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p)的函數(shù)，疑似是向外輸出網(wǎng)絡(luò)包的函數(shù)，下面就對這部分代碼進(jìn)行分析，并試著用其中的核心邏輯進(jìn)行測試。

因?yàn)閑thernetif.c這份代碼本身隸屬于LWIP，而我們是不使用LWIP的，所以這份代碼只能盡量去看懂和借鑒，想要原封不動(dòng)地使用是不可以的。

我們先完整地貼出這個(gè)函數(shù)：

/**

 * This function should do the actual transmission of the packet. The packet is

 * contained in the pbuf that is passed to the function. This pbuf

 * might be chained.

 *

 * @param netif the lwip network interface structure for this ethernetif

 * @param p the MAC packet to send (e.g. IP packet including MAC addresses and type)

 * @return ERR_OK if the packet could be sent

 *         an err_t value if the packet couldn't be sent

 *

 * @note Returning ERR_MEM here if a DMA queue of your MAC is full can lead to

 *       strange results. You might consider waiting for space in the DMA queue

 *       to become availale since the stack doesn't retry to send a packet

 *       dropped because of memory failure (except for the TCP timers).

 */

static err_t low_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p) {

    err_t errval;

    struct pbuf *q;

    u8 *buffer =  (u8 *)(DMATxDescToSet->Buffer1Addr);

    __IO ETH_DMADESCTypeDef *DmaTxDesc;

    uint16_t framelength = 0;

    uint32_t bufferoffset = 0;

    uint32_t byteslefttocopy = 0;

    uint32_t payloadoffset = 0;

    DmaTxDesc = DMATxDescToSet;

    bufferoffset = 0;

    /* copy frame from pbufs to driver buffers */

    for(q = p; q != NULL; q = q->next) {

        /* Is this buffer available? If not, goto error */

        if((DmaTxDesc->Status & ETH_DMATxDesc_OWN) != (u32)RESET) {

            errval = ERR_BUF;

            goto error;

        }

        /* Get bytes in current lwIP buffer */

        byteslefttocopy = q->len;

        payloadoffset = 0;

        /* Check if the length of data to copy is bigger than Tx buffer size*/

        while( (byteslefttocopy + bufferoffset) > ETH_TX_BUF_SIZE ) {

            /* Copy data to Tx buffer*/

            memcpy( (u8_t *)((u8_t *)buffer + bufferoffset), (u8_t *)((u8_t *)q->payload + payloadoffset), (ETH_TX_BUF_SIZE - bufferoffset) );

            /* Point to next descriptor */

            DmaTxDesc = (ETH_DMADESCTypeDef *)(DmaTxDesc->Buffer2NextDescAddr);

            /* Check if the buffer is available */

            if((DmaTxDesc->Status & ETH_DMATxDesc_OWN) != (u32)RESET) {

                errval = ERR_USE;

                goto error;

            }

            buffer = (u8 *)(DmaTxDesc->Buffer1Addr);

            byteslefttocopy = byteslefttocopy - (ETH_TX_BUF_SIZE - bufferoffset);

            payloadoffset = payloadoffset + (ETH_TX_BUF_SIZE - bufferoffset);

            framelength = framelength + (ETH_TX_BUF_SIZE - bufferoffset);

            bufferoffset = 0;

        }

        /* Copy the remaining bytes */

        memcpy( (u8_t *)((u8_t *)buffer + bufferoffset), (u8_t *)((u8_t *)q->payload + payloadoffset), byteslefttocopy );

        bufferoffset = bufferoffset + byteslefttocopy;

        framelength = framelength + byteslefttocopy;

    }

    /* Note: padding and CRC for transmitted frame

       are automatically inserted by DMA */

    /* Prepare transmit descriptors to give to DMA*/

    ETH_Prepare_Transmit_Descriptors(framelength);

    errval = ERR_OK;

error:

    /* When Transmit Underflow flag is set, clear it and issue a Transmit Poll Demand to resume transmission */

    if ((ETH->DMASR & ETH_DMASR_TUS) != (uint32_t)RESET) {

        /* Clear TUS ETHERNET DMA flag */

        ETH->DMASR = ETH_DMASR_TUS;

        /* Resume DMA transmission*/

        ETH->DMATPDR = 0;

    }

    return errval;

