STM32F103与CH395

好的，我们来分别介绍 STM32F103 和 CH395 这两个芯片，并说明它们通常如何协同工作。

1. STM32F103

类型： 32位微控制器 (Microcontroller Unit - MCU)
厂商： 意法半导体 (STMicroelectronics)
核心： ARM Cortex-M3
主要特点：
- 高性能： Cortex-M3 核心提供较高的处理性能（最高72MHz主频），适用于实时控制。
- 丰富外设： 集成了大量的片上外设，例如：
  - 多个通用定时器 (TIM)
  - PWM 输出
  - ADC (模数转换器)
  - DAC (数模转换器)
  - USART/UART (串行通信)
  - SPI (串行外设接口)
  - I2C (集成电路总线)
  - USB Device (全速)
  - CAN (控制器局域网络)
  - GPIO (通用输入输出)
- 片上存储器： 内置 Flash 程序存储器 (从16KB到512KB不等) 和 SRAM (从6KB到64KB不等)，具体容量取决于具体型号 (如 STM32F103C8T6, STM32F103RCT6 等)。
- 低功耗模式： 支持多种低功耗模式。
- 广泛应用： 因其高性价比、丰富资源、强大生态系统和成熟的工具链，被广泛用于工业控制、电机驱动、消费电子、物联网节点、医疗设备、仪器仪表等嵌入式应用领域。
关键点： STM32F103 本身不具备原生的以太网 MAC 控制器。 这意味着它不能直接连接网线进行以太网通信。

2. CH395

类型： 以太网控制器芯片 (Ethernet Controller Chip)
厂商： 南京沁恒微电子 (WCH)
主要功能： 为没有原生以太网功能的微控制器（如 STM32F103）提供以太网连接解决方案。
核心特点：
- 协议支持： 集成了完整的 TCP/IP 协议栈，支持 TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, DHCP, DNS 等协议。这大大减轻了主控 MCU 处理网络协议栈的负担。
- 硬件接口： 提供 SPI接口 (最高可达30Mbps) 或 8位并行总线 与主控 MCU (如 STM32F103) 通信。SPI 是更常用也更节省引脚的方式。
- MAC & PHY： 内部集成了以太网 MAC (媒体访问控制器) 和 10/100Mbps 自适应的以太网 PHY (物理层收发器)。
  - MAC： 负责处理以太网帧的结构、地址识别、错误检测等数据链路层功能。
  - PHY： 负责将数字信号转换为能在网线上传输的模拟信号（发送），以及将接收到的模拟信号转换回数字信号（接收），处理物理层编码、线路驱动、冲突检测等。
- 内置缓存： 提供收发数据缓冲区。
- 支持多Socket： 支持多个独立的网络通信连接 (Socket)。
- 集成度高： 单芯片集成 MAC+PHY+协议栈，无需外部 PHY 芯片，简化了硬件设计。
- 低功耗： 支持多种节能模式。
主要用途： 让低成本的 MCU (如 STM32F103、STM8、51单片机等) 能够方便、快速地实现联网功能，用于需要以太网通信的嵌入式设备。

STM32F103 与 CH395 的协作

连接方式： STM32F103 通过其 SPI 接口 连接到 CH395 的 SPI 接口。通常需要连接 SPI 时钟 (SCK)、主机输出从机输入 (MOSI)、主机输入从机输出 (MISO)、片选 (CS) 这四根线，以及一个中断信号线 (INT) 用于 CH395 通知 STM32 有数据到达或状态变化。还可能连接复位 (RST) 信号线。
STM32F103 的角色 (主控)：
- 通过 SPI 发送命令和数据给 CH395，配置 CH395 的工作模式 (如 IP 地址、MAC 地址、网关、子网掩码 - 可静态设置或通过 DHCP 获取)。
- 通过 SPI 向 CH395 发送需要传输的网络数据。
- 通过 SPI 从 CH395 读取接收到的网络数据。
- 响应 CH395 的中断，处理网络事件 (如连接建立、断开、数据到达等)。
- 运行用户应用程序逻辑。
CH395 的角色 (网络协处理器)：
- 处理所有底层的以太网帧收发 (MAC+PHY)。
- 处理 TCP/IP 协议栈的核心功能 (IP分片重组、TCP连接管理、ACK确认、超时重传、UDP报文处理等)。
- 为主控 MCU 提供简化的 Socket API 接口 (通过 SPI 命令)。
- 接收物理网络数据，解析处理后，将有效载荷数据存入缓冲区供主控读取。
- 将主控发来的应用数据打包成符合协议要求的以太网帧发送出去。
- 通过中断通知主控重要事件。
优势：
- 降低成本： 使用性价比高的 STM32F103 实现主要控制功能，利用 CH395 添加网络功能，总成本低于使用原生带以太网 MAC 的高端 MCU。
- 简化开发： CH395 处理了复杂的协议栈和底层驱动，STM32 开发者只需通过相对简单的 SPI 命令和数据交互来实现网络通信，降低了软件开发难度和时间。
- 快速上市： 成熟的 CH395 方案和库/驱动加速了产品开发周期。
- 资源占用低： STM32F103 不需要运行繁重的 TCP/IP 协议栈，节省了宝贵的 Flash 和 RAM 资源用于应用逻辑。

总结

STM32F103 是一款功能强大、性价比极高的 ARM Cortex-M3 微控制器，但 没有以太网功能。
CH395 是一款集成了 MAC、PHY 和完整 TCP/IP 协议栈的以太网控制器芯片，专门用于给没有原生以太网的 MCU 扩展网络连接能力。
典型组合： STM32F103（负责主控逻辑）+ CH395（负责网络通信）。两者通过 SPI 接口连接通信。STM32 通过简单的命令控制 CH395 完成复杂的网络连接和数据传输。
应用场景： 需要联网功能的嵌入式设备，如工业远程监控终端、网络传感器、小型网络设备、智能家电、教育与开发板等，尤其在成本敏感的应用中非常有优势。

如果你想将 STM32F103 连接到以太网，CH395 是一个非常流行且实用的选择。