有一次，在我之前有一项任务是在STM32上提供仅具有COM端口的Internet访问。 为了解决这个问题，我需要PPP，或者确切地说是PPPoS（串行点对点协议-实现PPP的方法之一，当通过COM端口连接时使用它）。
在解决摆在我面前的任务的过程中，我遇到了一些困难，我认为其中之一是对互联网上与PPPoS有关的问题的报道不足。 在我的适度知识允许的范围内，我将通过这篇文章尝试缩小指定的差距。
本文介绍如何从头开始为System Workbench for STM32创建项目。 显示使用UART的示例。 有用于实现PPP的代码示例。 当然，还有向附近的计算机发送消息的示例。
引言
PPP（点对点协议）是OSI网络模型的两点数据链接协议。 它通常用于在两个网络节点之间建立直接通信，并且可以提供连接身份验证，加密和数据压缩。 用于多种类型的物理网络：空调制解调器电缆，电话线，蜂窝电话等。
PPP协议的子种类通常很多，例如以太网上的点对点协议（PPPoE），用于通过以太网（有时是通过DSL）进行连接； ATM上的点对点协议（PPPoA），用于通过ATM适配层5（AAL5）进行连接，这是DSL的主要PPPoE替代方案。
PPP是一系列协议：链路控制协议（LCP），网络控制协议（NCP），身份验证协议（PAP，CHAP），多通道PPP（MLPPP）。
来自维基百科 。
准备工作
为了解决这个问题，我们需要：
铁：
- 调试板stm32f4_discovery：
- USB至miniUSB适配器，用于将开发板连接至计算机。
- 两个USBtoUART FT232适配器：
- 两条USB延长线也很有用，不一定，但很方便。
软：
- 虚拟机VirtualBox。 您可以在此处下载。 我们还下载并安装VirtualBox 扩展包 。
- 两个安装盘，分别带有Windows和Linux操作系统。 我们在这里使用Windows， 在这里使用 Linux。
安装操作系统后，您将需要为来宾操作系统安装附加组件。 对于我们拥有足够多32x系统的任务，您不能无视虚拟化。 - 对于Windows，我们需要一个可以接受请求并通过TCP / IP响应的程序，以及一个用于使用COM端口的终端程序。 在此处下载PacketSender（单击“不，谢谢，让我下载。”），终端在此处 。 此外，我们需要STM32CubeMX进行项目的初始设置。 从st.com下载（注册后，链接将通过电子邮件提供）。
- 我们将STM32的System Workbench放在主操作系统上。 从这里下载（需要注册）。
阶段1.创建项目
首先，打开STM32CubeMX并在那里为我们的stm32f4-discovery板创建一个新项目。 打开RCC，以太网（ETH），SYS，USART2，USART3，然后打开FREERTOS和LWIP。
为了进行诊断，我们需要板上有LED。 为此，将PD12-PD15的支路配置为GPIO_Output。
在“时钟配置”选项卡上，设置频率，如下图所示。
接下来，在“配置”选项卡上，配置USART端口。 我们将以DMA模式与他们合作。 我们有两个USART端口，一个用于通过PPP传输和接收数据，另一个用于记录。 为了使它们工作，我们需要在两个端口的RX和TX上配置DMA。 对于所有DMA调整分支，将“中”设置为优先级。 对于USART2支脚RX，将模式设置为“圆形”。 其余设置默认为保留。
您还需要在“ NVIC设置”选项卡上为两个端口启用全局中断。
这样就完成了STM32CubeMX中项目的初始设置。 我们保存项目文件，并为STM32的System Workbench进行代码生成。
实作
现在，让我们验证下载的代码是否可以编译和运行。 为此，在“ StartDefaultTask”函数的main.c文件中，我们用LED的打开和关闭代码替换了for（;;）循环的主体。
应该是这样的：
void StartDefaultTask(void const * argument) { MX_LWIP_Init(); for(;;) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET); osDelay(1000); HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET); osDelay(1000); } }
我们编译固件并查看。 板上的所有四个LED均应闪烁。
第2阶段。与USART合作
我们的下一个任务是验证USART的正确操作。
我们需要做的第一件事是将FT232连接到发现设备。 为此，请查看USART接口离婚的那条腿。 我分别为USART2_RX和USART2_TX使用PD6和PD5。
以及USART3_RX和USART3_TX的PD9和PD8。
另外，我们需要一个GND脚。
我们在板上找到了这些引脚并将它们连接到FT232引脚，而板上的GND引脚可以是任意引脚，板上的RX引脚必须连接到FT232的TX引脚，并且板上的TX引脚必须连接到FT232的RX引脚。 其余结论未使用。
仍然可以将FT232连接到计算机的USB端口，以及通过miniUSB连接器将发现板本身连接到计算机（不要与microUSB混淆）。
连接FT232后，主操作系统将为其安装驱动程序，然后将这些设备转发至虚拟机上的Windows来宾。
现在，我们添加了USART运行所需的程序代码。 为此，我们将添加四个文件：usart.h，usart.c，logger.h，logger.c。
