W5500实现以太网通信

2023-12-03 18:12
文章标签 实现 以太网 通信 w5500

本文主要是介绍W5500实现以太网通信，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

实现原理
嵌入式程序跑在STM32微控制器，通过片上SPI控制器与W5500进行通信，配置所需网络参数并与远端服务器建立链接（TCP客户端）之后发送接收数据；又或者是建立服务器（TCP服务器）等待建立链接之后收发数据。抑或是不用建立连接直接发送报文（UDP）。PHY信号变压之后通过RJ45接口收发至网线。

嵌入式程序 

嵌入式程序分两个部分，第一部分是一些底层通用接口。第二部分W5500抽象供上层调用的接口。

底层通用接口

这部分实现主要包括IO口控制器初始化，以及MCU不同位宽配置芯片接口和Socket批量发送接收数据接口，代码片如下（中文注释帮助您更好的理解实现）：

//IO口控制器初始化
uint8 w55_IoInit(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;SPI_InitTypeDef    SPI_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(SPI_CS_RCC|SPI_SCLK_RCC|SPI_SO_RCC|SPI_SI_RCC|W5500_RESET_RCC|LINK_RCC|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);/*使能AFIO时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);   /*只保留SWD模式*/GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);   RCC_APB1PeriphClockCmd(W5500_SPI_CLK ,ENABLE);GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = W5500_RESET_pin;GPIO_Init(W5500_RESET_GPIO, &GPIO_InitStructure);GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =SPI_CS_pin;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(SPI_CS_GPIO, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(SPI_CS_GPIO,SPI_CS_pin);GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =SPI_SCLK_pin|SPI_SI_pin|SPI_SO_pin;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(SPI_SCLK_GPIO, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(SPI_SCLK_GPIO,SPI_SCLK_pin|SPI_SI_pin|SPI_SO_pin);RCC_APB1PeriphClockCmd(LINK_RCC ,ENABLE);GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LINK_pin;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(LINK_GPIO, &GPIO_InitStructure);SPI_InitStructure.SPI_Direction=SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;SPI_InitStructure.SPI_Mode=SPI_Mode_Master;									SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;						SPI_InitStructure.SPI_CPOL=SPI_CPOL_Low;										SPI_InitStructure.SPI_CPHA=SPI_CPHA_1Edge;										SPI_InitStructure.SPI_NSS=SPI_NSS_Soft;											SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler=SPI_BaudRatePrescaler_2;		SPI_InitStructure.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB;							SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial=7;												SPI_Init(W5500_SPI, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(W5500_SPI,ENABLE);return 1;
}//spi发送一个字节
void SPI_Send_Byte(unsigned char dat)
{while (SPI_I2S_GetFlagStatus(W5500_SPI, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET); SPI_I2S_SendData(W5500_SPI, dat);
}
//spi接收一个字节
unsigned char SPI_Recv_Byte(void)
{return (uint8)(SPI_I2S_ReceiveData(W5500_SPI));
}
//spi发送两个字节
void SPI_Send_Short(unsigned short dat)
{SPI_Send_Byte(dat/256);SPI_Send_Byte(dat);	
}
//通过spi向指定地址寄存器写n个字节数据
uint8 w55_WritenByte(uint16 reg, uint8 *dat_ptr, uint16 size)
{unsigned short i;GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);	SPI_Send_Short(reg);SPI_Send_Byte(VDM|RWB_WRITE|COMMON_R);for(i=0;i<size;i++){SPI_Send_Byte(*dat_ptr++);}GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS); return 1;
}
//读取W5500指定地址1Byte数据
uint8 w55_Read1Byte(uint16 reg)
{unsigned char i;GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(reg);SPI_Send_Byte(FDM1|RWB_READ|COMMON_R);i=SPI_Recv_Byte();SPI_Send_Byte(0x00);i=SPI_Recv_Byte();GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);return i;
}
///
//华丽的分割线
///
//单字节配置socket
uint8 w55_WriteSock1Byte(SOCKET s, uint16 reg, uint8 dat)
{GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(reg);SPI_Send_Byte(FDM1|RWB_WRITE|(s*0x20+0x08));SPI_Send_Byte(dat);GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);return 1;
}
//两字节配置socket
uint8 w55_WriteSock2Byte(SOCKET s, uint16 reg, uint16 dat)
{GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(reg);SPI_Send_Byte(FDM2|RWB_WRITE|(s*0x20+0x08));SPI_Send_Short(dat);GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);return 1;
}
//四字节配置socket
uint8 w55_WriteSock4Byte(SOCKET s, uint16 reg, uint8 *dat_ptr)
{GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);//ÖÃW5500µÄSCSΪµÍµçƽSPI_Send_Short(reg);SPI_Send_Byte(FDM4|RWB_WRITE|(s*0x20+0x08));SPI_Send_Byte(*dat_ptr++);SPI_Send_Byte(*dat_ptr++);SPI_Send_Byte(*dat_ptr++);SPI_Send_Byte(*dat_ptr++);GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS); return 1;
}
//读取Socket1字节信息
uint8 w55_ReadSock1Byte(SOCKET s, uint16 reg)
{unsigned char i;GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(reg);SPI_Send_Byte(FDM1|RWB_READ|(s*0x20+0x08));//i=SPI_I2S_ReceiveData(W5500_SPI);i=SPI_Recv_Byte();SPI_Send_Byte(0x00);//i=SPI_I2S_ReceiveData(W5500_SPI);i=SPI_Recv_Byte();GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);return i;
}
//读取2字节socket信息
uint16 w55_ReadSock2Byte(SOCKET s, uint16 reg)
{unsigned short i;GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(reg);SPI_Send_Byte(FDM2|RWB_READ|(s*0x20+0x08));i=SPI_Recv_Byte();SPI_Send_Byte(0x00);i=SPI_Recv_Byte();SPI_Send_Byte(0x00);i*=256;i+=SPI_Recv_Byte();GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);return i;
}

