STM32嵌入式网络技术：15个实战案例，掌握物联网通信精髓

# 1. STM32嵌入式网络技术概述

STM32嵌入式微控制器系列广泛应用于物联网、工业自动化和消费电子等领域。其强大的网络功能使其能够轻松连接到各种网络，实现数据传输、远程控制和设备互联。

本节将概述STM32嵌入式网络技术的特点和优势，包括：

- **硬件支持：**STM32微控制器集成了以太网控制器（ENET）和USB OTG控制器，提供高速网络连接和外设扩展能力。
- **软件支持：**STM32CubeMX配置工具和HAL库提供了丰富的网络库和示例，简化了网络编程。
- **协议支持：**STM32网络库支持多种网络协议，包括TCP/IP、UDP、HTTP、MQTT和Modbus，满足各种应用场景的需求。

# 2. STM32网络编程基础

### 2.1 STM32网络编程环境配置

#### 2.1.1 工具链安装

STM32网络编程需要使用集成开发环境（IDE）和编译器工具链。推荐使用Keil MDK、IAR Embedded Workbench或GCC工具链。

#### 2.1.2 库和中间件选择

STM32网络编程需要使用TCP/IP协议栈和相关库。推荐使用ST官方提供的LwIP协议栈或FreeRTOS+TCP协议栈。

#### 2.1.3 硬件配置

STM32网络编程需要使用以太网PHY芯片或模块，以及相关电路连接。

### 2.2 TCP/IP协议栈简介

#### 2.2.1 TCP/IP协议栈结构

TCP/IP协议栈是一个分层的网络协议体系，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

#### 2.2.2 TCP/IP协议栈主要协议

* **物理层：**以太网、Wi-Fi
* **数据链路层：**ARP、RARP
* **网络层：**IP、ICMP、IGMP
* **传输层：**TCP、UDP
* **应用层：**HTTP、FTP、Telnet

### 2.3 STM32网络编程接口

#### 2.3.1 LwIP协议栈接口

LwIP协议栈提供了一系列API函数，用于网络编程。主要包括：

* **网络层：**ip_addr_t、ip_route_t
* **传输层：**tcp_new、tcp_write、udp_new、udp_send
* **应用层：**http_server_init、http_server_send

#### 2.3.2 FreeRTOS+TCP协议栈接口

FreeRTOS+TCP协议栈也提供了一系列API函数，用于网络编程。主要包括：

* **网络层：**FreeRTOS_gethostbyname、FreeRTOS_connect
* **传输层：**FreeRTOS_send、FreeRTOS_recv
* **应用层：**FreeRTOS_socket、FreeRTOS_close

#### 2.3.3 网络编程示例

// LwIP协议栈TCP客户端示例

#include "lwip/sockets.h"

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.100");
    server_addr.sin_port = htons(80);
    connect(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
    // 发送数据
    send(sockfd, "GET /index.html HTTP/1.1\r\n", strlen("GET /index.html HTTP/1.1\r\n"), 0);
    // 接收数据
    char buf[1024];
    recv(sockfd, buf, sizeof(buf), 0);
    // 解析数据
    // ...
    close(sockfd);
    return 0;
}

**代码逻辑分析：**

1. 创建一个TCP套接字。
2. 设置服务器地址和端口。
3. 连接到服务器。
4. 发送HTTP GET请求。
5. 接收服务器响应。
6. 解析服务器响应。
7. 关闭套接字。

**参数说明：**

* `sockfd`：套接字描述符
* `server_addr`：服务器地址结构
* `sin_family`：地址族（AF_INET表示IPv4）
* `sin_addr.s_addr`：服务器IP地址
* `sin_port`：服务器端口
* `buf`：接收缓冲区
* `sizeof(buf)`：接收缓冲区大小

# 3. STM32网络编程实战案例

### 3.1 Web服务器搭建

#### 3.1.1 Web服务器简介

Web服务器是一种