文件内容：
usart.h文件 #ifndef _USART_ #define _USART_ #include "stm32f4xx_hal.h" void usart_Open(void); bool usart_Send(char* bArray, int size_bArray); uint16_t usart_Recv(char* bArray, uint16_t maxLength); #endif
usart.c文件 #include "usart.h" #include "logger.h" #include "cmsis_os.h" #define Q_USART2_SIZE 200 xQueueHandle g_qUsart; osThreadId g_usart_rxTaskHandle; extern UART_HandleTypeDef huart2; void usart_rxTask(void); uint8_t bGet[Q_USART2_SIZE] = {0}; uint16_t g_tail = 0; void usart_Open(void) { g_qUsart = xQueueCreate( Q_USART2_SIZE, sizeof( unsigned char ) ); osThreadDef(usart_rxTask_NAME, usart_rxTask, osPriorityNormal, 0, Q_USART2_SIZE/4+128); g_usart_rxTaskHandle = osThreadCreate(osThread(usart_rxTask_NAME), NULL); HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, bGet, Q_USART2_SIZE); } void usart_rxTask(void) { for(;;) { uint16_t length = Q_USART2_SIZE - huart2.hdmarx->Instance->NDTR; while(length - g_tail) { uint8_t tmp = bGet[g_tail]; xQueueSendToBack( g_qUsart, &tmp, 100 ); g_tail++; if (g_tail == Q_USART2_SIZE) g_tail = 0; } } } bool usart_Send(char* bArray, int size_bArray) { HAL_StatusTypeDef status; status = HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, bArray, size_bArray); while (HAL_UART_GetState(&huart2) != HAL_UART_STATE_READY) { if (HAL_UART_GetState(&huart2) == HAL_UART_STATE_BUSY_RX) break; osDelay(1); } if (status == HAL_OK) return true; return false; } uint16_t usart_Recv(char* bArray, uint16_t maxLength) { uint8_t tmp = 0; uint16_t length = 0; while(uxQueueMessagesWaiting(g_qUsart)) { xQueueReceive( g_qUsart, &tmp, 100 ); bArray[length] = tmp; length++; if (length >= maxLength) break; } return length; }
logger.h文件 #ifndef _LOGGER_ #define _LOGGER_ void logger(const char *format, ...); #endif
logger.c文件 #include "logger.h" #include "stm32f4xx_hal.h" #include <stdarg.h> extern UART_HandleTypeDef huart3; #define MAX_STRING_SIZE 1024 HAL_StatusTypeDef logger_Send(char* bArray, uint32_t size_bArray) { HAL_StatusTypeDef status; for(int i=0;i<5;i++) { status = HAL_UART_Transmit_DMA(&huart3, bArray, size_bArray); if (status == HAL_OK) break; osDelay(2); } while (HAL_UART_GetState(&huart3) != HAL_UART_STATE_READY) { osDelay(1); } return status; } void logger(const char *format, ...) { char buffer[MAX_STRING_SIZE]; va_list args; va_start (args, format); vsprintf(buffer, format, args); va_end(args); buffer[MAX_STRING_SIZE-1]=0; logger_Send(buffer, strlen(buffer)); }