}

這個(gè)函數(shù)的官方注釋描述的就是用來向外發(fā)送以太網(wǎng)包的，函數(shù)中說要發(fā)的包在第二個(gè)參數(shù)，類型為pbuf結(jié)構(gòu)體指針的參數(shù)p中，并且說了p可能是個(gè)鏈表，我們看到函數(shù)的兩個(gè)入?yún)⒍际墙Y(jié)構(gòu)體參數(shù)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體的定義我們不需要管，是LWIP自己封裝的一個(gè)結(jié)構(gòu)體。我們?nèi)ほE參數(shù)p的用法，在代碼片段的30行，使用q變量和for循環(huán)遍歷p，因此我們能夠確定p就是個(gè)頭尾相接的pbuf鏈表。繼續(xù)觀察遍歷體中的操作邏輯，我們看到整個(gè)for循環(huán)的主要目的就是在嘗試將q->payload中的byte，利用函數(shù)memcopy()向buffer變量中堆，并且做了一些長度的校驗(yàn)，我們繼而去觀察一下buffer變量的定義，第19行的u8 *buffer = (u8 *)(DMATxDescToSet->Buffer1Addr);是一個(gè)比較重要的線索，由此我們可以抽絲剝繭出整體的邏輯，應(yīng)該就是將首尾相接的p遍歷出來，取其中每個(gè)元素的payload區(qū)域，向DMATxDescToSet->Buffer1Addr中壓。最后，第73行的ETH_Prepare_Transmit_Descriptors(framelength);調(diào)用了ETH庫中的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了最終的結(jié)局，將網(wǎng)絡(luò)包發(fā)出去，入?yún)⒌膄ramelength應(yīng)該就是需要發(fā)出去的包長度，包內(nèi)容應(yīng)該就是通過DMA技術(shù)，將內(nèi)存中的DMATxDescToSet->Buffer1Addr發(fā)出去了。

有了以上針對low_level_output()函數(shù)的分析，我們來做實(shí)驗(yàn)印證一下，因?yàn)槲覀儚牧汩_始構(gòu)建的項(xiàng)目沒有LWIP，也沒有ethernetif.c，更沒有l(wèi)ow_level_output()函數(shù)，因此，函數(shù)內(nèi)部的邏輯都需要我們自己手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，慢著，不要一看到「手動(dòng)實(shí)現(xiàn)」就頭疼，你以為手動(dòng)實(shí)現(xiàn)就很復(fù)雜嗎？不，LWIP把事情搞復(fù)雜了，又是pbuf又是鏈表的，還有長度判斷導(dǎo)致的Buffer2NextDescAddr切換（詳見第43-62行一整段，不過不重要），如果我們手動(dòng)寫這段邏輯，放棄一些異常處理，再放棄那些跟LWIP強(qiáng)相關(guān)的結(jié)構(gòu)體，我們整個(gè)發(fā)包函數(shù)只要兩行就行：

void DP83848Send(u8* data, u16 length){

    memcpy((u8 *)DMATxDescToSet->Buffer1Addr, data, length);

    /* Prepare transmit descriptors to give to DMA*/

    ETH_Prepare_Transmit_Descriptors(length);

}

這里附帶說明一下，并不是LWIP原版代碼又臭又長，LWIP要做一個(gè)TCP/IP全棧協(xié)議，還要考慮包長度溢出的眾多問題，我們精簡版的協(xié)議很多不需要考慮，因此可以放棄很多繁瑣的操作。

有了上述DP83848Send()函數(shù)，下面來做個(gè)小程序試驗(yàn)一下：

int main() {

    u8 MyMacAddr[6] = {0x08, 0x00, 0x06, 0x00, 0x00, 0x09};

    /* 下面是一段60byte大小的ARP報(bào)文，手動(dòng)構(gòu)建的 */

    u8 mydata[60] = {    0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

                     0x00, 0x01, 0x08, 0x06, 0x00, 0x01, 0x08, 0x00, 0x06, 0x04,

                     0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xc0, 0xa8,

                     0x02, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xc0, 0xa8,

                     0x02, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

                     0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

    u32 clock;

    /* 默認(rèn)調(diào)用SystemInit，系統(tǒng)時(shí)鐘168MHz */

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);        //4位搶占，0位響應(yīng)

    DP83848Init(MyMacAddr);

    while(1){

        DP83848Send(mydata, 60);

        clock = 42000000;    //1s延時(shí)，while中每個(gè)步進(jìn)需要4個(gè)周期

        while(clock--);

    }

}

使用Keil編譯，用JLink下載到STM32F407中，給開發(fā)板接上網(wǎng)線，用WireShark就可以在網(wǎng)口中觀察到STM32每隔1秒鐘向外發(fā)送ARP報(bào)文了，雖然這段報(bào)文幾乎沒有任何意義。

我使用WireShark截圖如下：

總結(jié)一下，這一章我們完成了一個(gè)DP83848Send()發(fā)包函數(shù)，這個(gè)函數(shù)可以接受一個(gè)字節(jié)buffer，一個(gè)字節(jié)buffer的長度，將這個(gè)buffer通過以太網(wǎng)發(fā)送出去，buffer內(nèi)部的內(nèi)容全部需要我們手工構(gòu)建。DP83848Send()函數(shù)的設(shè)計(jì)思路來自于分析LWIP官網(wǎng)示例，主要是ethernetif.c中的代碼。下一章我們同樣根據(jù)這份代碼，分析收包邏輯，實(shí)現(xiàn)STM32對以太網(wǎng)上數(shù)據(jù)的監(jiān)聽。