W5500抽象接口
这部分主要实现了芯片以及Socket初始化，模拟中断处理循环函数等，示例使用Socket0实现TCP客户端，您可以在此代码基础上增加配置别的Socket实现TCP服务器以及UDP等。代码片（会有中文注释帮助您更好地理解程序）如下，你会通过这部分代码片体会到C51单片机程序的编程风格（尤其是开始的两个接口）：

//从Socket接收数据缓存区读取数据
uint16 w55_ReadSockToBuffer(SOCKET s, uint8 *dat_ptr)
{unsigned short rx_size;unsigned short offset, offset1;unsigned short i;unsigned char j;rx_size=w55_ReadSock2Byte(s,W5500_Sn_RX_RSR);if(rx_size==0) return 0;//没接收到数据则返回if(rx_size>S_RX_SIZE) rx_size=S_RX_SIZE;		offset=w55_ReadSock2Byte(s,W5500_Sn_RX_RD);offset1=offset;offset&=(S_RX_SIZE-1);//计算实际的物理地址GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(offset);//写16位地址SPI_Send_Byte(VDM|RWB_READ|(s*0x20+0x18));//写控制字节，N字节数据长度，读数据，选择端口j=SPI_Recv_Byte();if((offset+rx_size)<S_RX_SIZE)//如果最大地址未超过w5500接收缓冲区寄存器的最大地址{for(i=0;i<rx_size;i++)//循环读取rx_size个字节数据{SPI_Send_Byte(0x00);//发送一个哑数据j=SPI_Recv_Byte();*dat_ptr=j;dat_ptr++;}}else//如果最大地址超过w5500接收缓冲区寄存器最大地址{offset=S_RX_SIZE-offset;for(i=0;i<offset;i++)//循环读出前offset个字节数据{SPI_Send_Byte(0x00);				j=SPI_Recv_Byte();*dat_ptr=j;dat_ptr++;}GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS); GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(0x00);//写16位地址SPI_Send_Byte(VDM|RWB_READ|(s*0x20+0x18));//写控制字j=SPI_Recv_Byte();for(;i<rx_size;i++)//循环读取后rx_size-offset个字节数据{SPI_Send_Byte(0x00);j=SPI_Recv_Byte();*dat_ptr=j;dat_ptr++;}}GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS); offset1+=rx_size;//更新实际物理地址，即下次读取接收到的数据的起始地址w55_WriteSock2Byte(s, W5500_Sn_RX_RD, offset1);w55_WriteSock1Byte(s, W5500_Sn_CR, RECV);//发送启动接收命令return rx_size;//返回接收到的数据长度
}
//将数据写入W5500的数据发送缓冲区
uint8 w55_WriteSockToBuffer(SOCKET s, uint8 *dat_ptr, uint16 size)
{unsigned short offset,offset1;unsigned short i;offset=w55_ReadSock2Byte(s,W5500_Sn_TX_WR);offset1=offset;offset&=(S_TX_SIZE-1);//计算实际物理地址GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(offset);SPI_Send_Byte(VDM|RWB_WRITE|(s*0x20+0x10));if((offset+size)<S_TX_SIZE)//如果最大地址未超过W5500发送缓冲区寄存器的最大地址{for(i=0;i<size;i++){SPI_Send_Byte(*dat_ptr++);	}}else//如果最大地址超过w5500发送缓冲区寄存器的最大地址{offset=S_TX_SIZE-offset;for(i=0;i<offset;i++){SPI_Send_Byte(*dat_ptr++);}GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS); GPIO_ResetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS);SPI_Send_Short(0x00);SPI_Send_Byte(VDM|RWB_WRITE|(s*0x20+0x10));for(;i<size;i++){SPI_Send_Byte(*dat_ptr++);}}GPIO_SetBits(W5500_SCS_PORT, W5500_SCS); offset1+=size;//更新实际物理地址，即下次写待发送数据到发送数据缓冲区起始地址w55_WriteSock2Byte(s, W5500_Sn_TX_WR, offset1);w55_WriteSock1Byte(s, W5500_Sn_CR, SEND);//发送启动发送指令			
