随着物联网技术的飞速发展，云网关作为连接设备与云端的关键节点，其性能和稳定性至关重要。本文将详细介绍基于 STM32H750 微控制器的云网关项目开发过程，重点阐述 8 路 RS485-Modbus 协议调试、2 路 CAN 调试以及一路以太网口 DP83848 驱动调试，并探讨适配 RTOS 实时操作系统及相关优化策略。
一、项目概述
本项目旨在开发一款高性能的云网关，以实现多种设备的互联互通。选用的 STM32H750 微控制器凭借其强大的处理能力和丰富的外设接口，为项目的顺利实施提供了有力保障。该云网关需要支持多种通信协议和接口，包括 8 路 RS485-Modbus 协议、2 路 CAN 以及一路以太网口，以满足不同设备的连接需求。
后面打算加上外壳以及继电器控制
二、8 路 RS485-Modbus 协议调试
1. DMA 收发配置
RS485-Modbus 协议的调试中，采用 DMA 收发方式可以显著提高数据传输效率。以第一路 RS485 接口为例，通过配置 USART 与 DMA，实现数据的高效传输。当与设备进行通信时，通过 DMA 将数据从内存传输到 USART 发送寄存器，反之亦然，从而避免了 CPU 的频繁中断，提高了系统的实时性。
2. TCP 与 RS485 的数据交互
在云网关中，TCP 连接与 RS485 接口的数据交互是关键。当 TCP 客户端连接到服务器端口时，接收到的数据需要通过 DMA 传输到对应的 RS485 端口。同时，接收消息时采用 USART 的 IDLE 中断，在中断触发时启动 DMA，将数据从设备传输到内存缓冲区，传输完成后释放信号量。子线程中通过阻塞式等待信号量，随后解析消息并判断 TCP 连接状态，若连接正常则将数据转发到对应的 TCP 客户端。
3. 多线程处理
为提高 MCU 的利用率，针对 8 路 RS485-Modbus 协议创建了多个线程，每个线程独立负责一个端口的监听和数据处理。这种多线程的架构使得各个 RS485 接口能够并行工作，互不干扰，有效提高了系统的并发处理能力。
三、2 路 CAN 调试
CAN 总线作为一种可靠的工业通信协议，在云网关中也得到了广泛应用。对于 2 路 CAN 的调试，同样采用了多线程的处理方式，每个线程独立完成 CAN 的收发处理。通过合理配置 CAN 控制器和相关寄存器，实现了 CAN 数据帧的正确收发和解析。在数据传输过程中，充分利用了 STM32H750 的硬件资源，确保了 CAN 通信的稳定性和实时性。
四、一路以太网口 DP83848 驱动调试
以太网口的调试中，选用 DP83848 作为PHY芯片，通过 STM32H750 的 MII/RMII 接口与之连接。在调试过程中，首先确保硬件连接正确，包括网口的引脚焊接、芯片的供电等。然后，通过 STM32CubeMX 工具生成以太网驱动代码，并进行相关配置，如 IP 地址、子网掩码等。在调试过程中，遇到了网口灯不亮、无法 PING 通等问题，通过逐一排查硬件和软件问题，最终成功实现了以太网口的正常通信。
五、适配 RTOS 实时操作系统
1. 内存与堆栈调整
在适配 RTOS 实时操作系统的过程中，对内存和堆栈进行了详细的调试和修改。根据系统的实际需求，合理分配了各个线程的堆栈大小，避免了因堆栈溢出导致的系统崩溃。同时，通过优化内存分配算法，减少了内存碎片的产生，提高了系统的稳定性和可靠性。
2. lwip 层 socket 限制调整
针对 lwip 层的 socket 限制，进行了相应的调整。通过修改 lwip 的配置文件，增加了 socket 的最大数量，以满足多个客户端连接的需求。同时，对 lwip 的内存管理进行了优化，提高了系统的并发处理能力。
3. 线程创建与管理
为了实现对多个客户端连接请求的监听，创建了 10 个线程，每个线程独立开端口监听。通过对线程的合理调度和管理，确保了系统的高效运行。在创建线程时，充分考虑了线程的优先级和时间片分配，以满足不同任务的实时性要求。
六、总结
通过以上对 STM32H750 云网关项目的开发实践，成功实现了 8 路 RS485-Modbus 协议调试、2 路 CAN 调试以及一路以太网口 DP83848 驱动调试，并适配了 RTOS 实时操作系统。对MCU资源利用率较为充分，后面更新效率可以考虑使用两片stm32芯片相互通讯，互为看门狗设计，可以更高效稳定工作
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