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STM32H743-ARM例程35-DHCP

news 2025/11/4 3:07:06

目录

  • 实验平台
  • DHCP
  • STM32CubeMX生成工程
  • 实验代码
  • 实验现象

实验平台

硬件：银杏科技GT7000双核心开发板-ARM-STM32H743XIH6，银杏科技iToolXE仿真器
软件：最新版本STM32CubeH7固件库，STM32CubeMX v6.10.0，开发板环境MDK v5.35，TCP&UDP测试工具，串口工具putty
网盘资料包：链接: https://pan.baidu.com/s/1Y3nwaY4SMxfoUsdqPm2R3w?pwd=inba 提取码: inba

DHCP

  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。
  用于自动分配 IP 地址和其他网络配置信息（如子网掩码、默认网关、DNS 服务器）的协议。DHCP 简化了网络管理，允许设备在加入网络时自动获取必要的配置，而无需手动设置。
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工作原理
  DHCP 使用客户端-服务器模型，通过广播和单播通信实现 IP 地址的自动分配。
  DHCP获得ip地址的4步骤：discover­>offer­>request­>ack(nak)

  1. DHCP 发现（DHCP Discover）
    当设备（DHCP 客户端）加入网络时，它会发送一个 DHCP 发现广播包，寻找可用的 DHCP 服务器。
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    客户端广播 DHCP Discover 包，寻找可用的 DHCP 服务器。
    局域网中的所有设备都会收到该请求。

  2. DHCP 提供（DHCP Offer）
    DHCP 服务器收到 DHCP Discover 包后，会从地址池中选择一个可用的 IP 地址，并通过 DHCP Offer 包提供给客户端。
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    DHCP 服务器发送 DHCP Offer 包，提供可用的 IP 地址和其他配置信息。
    DHCP Offer 包可以是广播或单播的。

  3. DHCP 请求（DHCP Request）
    客户端收到 DHCP Offer 包后，会发送一个 DHCP 请求包，确认接受提供的 IP 地址。
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    客户端广播 DHCP Request 包，确认接受提供的 IP 地址。
    局域网中的所有设备都会收到该请求。

  4. DHCP 确认（DHCP Acknowledge）
    DHCP 服务器收到 DHCP Request 包后，会发送一个 DHCP 确认包，正式分配 IP 地址和其他配置信息。
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    DHCP 服务器发送 DHCP Acknowledge 包，正式分配 IP 地址和其他配置信息。
    DHCP Acknowledge 包可以是广播或单播的。

DHCP的核心概念
  DHCP服务器：负责分配IP地址和其他网络配置的设备。最常见的例子就是我们家中的无线路由器，它内置了DHCP服务器功能。
  DHCP客户端：请求并接受IP地址配置的网络设备，如电脑、手机、智能电视等。
  IP地址池：DHCP服务器可以分配出去的IP地址范围。例如：192.168.1.100 到 192.168.1.200。
  租期：IP地址被分配给客户端后，并非永久占有，而是有一个使用期限。租期到期前，客户端需要向服务器请求续租。这确保了IP地址资源可以被循环利用，不会因为设备离线而永久占用。
  DHCP中继：由于DHCP请求最初是以广播形式发送的，而广播包通常无法跨越路由器到达其他子网。DHCP中继代理可以帮助在不同子网之间转发DHCP请求和回复，使得一个DHCP服务器能够为多个物理子网服务。
总结
  DHCP是现代TCP/IP网络不可或缺的核心服务之一。它通过自动化的方式管理IP地址分配，极大地简化了网络部署和维护工作，保证了网络的稳定性和可扩展性，是实现“即插即用”网络体验的关键技术。
  我们日常生活中，无论是在家中、办公室还是咖啡馆，能够轻松连接Wi-Fi并立即上网，背后都有DHCP在默默工作。

STM32CubeMX生成工程

我们参考前面章节STM32H743-结合CubeMX新建HAL库MDK工程，打开CubeMX软件，重复步骤不再展示。我们来看配置MPU配置、以太网部分和Lwip部分配置如下图所示：
配置以太网。选用RMII（精简的独立于介质接口）模式
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MPU配置
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LWIP配置
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实验代码

1. 主函数

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MPU Configuration--------------------------------------------------------*/MPU_Config();
/* Enable the CPU Cache *//* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/SCB_EnableICache();/* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/SCB_EnableDCache();/* 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 *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_LWIP_Init();MX_USART6_UART_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */uart6.initialize(115200);uart6.printf("\x0c");uart6.printf("GT7000 OK!\r\n");HAL_GPIO_WritePin(PHYAD0_GPIO_Port,PHYAD0_Pin,GPIO_PIN_RESET);eth_udp.initialize();eth_tcps_init();uart6.printf("initialize OK!\r\n");/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){MX_LWIP_Process();if(uart6.receive_ok_flag == 1){uart6.receive_ok_flag = 0;memset(buffer,0,20);memcpy(buffer,uart6.receive_buffer,20);     for(i = 0;i < 20;i ++){buffer[i] = tolower(buffer[i]);}           if(memcmp(buffer,"dhcp",strlen("dhcp")) == 0){              lwip_dhcp_task();               }else if(memcpy(buffer,"clear",strlen("clear")) == 0){uart6.printf("\x0c");}else{uart6.printf("\r\nCommand not found!\r\n");}       }/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

