STM32F429 以太网MAC滤波应用说明

最近在使用MAC滤波，进行流量控制。默认情况下stm32f429系列以太网能够满足大部分需求。针对需要进行mac滤波的应用可以从以下几个方面进行深度发掘。

1 采用4个完美滤波器

MAC 支持多达 4 个用于单播完美过滤的 MAC 地址。如果选择完美过滤（复位帧过滤寄存器中的 HU 位）， MAC 会将接收的单播地址的所有 48 位与编程的 MAC 地址进行比较来确定是否匹配。默认情况下，始终使能 MacAddr0，其它地址 MacAddr1—MacAddr3 则通过单独的使能位进行选择。将其它地址 (MacAddr1—MacAddr3) 的各个字节与接收的相应 DA 字节进行比较时，可以将寄存器中相应的屏蔽字节控制位置 1 来屏蔽该字节。这有助于 DA 的组地址过滤。在散列过滤模式（ HU 位置 1）下， MAC 将使用 64 位散列表执行对单播地址的不完美过滤。对于散列过滤， MAC 将使用接收的目标地址的 6 个高 CRC位来索引散列表的内容。值为 000000 时，选取所选寄存器中的位 0；值为 111111 时，选取散列表寄存器中的位 63。如果相应位（由 6 位 CRC 指示）已置 1，将认为单播帧已通过散列过滤，否则认为帧未能通过散列过滤。【STM32F4xx中文参考手册 P843】

上段中的名词说明：

（1）完美过滤——值与MacAddr地址的48bit全部匹配，完美此处是指没有冲突，相较于下面的方式。当然也可以选择屏蔽字节，即只是部分匹配，类似于CAN接收滤波器。

如下代码，可以针对MAC：A4-A3-A2-A1-34-12，进行定点接收。

uint32_t data = EthHandle.Instance->MACA1HR;

EthHandle.Instance->MACA1HR = 0x80001234;

EthHandle.Instance->MACA1LR = 0xA1A2A3A4;

 

 2  散列过滤模式（hash）

是指利用hash计算（hash概念请自行百度），此处可以理解为一种映射，即多对一，因此肯定存在冲突，此种映射方式是通过CRC32计算的6bit来决定的。48bit通过计算映射到6bit，必然存在冲突。因此滤波是“不完美的”。

例如，如果传入帧的 DA 接收为 0x1F52 419C B6AF（ 0x1F 是 MII 接口上接收的第一个字节），则内部计算出的 6 位散列值为 0x2C 且为了过滤要检查 HTH 寄存器位[12]。如果传入帧的 DA 接收为 0xA00A 9800 0045， 则计算出的 6 位散列值为 0x07 且为了过滤要检查HTL 寄存器位[7]。

下面给出hash计算方式（引用自st官网:https://community.st.com/s/question/0D50X00009Xkb6ySAB/calculating-ethernet-multicast-filter-hash-value-）,这与手册上的例子是相对应的：

/ STM32 MACHASH - Copyright (C) 2014-2018 Clive Turvey (sourcer32@gmail.com)
//  All Rights Reserved
 
#include <windows.h>
 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
typedef unsigned char uint8_t;
typedef unsigned long uint32_t;
 
uint32_t Rev32(uint32_t x)
{
  uint32_t y;
  int i;
 
  y = 0;
 
  for(i=0; i<32; i++)
    if (x & (1 << i))
      y |= 1 << (31 - i);
 
  return(y);
}
 
uint32_t MacHash(const uint8_t *Mac) // sourcer32@gmail.com
{
  int i, j;
  uint32_t Crc;
 
  Crc = 0xFFFFFFFF;
 
  for(j=0; j<6; j++)
  {
    Crc = Crc ^ (uint32_t)Mac[j];
 
    for(i=0; i<8; i++)
      if (Crc & 1)
        Crc = (Crc >> 1) ^ 0xEDB88320; // Reversed 0x04C11DB7
      else
        Crc = (Crc >> 1);
  }
 
  return(Rev32(~Crc) >> 26); // Get High order 6-bit in reversed/inverted CRC
}
 
uint32_t MacHashFast(const uint8_t *Mac) // sourcer32@gmail.com
{
  static const uint32_t Rev6Tbl[] = {
    0x00,0x20,0x10,0x30,0x08,0x28,0x18,0x38,
    0x04,0x24,0x14,0x34,0x0C,0x2C,0x1C,0x3C,
    0x02,0x22,0x12,0x32,0x0A,0x2A,0x1A,0x3A,
    0x06,0x26,0x16,0x36,0x0E,0x2E,0x1E,0x3E,
    0x01,0x21,0x11,0x31,0x09,0x29,0x19,0x39,
    0x05,0x25,0x15,0x35,0x0D,0x2D,0x1D,0x3D,
    0x03,0x23,0x13,0x33,0x0B,0x2B,0x1B,0x3B,
    0x07,0x27,0x17,0x37,0x0F,0x2F,0x1F,0x3F };
 
  static const uint32_t Crc32Tbl[] = {
    0x4DBDF21C, 0x500AE278, 0x76D3D2D4, 0x6B64C2B0,
    0x3B61B38C, 0x26D6A3E8, 0x000F9344, 0x1DB88320,
    0xA005713C, 0xBDB26158, 0x9B6B51F4, 0x86DC4190,
    0xD6D930AC, 0xCB6E20C8, 0xEDB71064, 0xF0000000 };
 
  int i;
  uint32_t Crc;
 
  Crc = 0;
 
  for(i=0; i<6; i++)
  {
    Crc = Crc ^ (uint32_t)Mac[i];
 
    Crc = (Crc >> 4) ^ Crc32Tbl[Crc & 0x0F];  /* lower nibble */
    Crc = (Crc >> 4) ^ Crc32Tbl[Crc & 0x0F];  /* upper nibble */
  }
 
  return(Rev6Tbl[Crc & 0x3F]);
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
  static const uint8_t Test1[] = { 0x1F, 0x52, 0x41, 0x9C, 0xB6, 0xAF }; // 0x2C
  static const uint8_t Test2[] = { 0xA0, 0x0A, 0x98, 0x00, 0x00, 0x45 }; // 0x07
  static const uint8_t Test3[] = { 0x01, 0x00, 0x5e, 0x00, 0x00, 0x21 }; // 0x24
 
  printf("MacHash %02X\n", MacHash(Test1));
  printf("MacHash %02X\n", MacHash(Test2));
  printf("MacHash %02X\n", MacHash(Test3));
 
  printf("MacHashFast %02X\n", MacHashFast(Test1));
  printf("MacHashFast %02X\n", MacHashFast(Test2));
  printf("MacHashFast %02X\n", MacHashFast(Test3));
 
  return(1);
}

提前计算好MAC地址的分布情况，针对的设置hash滤波参数，可以大为减去软件负荷。

3.接收所有帧

通过如下设置可以接收网络中的所有mac数据。没有任何过滤操作。

uint32_t data = EthHandle.Instance->MACFFR;
 EthHandle.Instance->MACFFR = data | 0x80000000;