我们需要usart在usart2上发送和接收数据。 这将是我们与PPP服务器通信的主要界面。
我们需要Logger通过向终端发送消息来实现日志记录。 void usart_Open（void）函数形成一个队列，并开始为该队列提供服务。 使用USART之前必须完成此功能。 然后一切都变得很简单，bool usart_Send函数（char * bArray，int size_bArray）将数据发送到端口，并且
uint16_t usart_Recv（char * bArray，uint16_t maxLength）从void usart_rxTask（void）函数已添加它们的队列中获取它们。
对于记录器，它仍然更简单；不需要获取数据，因此，不需要队列或队列维护任务。
在
main.h文件的开头，
您需要添加一些描述bool类型的定义，这在C语言中不可用。
typedef unsigned char bool; #define true 1 #define false 0
现在该检查结果代码的功能了。 为此，请在
main.c文件中，更改已知任务“ StartDefaultTask”的代码
#include "usart.h" #include "logger.h" #define MAX_MESSAGE_LENGTH 100 void StartDefaultTask(void const * argument) { MX_LWIP_Init(); usart_Open(); uint8_t send[] = "Send message\r\n"; uint8_t recv[MAX_MESSAGE_LENGTH] = {0}; uint16_t recvLength = 0; for(;;) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET); osDelay(1000); HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET); osDelay(1000); if (usart_Send(send, sizeof(send)-1)) logger("SEND - %s", send); recvLength = usart_Recv(recv, MAX_MESSAGE_LENGTH-1); if (recvLength) { recv[recvLength] = 0; logger("RECV - %s\r\n", recv); } } }
另外，我们需要给任务堆栈更多的内存。 为此，在调用osThreadDef（）函数main.c文件时，您需要通过128 * 10来修复128 * 10：
osThreadDef(defaultTask, StartDefaultTask, osPriorityNormal, 0, <b>128*10</b>)
我们编译并刷新。 LED闪烁的方式与上一个任务相同。
要查看我们的工作结果，您需要在我们的虚拟机中运行Terminal程序。 程序的一个实例用于记录端口，第二个实例用于主程序。 在设备管理器中查看为您的FT232分配了哪些端口号。 如果分配的数字超过10，请重新分配。
当您启动该程序的第二个实例时，可能会发生错误，请关闭该错误窗口并继续使用该程序。
对于这两个端口，我们以115200波特建立连接，数据位-8，奇偶校验-无，停止位-1，握手-无。
如果您正确执行了所有操作，则将在usart2的终端窗口中发送“发送消息”消息。 同一条消息将在记录器的终端窗口中重复，仅带有前缀“ SEND-”
如果在usart2的终端窗口中，在“发送”字段中键入一些文本，然后单击该字段右侧的相应按钮，则在记录器窗口中，您将看到带有前缀“ RECV-”的相同消息。
在下图中：左边是记录器，右边是usart2。
阶段3。PPP入门
作为此任务的一部分，我们将建立PPP连接。 首先，启用PPP使用，将ppp_opts.h文件中的PPP_SUPPORT定义的值更改为1。然后，在lwipopts.h文件中重新定义必要的定义，
#define MEMP_NUM_SYS_TIMEOUT 8 #define CHECKSUM_GEN_IP 1 #define CHECKSUM_GEN_TCP 1
同时，旧的定义需要被注释掉。
现在，我们修改lwip.c文件，将以下代码插入“ / * USER CODE BEGIN 0 * /”块：