2.DHCP相关函数

#include "eth_udp.h"
#include <string.h>
#include "dhcp.h"
#include "uart6.h"
//--------------------- Function Prototype ----------------------//   
void initialize(void);
void receive_data(void *arg,struct udp_pcb *upcb,struct pbuf *p,const ip_addr_t *addr,u16_t port);
void send_data(struct udp_pcb *upcb);
void connection_close(struct udp_pcb *upcb);
void udp_client_send(struct udp_pcb *upcb, char *pData);
void lwip_dhcp_task(void);
//--------------------------- Variable --------------------------// 
ETH_UDP_T eth_udp = {.initialize = initialize,.receive_data = receive_data,.send_data = send_data,.connection_close = connection_close,.receive_ok_flag = 0
};__lwip_dev lwipdev;
uint8_t PCIP_ADDRESS[4] = {192, 168, 31, 220};
extern struct netif gnetif;void initialize(void)
{err_t err;struct ip4_addr rmtipaddr;eth_udp.udppcb = udp_new();//创建一个新的UDP协议控制块IP4_ADDR(&rmtipaddr ,PCIP_ADDRESS[0] ,PCIP_ADDRESS[1] ,PCIP_ADDRESS[2] ,PCIP_ADDRESS[3]);//设置服务器（PC）IP地址udp_connect(eth_udp.udppcb ,&rmtipaddr,REMOTE_PORT);							//连接至远程客户端if (eth_udp.udppcb){err = udp_bind(eth_udp.udppcb ,IP_ADDR_ANY ,LOCAL_PORT);						//给UDP协议控制块绑定端口号和IP地址if(err == ERR_OK){udp_recv(eth_udp.udppcb ,eth_udp.receive_data ,NULL);				//设置接收回调函数}else{udp_remove(eth_udp.udppcb);}}
}static void receive_data(void *arg,struct udp_pcb *upcb,struct pbuf *p,const ip_addr_t *addr,u16_t port)
{uint32_t data_len = 0;struct pbuf *q;if(p!=NULL){memset(eth_udp.receive_buffer,0,EHT_BUFFER_SIZE);for(q=p;q!=NULL;q=q->next){if(q->len > (EHT_BUFFER_SIZE-data_len)) memcpy(eth_udp.receive_buffer + data_len,q->payload,(EHT_BUFFER_SIZE - data_len));else memcpy(eth_udp.receive_buffer+data_len,q->payload,q->len);data_len += q->len;  	if(data_len > EHT_BUFFER_SIZE) break;}eth_udp.receive_ok_flag = 1;pbuf_free(p);}else{udp_disconnect(upcb); } 
} void send_data(struct udp_pcb *upcb)
{struct pbuf *ptr;memcpy(eth_udp.send_buffer,eth_udp.receive_buffer,1024);ptr=pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT,strlen((char*)eth_udp.send_buffer),PBUF_RAM); 	//申请内存if(ptr){pbuf_take(ptr,(char *)eth_udp.send_buffer,strlen((char*)eth_udp.send_buffer));	//拷贝数据udp_send(upcb,ptr);															//发送数据pbuf_free(ptr);																//释放内存}
} void connection_close(struct udp_pcb *upcb)
{udp_disconnect(upcb); udp_remove(upcb);
}void lwip_dhcp_task(void)
{uint32_t ip=0,netmask=0,gw=0;lwipdev.dhcpstatus=0;	//正在DHCP	uart6.printf("正在获取地址...\r\n");ip=gnetif.ip_addr.addr;		//读取新IP地址netmask=gnetif.netmask.addr;//读取子网掩码gw=gnetif.gw.addr;			//读取默认网关 if(ip!=0)   					//当正确读取到IP地址的时候{//flag = 1;lwipdev.dhcpstatus=2;	//DHCP成功uart6.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);uart6.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);uart6.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);uart6.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(netif_dhcp_data(&gnetif)->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netif_dhcp_data(gnetif)  (netif)->client_data[(id)]{lwipdev.dhcpstatus=0XFF;//DHCP失败.//使用静态IP地址IP4_ADDR(&(gnetif.ip_addr),lwipdev.ip[0],lwipdev.ip[1],lwipdev.ip[2],lwipdev.ip[3]);IP4_ADDR(&(gnetif.netmask),lwipdev.netmask[0],lwipdev.netmask[1],lwipdev.netmask[2],lwipdev.netmask[3]);IP4_ADDR(&(gnetif.gw),lwipdev.gateway[0],lwipdev.gateway[1],lwipdev.gateway[2],lwipdev.gateway[3]);printf("DHCP服务超时,使用静态IP地址!\r\n");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]);printf("静态IP地址........................%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.ip[0],lwipdev.ip[1],lwipdev.ip[2],lwipdev.ip[3]);printf("子网掩码..........................%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.netmask[0],lwipdev.netmask[1],lwipdev.netmask[2],lwipdev.netmask[3]);printf("默认网关..........................%d.%d.%d.%d\r\n",lwipdev.gateway[0],lwipdev.gateway[1],lwipdev.gateway[2],lwipdev.gateway[3]);}
}

实验现象

  本实验例程采用的 LWIP 版本位 2.1.2，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。
  我们需要一根网线将GT7000的网口与路由器的网口连接，然后运行程序在putty串口工具输入“dhcp”进行自动分配IP。如下图所示
在这里插入图片描述
按“Win+R” 输入命令“cmd”，输入 ping 加获取到的 IP，如：ping 192.168.31.119 等待打印结果。
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http://www.dtcms.com/a/553393.html

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