icore4tx_43 []

实验四十三：LWIP_DHCP实验——动态分配IP

一、实验目的与意义

了解DHCP的作用
了解LWIP中DHCP的使用
掌握以太网调试工具的使用
掌握KEILMDK 集成开发环境使用方法

二、实验设备及平台

iCore4T双核心板、扩展底板；
JLINK（或相同功能）仿真器；
Micro USB线缆；
以太网通讯线缆
Keil MDK 开发平台；
STM32CubeMX开发平台；
装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。

三、实验原理

1、DHCP简介

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议，通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。
DHCP协议使用UDP通讯协议工作，采用UDP通讯的67和68两个通讯端口，分别作为DHCP服务器和DHCP客户端。 DHCP协议采用客户端/服务器模型，主机地址的动态分配任务由网络主机驱动。当DHCP服务器接收到来自网络主机申请地址的信息时，才会向网络主机发送相关的地址配置等信息，以实现网络主机地址信息的动态配置。DHCP具有以下功能：

保证任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用。
DHCP应当可以给用户分配永久固定的IP地址。
DHCP应当可以同用其他方法获得IP地址的主机共存（如手工配置IP地址的主机）。
DHCP服务器应当向现有的BOOTP客户端提供服务。

在日常应用中，路由器就是一个典型的DHCP服务器，而手机、电脑等联网设备为DHCP客户端，路由器为连接到网络的设备分配IP地址，进而实现设备的联网。
本实验例程采用的LWIP 版本位1.4.1，其中包含了DHCP协议，在对LWIP的DHCP功能进行使能和启动后，即可通过路由器对设备进行IP地址的分配。

四、实验程序

1. 主函数

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	int cnt;
  /* USER CODE END 1 */
  /*MCU Configuration-----------------------------------------------*/
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
  /* USER CODE BEGIN Init */
  /* USER CODE END Init */
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
  /* USER CODE BEGIN SysInit */
i2c.initialize();
axp152.initialize();
axp152.set_dcdc1(3500);//[ARM & FPGA BK1/2/6 &OTHER]
axp152.set_dcdc2(1200);//[FPGA INT & PLL D]
axp152.set_aldo1(2500);//[FPGA PLL A]
axp152.set_dcdc4(3300);//[POWER_OUTPUT]
axp152.set_dcdc3(3300);//[FPGA BK4][Adjustable]
axp152.set_aldo2(3300);//[FPGA BK3][Adjustable]
axp152.set_dldo1(3300);//[FPGA BK7][Adjustable]
axp152.set_dldo2(3300);//[FPGA BK5][Adjustable]
  /* USER CODE END SysInit */
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ETH_Init();
MX_USART2_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
usart2.printf("\033[1;32;40m");//设置字体终端为绿色
usart2.printf("\r\nHello, I am iCore4T!\r\n");	//串口信息输出 
//LWIP初始化
while(lwip.initialize())//lwip初始化
{
//ETH初始化失败
	usart2.printf("\r\nETH initialize error!\r\n\r\n");	
}
	NETMPU_Config();
	eth_tcps.initialize();
	usart2.initialize(115200);
 /* USER CODE END 2 */
 /* Infinite loop */
 /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
	if((cnt ++ / 800000) % 2){
		LED_ON;
	}else{
		LED_OFF;
	}
	lwip.periodic_handle();
	key.process();
	//tcp process
	if(eth_tcps.receive_ok_flag == 1){
		eth_tcps.receive_ok_flag = 0;
		eth_tcps.send_data(eth_tcps.tcppcbnew);	
	}
  }
 /* USER CODE END 3 */
}

2. LwIP初始化函数（在配置LWIP的DHCP功能前，需要将lwipopts.h中的LWIP_DHCP宏定义，定义为1，否则无法使用DHCP功能）

unsigned char initialize(void)
{
unsigned char retry = 0;
	struct netif *Netif_Init_Flag;//调用netif_add()函数时的返回值,用于判断网络初始化是否成功
	struct ip_addr ipaddr;  			//ip地址
	struct ip_addr netmask; 			//子网掩码
	struct ip_addr gw;      			//默认网关 
	while(lan8720.initialize()){	 //初始化LAN8720,如果失败的话就重试5次
		retry++;
		if(retry > 5){
			retry = 0;
		  return 3;
		} //LAN8720初始化失败
	}
	lwip_init();//初始化LWIP内核
//设置MAC地址
	for(i=0;i<6;i++)
	{
		lwipdev.mac[i] = lan8720.mac[i];
	}
#if LWIP_DHCP		//使用动态IP
	ipaddr.addr = 0;
	netmask.addr = 0;
	gw.addr = 0;
#else				
	//设置默认IP
	IP4_ADDR(&ipaddr,lan8720.ip[0],lan8720.ip[1],lan8720.ip[2],lan8720.ip[3]);
	IP4_ADDR(&netmask,lan8720.sub[0],lan8720.sub[1] ,lan8720.sub[2],lan8720.sub[3]);
	IP4_ADDR(&gw,lan8720.gw[0],lan8720.gw[1],lan8720.gw[2],lan8720.gw[3]);
#endif
	//向网卡列表中添加一个网口
	Netif_Init_Flag = netif_add(&lwip_netif,&ipaddr,&netmask,&gw,NULL,&ethernetif_init,&ethernet_input); 
 
	if(Netif_Init_Flag==NULL){
		return 4; //网卡添加失败 
	}else{//网口添加成功后,设置netif为默认值,并且打开netif网口
		netif_set_default(&lwip_netif);//设置netif为默认网口
		netif_set_up(&lwip_netif);		 //打开netif网口
	}
	usart2.printf("开启 DHCP ...\r\n");
	dhcp_start(&lwip_netif);//开启DHCP 
	return 0;//操作OK.
}