#include "usart.h" #include "pppos.h" #include "sio.h" #include "dns.h" #include "ppp.h" static ppp_pcb *ppp; struct netif pppos_netif; void PppGetTask(void const * argument) { uint8_t recv[2048]; uint16_t length = 0; for(;;) { length=usart_Recv(recv, 2048); if (length) { pppos_input(ppp, recv, length); logger("read - PppGetTask() len = %d\n", length); } osDelay(10); } } #include "ip4_addr.h" #include "dns.h" static void ppp_link_status_cb(ppp_pcb *pcb, int err_code, void *ctx) { struct netif *pppif = ppp_netif(pcb); LWIP_UNUSED_ARG(ctx); switch(err_code) { case PPPERR_NONE: { logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_NONE\n\r"); logger(" our_ip4addr = %s\n\r", ip4addr_ntoa(netif_ip4_addr(pppif))); logger(" his_ipaddr = %s\n\r", ip4addr_ntoa(netif_ip4_gw(pppif))); logger(" netmask = %s\n\r", ip4addr_ntoa(netif_ip4_netmask(pppif))); } break; case PPPERR_PARAM: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_PARAM\n"); break; case PPPERR_OPEN: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_OPEN\n"); break; case PPPERR_DEVICE: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_DEVICE\n"); break; case PPPERR_ALLOC: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_ALLOC\n"); break; case PPPERR_USER: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_USER\n"); break; case PPPERR_CONNECT: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_CONNECT\n"); break; case PPPERR_AUTHFAIL: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_AUTHFAIL\n"); break; case PPPERR_PROTOCOL: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_PROTOCOL\n"); break; case PPPERR_PEERDEAD: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_PEERDEAD\n"); break; case PPPERR_IDLETIMEOUT: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_IDLETIMEOUT\n"); break; case PPPERR_CONNECTTIME: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_CONNECTTIME\n"); break; case PPPERR_LOOPBACK: logger("ppp_link_status_cb: PPPERR_LOOPBACK\n"); break; default: logger("ppp_link_status_cb: unknown errCode %d\n", err_code); break; } }
然后，在函数MX_LWIP_Init（）中的“ / * USER CODE BEGIN 3 * /”块中，将调用添加到pppConnect（）函数。
此外，您需要增加堆大小，为此，在FreeRTOSConfig.h文件中，需要注释掉configTOTAL_HEAP_SIZE定义，然后在文件末尾的/ * USER CODE BEGIN定义* /块中用新值声明它。
#define configTOTAL_HEAP_SIZE ((size_t)1024*30)
另外，在usart.c文件中，将Q_USART2_SIZE定义的值更改为2048。
连接设置从MX_LWIP_Init（）函数开始；它是自动创建的；我们刚刚在其中添加了对pppConnect（）函数的调用。 在此功能中，启动服务PPPOS连接的任务。 需要向pppos_create（）函数传递函数的地址，这些地址将用于发送消息以及输出有关更改连接状态的信息。 对于我们来说，这些分别是函数ppp_output_cb（）和ppp_link_status_cb（）。 另外，pppConnect（）函数将启动为接收到的消息提供服务的任务。 操作结束时，pppConnect（）函数将等待与服务器建立连接，然后完成其操作。
