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STM32F107VCT6 开发板 ETH/CAN/LWIP 配置详细操作手册

一、文档说明​

本文档基于STM32F107VCT6开发板，详细介绍ETH（以太网）、CAN总线外设及LWIP协议栈的配置步骤，包含引脚使能、外设参数配置、LWIP协议栈配置及串口调试日志输出配置，适配STM32CubeMX工具配置流程。

二、环境准备​

  1. 软件环境
    • STM32CubeMX (Version 6.9.0及以上)
    • MDK-ARM/STM32CubeIDE (编译调试工具)
    • ST-Link驱动 (硬件调试器)
  2. 硬件环境
    • STM32F107VCT6开发板
    • USB转串口模块 (调试日志输出)
    • 网线/CAN总线调试工具 (功能验证)

三、引脚使能配置​

引脚使能配置

3.1 配置前提​

打开STM32CubeMX，新建工程并选择芯片型号STM32F107VCT6，进入"Pinout & Configuration"页面。

3.2 引脚功能分配​

引脚功能配置说明
PA1CAN1_RXCAN1接收引脚
PA2CAN1_TXCAN1发送引脚
PA0-WKUP以太网相关以太网唤醒/状态引脚
PC1ETH_MDC以太网MAC数据时钟引脚
PC2ETH_MDIO以太网MAC数据输入输出引脚
PC3ETH_TX_CLK以太网发送时钟引脚
PB11ETH_TX_EN以太网发送使能引脚
PB12ETH_TXD0以太网发送数据0引脚
PB13ETH_TXD1以太网发送数据1引脚
PA7ETH_CRS以太网载波侦听引脚
PD8ETH_RXD0以太网接收数据0引脚
PD9ETH_RXD1以太网接收数据1引脚
PD10ETH_RX_ER以太网接收错误引脚
PD11ETH_RX_EN以太网接收使能引脚
PD12ETH_RX_CLK以太网接收时钟引脚
USART1_TX/调试串口根据开发板实际引脚配置
USART1_RX

3.3 配置步骤​

  1. 在STM32CubeMX的引脚配置界面，找到上述引脚，点击引脚下拉菜单选择对应功能；
  2. 确保所有引脚未被其他外设占用（若有冲突，优先保留ETH/CAN功能）；
  3. 配置完成后，点击"Configuration"标签进入外设配置页面。

四、ETH外设配置​

ETH 外设配置

4.1 基础配置​

  1. 进入"Connectivity" -> "ETH"配置界面；
  2. 模式选择：选择"RMII"模式（STM32F107推荐使用RMII，减少引脚占用）；
  3. 时钟配置：
    • ETH时钟源选择HSE (高速外部时钟)；
    • 确保HSE时钟频率为8MHz/25MHz（根据开发板晶振配置）；
  4. MAC配置：
    • 使能"MAC Reception"和"MAC Transmission"；
    • 帧过滤模式选择"Unicast & Multicast"；
    • 最大帧长度设置为1518字节（标准以太网帧长度）；
  5. 中断配置：
    • 使能ETH全局中断；
    • 优先级设置：抢占优先级2，子优先级0（可根据实际需求调整）。

4.2 高级配置​

  1. 使能"Automatic Pad/Strip"（自动填充/剥离帧尾）；
  2. 使能"Automatic CRC Generation"（自动生成CRC校验）；
  3. 禁用"Loopback Mode"（回环模式，仅调试时启用）；
  4. 点击"OK"保存ETH配置。

五、CAN外设配置​

CAN 外设配置

5.1 CAN1基础配置​

  1. 进入"Connectivity" -> "CAN1"配置界面；
  2. 模式选择：
    • 工作模式选择"Normal"（正常模式，调试时可先选Loopback模式）；
    • 时间触发通信模式（TTCM）：禁用；
    • 自动离线管理（ABOM）：使能；
    • 自动重传（AWUM）：使能；
  3. 波特率配置（关键）：
    • 假设目标波特率为500Kbps，HSE=8MHz，配置如下：
      • 预分频器 (Prescaler)：4；
      • 同步跳转宽度 (SJW)：1TQ；
      • BS1：13TQ；
      • BS2：2TQ；
      • 计算公式：波特率 = APB1时钟 / (Prescaler * (BS1+BS2+1))（APB1时钟最大36MHz）；
  4. 过滤器配置：
    • 过滤器模式选择"Mask Mode"（掩码模式）；
    • 过滤器类型选择"32-bit"；
    • 过滤器分配给CAN1，过滤器编号0；
    • 过滤器触发模式：禁用FIFO溢出中断（根据需求调整）。