3.DHCP信息获取函数

void lwip_dhcp_task(void)
{
	u32 ip=0,netmask=0,gw=0;
	lwipdev.dhcpstatus=0;	//正在DHCP
 
	usart2.printf("正在获取地址...\r\n");
	ip=lwip_netif.ip_addr.addr;//读取新IP地址
	netmask=lwip_netif.netmask.addr;//读取子网掩码
	gw=lwip_netif.gw.addr;//读取默认网关 
	if(ip!=0)  //当正确读取到IP地址的时候
	{
		lwipdev.dhcpstatus=2;	//DHCP成功
		dhcp_stop(&lwip_netif); //关闭DHCP
		usart2.printf("网卡en的MAC地址为:................%d.%d.%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.mac[0],lwipdev.mac[1],lwipdev.mac[2],lwipdev.mac[3],lwipdev.mac[4],lwipdev.mac[5]);
		//解析出通过DHCP获取到的IP地址
		lwipdev.ip[3]=(uint8_t)(ip>>24); 
		lwipdev.ip[2]=(uint8_t)(ip>>16);
		lwipdev.ip[1]=(uint8_t)(ip>>8);
		lwipdev.ip[0]=(uint8_t)(ip);
		usart2.printf("通过DHCP获取到IP地址..............%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.ip[0],lwipdev.ip[1],lwipdev.ip[2],lwipdev.ip[3]);
		//解析通过DHCP获取到的子网掩码地址
		lwipdev.netmask[3]=(uint8_t)(netmask>>24);
		lwipdev.netmask[2]=(uint8_t)(netmask>>16);
		lwipdev.netmask[1]=(uint8_t)(netmask>>8);
		lwipdev.netmask[0]=(uint8_t)(netmask);
		usart2.printf("通过DHCP获取到子网掩码............%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.netmask[0],lwipdev.netmask[1],lwipdev.netmask[2],lwipdev.netmask[3]);
		//解析出通过DHCP获取到的默认网关
		lwipdev.gateway[3]=(uint8_t)(gw>>24);
		lwipdev.gateway[2]=(uint8_t)(gw>>16);
		lwipdev.gateway[1]=(uint8_t)(gw>>8);
		lwipdev.gateway[0]=(uint8_t)(gw);
		usart2.printf("通过DHCP获取到的默认网关..........%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.gateway[0],lwipdev.gateway[1],lwipdev.gateway[2],lwipdev.gateway[3]);
 
	}else if(lwip_netif.dhcp->tries>LWIP_MAX_DHCP_TRIES) //通过DHCP服务获取IP地址失败,且超过最大尝试次数
	{  
		lwipdev.dhcpstatus=0XFF;//DHCP失败.
		//使用静态IP地址
IP4_ADDR(&(lwip_netif.ip_addr),lwipdev.ip[0],lwipdev.ip[1],lwipdev.ip[2],lwipdev.ip[3]);						      
IP4_ADDR(&(lwip_netif.netmask),lwipdev.netmask[0],lwipdev.netmask[1],lwipdev.netmask[2],lwipdev.netmask[3]);
IP4_ADDR(&(lwip_netif.gw),lwipdev.gateway[0],lwipdev.gateway[1],lwipdev.gateway[2],lwipdev.gateway[3]);
		usart2.printf("DHCP服务超时,使用静态IP地址!\r\n");
		usart2.printf("网卡en的MAC地址为:................%d.%d.%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.mac[0],lwipdev.mac[1],lwipdev.mac[2],lwipdev.mac[3],lwipdev.mac[4],lwipdev.mac[5]);
		usart2.printf("静态IP地址........................%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.ip[0],lwipdev.ip[1],lwipdev.ip[2],lwipdev.ip[3]);
		usart2.printf("子网掩码..........................%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.netmask[0],lwipdev.netmask[1],lwipdev.netmask[2],lwipdev.netmask[3]);
		usart2.printf("默认网关..........................%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.gateway[0],lwipdev.gateway[1],lwipdev.gateway[2],lwipdev.gateway[3]);
	}  
}

4.按键处理函数

static void process(void)
{
	//按键处理
	if(key.value != key.bak_value){
		switch(key.value){
			case ARM_KEY:
				lwip.lwip_dhcp_task();//获取DHCP信息
				break;
		}
		key.bak_value = key.value;
	}
}

五、实验步骤

把仿真器与iCore4T的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
采用12V电源为iCore4T及底板供电；
把iCore4T通过Micro USB线与计算机相连，便于与计算机通讯；
把iCore4T通过以太网与路由设备连接；
打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程，并烧写程序到iCore4T上；
通过putty打开对应串口，按下ARM按键即可获取DHCP信息。
同一网络中的电脑，通过TCP通讯测试工具采用TCP协议向iCore4T发送数据。

六、实验现象

ARM按键每按下一次，在putty将打印DHCP信息，如图所示。从图中可以看到iCore4T被分配的地址，以及网关等信息。

采用TCP通讯测试工具向iCore4T发送消息，可以看到返回的消息与发送的消息一致。

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实验四十三：LWIP_DHCP实验——动态分配IP

一、 实验目的与意义

二、 实验设备及平台

三、 实验原理

1、DHCP简介

四、 实验程序

1. 主函数

2. LwIP初始化函数（在配置LWIP的DHCP功能前，需要将lwipopts.h中的LWIP_DHCP宏定义，定义为1，否则无法使用DHCP功能）

3.DHCP信息获取函数

4.按键处理函数

五、 实验步骤

六、 实验现象

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