一旦LWIP决定有必要向网络发送消息时，将在更高层次上进行网络工作，ppp_output_cb（）函数将被自动调用。 来自网络的响应将由PppGetTask（）函数接收，作为处理传入消息的任务的一部分，并传输到LWIP的肠子中。 如果连接状态更改，则将自动调用ppp_link_status_cb（）函数。
最后，我们将修改StartDefaultTask任务。 现在看起来应该像这样：
void StartDefaultTask(void const * argument) {
完成后，您可以编译并刷新。
此时，您需要启动PPP服务器。 为此，您必须首先使用Linux部署虚拟机。 我使用Ubuntu 16.04 x32。 安装操作系统后，需要配置使用COM端口。
在这一部分中，我们不需要带有Windows的虚拟机，我们可以安全地将其关闭。 我们在Linux中都连接了FT232。
在Linux中，在开始使用COM端口之前，必须允许用户使用它。 为此，请执行以下命令：
sudo addgroup USERNAME dialout
其中USERNAME是当前用户的名称。
要查看COM系统中的可用端口，您需要运行以下命令：
dmesg | grep tty
我们看到系统中有两个ttyUSB端口。 我们不能立即说出哪个是记录器，哪个是usart2。 您只需要依次检查它们即可。
首先，执行命令以从一个端口读取：
stty -F /dev/ttyUSB0 115200 cat /dev/ttyUSB0
然后从另一个：
stty -F /dev/ttyUSB1 115200 cat /dev/ttyUSB1
我们看到这样的图片的地方就是记录器。
您可以离开此窗口，它不会打扰我们。
接下来，您需要允许从我们的主板发送的数据包离开其子网的限制。 为此，请配置iptables。 我们执行以下操作：
1.打开一个新的控制台窗口
2.您需要找出您的IP和网络接口名称（运行
ifconfig命令）
3.运行nat配置命令
sudo echo 1 | sudo tee -a /proc/sys/net/ipv4/ip_forward > /dev/null sudo echo 1 | sudo tee -a /proc/sys/net/ipv4/ip_dynaddr > /dev/null sudo iptables -F FORWARD sudo iptables -F -t nat sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o enp0s3 -j SNAT --to-source 192.168.10.196 sudo iptables -t nat -L
其中，enp0s3是网络接口的名称
192.168.10.196-您的IP地址
/ proc / sys / net / ipv4--相应文件的路径。
这些命令可以重写为批处理文件，并在每次启动PPP服务器之前运行。 您可以将其添加到自动运行，但我没有。
现在我们已经准备好启动服务器，它仅保留用于创建设置文件。 我将其称为“
pppd.conf ”，建议使用以下设置：
nodetach noauth passive local debug lock 192.168.250.1:192.168.250.2 /dev/ttyUSB1 115200 lcp-echo-interval 10 lcp-echo-failure 1 cdtrcts
我们将设置重写为文件，然后就可以启动服务器了。 这是通过
sudo pppd文件./pppd.conf命令完成的必须先启动PPPD服务器，然后再开始发现，因此在启动PPPD之后，您需要单击板上的“重置”按钮。
如果一切操作正确，您将看到以下图片：
在左侧运行pppd，在右侧运行logger。
阶段4。我们寄出一个袋子
在这个阶段，我们需要两个虚拟机。 Linux for pppd和Windows接收该软件包。 为了简化任务，两台计算机必须位于同一子网中，理想的解决方案是在VirtualBox网络设置中为两台计算机指定一个网桥连接，并在Windows中禁用防火墙。
我们启动虚拟机，并使用pppd配置发现板的ppp连接。 在Windows上，我们找到了计算机的IP地址（ipconfig命令），我得到了192.168.10.97。
启动Packet Sender并按以下方式进行配置：
现在再次修改
main.c文件中的StartDefaultTask任务。
#include "logger.h" #include "sockets.h" typedef uint32_t SOCKET; void StartDefaultTask(void const * argument) {
作为addr变量的值，我们使用Windows计算机的地址，端口号6565。
发送消息“测试消息TCP / IP。”，响应“消息已接收。”
在这里您可以看到PPP功能没有直接用于发送和接收消息。 所有工作都在更高层次上进行，我们的功能会自动调用。
我们编译并刷新。
在Linux机器上可以看到连接到pppd的结果：
在Windows机器上的Packet Sender程序中可以看到已接收的请求和已发送的响应：
好了，就是这样，我们从发现板发送的数据包到达了COM端口，到达了pppd服务器，被发送至计算机的Windows端口6565，在此成功接收，作为响应，另一个数据包通过了方向相反，并已在董事会成功采用。 您可能还可以将消息发送到Internet上的任何计算机。
→完整的项目代码可在
此处下载