5.2 CAN中断配置​

  1. 使能CAN1接收FIFO非空中断、发送完成中断；
  2. 中断优先级：抢占优先级3，子优先级0；
  3. 点击"OK"保存CAN配置。

六、LWIP协议栈配置​

LWIP 配置

6.1 启用LWIP​

  1. 进入"Middleware" -> "LWIP"配置界面；
  2. 勾选"Enable LWIP"，选择LWIP版本（推荐V2.1.2）；

6.2 核心配置​

  1. IP地址配置：
    • 选择"Static IP"（静态IP）或"DHCP"（动态IP）；
    • 静态IP示例：
      • IP地址：192.168.1.100；
      • 子网掩码：255.255.255.0；
      • 网关：192.168.1.1；
      • DNS服务器：8.8.8.8；
  2. 协议使能：
    • 使能TCP、UDP、ICMP（ping功能）；
    • 使能DHCP客户端（若使用动态IP）；
    • 禁用IPV6（STM32F107资源有限，优先IPV4）；
  3. 内存配置：
    • TCP发送缓冲区：2048字节；
    • TCP接收缓冲区：2048字节；
    • UDP缓冲区：1024字节；
    • 最大TCP连接数：4；

6.3 高级配置​

  1. 使能"LWIP Debug Output"（调试输出）；
  2. 使能"ETH Link Status Check"（以太网链路状态检测）；
  3. 禁用"PPP"（点对点协议，非必需）；
  4. 点击"OK"保存LWIP配置。

七、串口调试日志配置​

开发版串口输出调试日志

7.1 串口外设配置​

  1. 进入"Connectivity" -> "USART1"（或开发板实际调试串口）；
  2. 模式选择"Asynchronous"（异步模式）；
  3. 参数配置：
    • 波特率：115200；
    • 数据位：8；
    • 停止位：1；
    • 校验位：None；
    • 流控：Disabled；
  4. 使能串口全局中断（优先级：抢占优先级4，子优先级0）；

7.2 重定向printf函数​

  1. 在工程中添加串口重定向代码（以MDK为例）：
#include "stdio.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

// 重定向fputc函数，支持printf输出到串口
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
  return ch;
}

// 禁用半主机模式（必须）
#pragma import(__use_no_semihosting)
struct __FILE
{
  int handle;
};
FILE __stdout;
void _sys_exit(int x)
{
  x = x;
}
  1. 在需要输出日志的地方调用printf函数，示例：
// 初始化完成后输出日志
printf("STM32F107 ETH/CAN/LWIP Config OK!\r\n");
printf("IP Address: 192.168.1.100\r\n");
printf("CAN Baudrate: 500Kbps\r\n");

7.3 日志输出验证​

  1. 编译工程并下载到开发板；
  2. 串口工具（如SecureCRT/串口助手）配置：波特率115200、8N1、无流控；
  3. 开发板上电后，串口工具应显示配置完成的日志信息。

八、工程生成与编译​

  1. 在STM32CubeMX中点击"Project Manager"；
  2. 配置工程名称、保存路径、工具链（MDK-ARM/STM32CubeIDE）；
  3. 点击"GENERATE CODE"生成工程代码；
  4. 打开生成的工程，编译并解决可能的依赖错误；
  5. 下载代码到开发板，验证ETH/CAN/LWIP功能。

九、常见问题排查​

  1. 以太网无法通信：
    • 检查RMII引脚配置是否正确；
    • 确认HSE时钟是否正常起振；
    • 检查LWIP IP地址与网关是否在同一网段；
  2. CAN通信失败：
    • 重新计算CAN波特率参数；
    • 检查CAN收发器（如TJA1050）供电是否正常；
    • 确认CAN总线终端电阻（120Ω）是否焊接；
  3. 串口无日志输出：
    • 检查串口引脚配置是否正确；
    • 确认printf重定向代码是否添加；
    • 检查串口工具参数是否匹配。

总结​

  1. STM32F107VCT6配置核心：ETH选RMII模式、CAN波特率需精准计算、LWIP优先配置静态IP；
  2. 引脚配置需避免冲突，优先保障ETH/CAN核心引脚功能；
  3. 串口日志重定向是调试关键，需禁用半主机模式并正确实现fputc函数。