}
//芯片初始化
uint8 w55_StartUp(void)
{uint8 i;w55_IoInit();w55_HardwareReset();w55_Write1Byte(W5500_MODE,MODE_RST); //软复位delay(1000);//设置网关的IP地址w55_WritenByte(W5500_GAR, s_app_w55_para.u8Gateway, 4);//设置子网掩码值w55_WritenByte(W5500_SUBR,s_app_w55_para.u8SubMask,4);//设置MAC地址w55_WritenByte(W5500_SHAR,s_app_w55_para.u8MacAddr,6);		//设置w5500的IP地址w55_WritenByte(W5500_SIPR,s_app_w55_para.u8LocalIp,4);	//设置发送缓冲区以及接收缓冲区大小for(i=0;i<8;i++){w55_WriteSock1Byte(i,W5500_Sn_RXBUF_SIZE, 0x02);//Socket Rx memory size=2kw55_WriteSock1Byte(i,W5500_Sn_TXBUF_SIZE, 0x02);//Socket Tx mempry size=2k }	//设置重连时间为200msw55_Write2Byte(W5500_RTR, 0x07d0);	//设置重连次数为8次w55_Write1Byte(W5500_RCR,8);w55_Write1Byte(W5500_IMR,IM_IR7|IM_IR6);w55_WriteSock1Byte(W55_SOCKETSERVER,W5500_Sn_IMR,(IMR_SENDOK|IMR_TIMEOUT|IMR_RECV|IMR_DISCON|IMR_CON));w55_WriteSock1Byte(W55_SOCKETCLIENT,W5500_Sn_IMR,(IMR_SENDOK|IMR_TIMEOUT|IMR_RECV|IMR_DISCON|IMR_CON));w55_WriteSock1Byte(W55_SOCKETUDP,W5500_Sn_IMR,(IMR_SENDOK|IMR_TIMEOUT|IMR_RECV|IMR_DISCON|IMR_CON));w55_WriteSock1Byte(W55_SOCKETLISTEN,W5500_Sn_IMR,(IMR_SENDOK|IMR_TIMEOUT|IMR_RECV|IMR_DISCON|IMR_CON));
}//Socket初始化
uint8 w55_SocketInit(SOCKET s)
{switch(s)			{case 0:		//将socket0用作Tcp客户端w55_WriteSock2Byte(s, W5500_Sn_MSSR, 1460);//设置最大字节分片数//设置源端口号w55_WriteSock2Byte(s, W5500_Sn_PORT, s_app_w55_para.u16UpPort);//设置目标（远程）端口号w55_WriteSock2Byte(1, W5500_Sn_DPORTR, s_app_w55_para.u16UpPort);//设置目标（远程）IP地址w55_WriteSock4Byte(s, W5500_Sn_DIPR, s_app_w55_para.u8UpIp);				break;case 4:break;case 5:break;case 6:break;case 7:break;default:break;}
}//Tcp客户端连接
uint8 u8_app_w55_SocketConnect(SOCKET s)
{u8_drv_w55_WriteSock1Byte(s,W5500_Sn_MR,MR_TCP);u8_drv_w55_WriteSock1Byte(s,W5500_Sn_CR,OPEN);//打开Socketdelay(5);//ÑÓʱ5msif(u8_drv_w55_ReadSock1Byte(s,W5500_Sn_SR)!=SOCK_INIT){u8_drv_w55_WriteSock1Byte(s,W5500_Sn_CR,CLOSE);return FALSE;//·µ»ØFALSE(0x00)}u8_drv_w55_WriteSock1Byte(s,W5500_Sn_CR,CONNECT);//设置Socket尝试连接return TRUE;
}	//循环模拟中断处理函数
uint8 w55_InterruptProcess(void)
{uint8 i,j;uint8 u8Data[50];uint16 u16Length;uint16 k;while(1){//读取当前中断标志i = w55_Read1Byte(W5500_IR);//清除中断标志																w55_Write1Byte(W5500_IR, (i&0xf0));												if((i & IR_CONFLICT) == IR_CONFLICT)															{//IP冲突处理代码添加return 0;}if((i & IR_UNREACH) == IR_UNREACH)															{//报文无法到达return 0;}i=w55_Read1Byte(W5500_SIR);																if((i & S1_INT) == S1_INT)	//Socket1用作TCP客户端																			{//读取socket1中断标志j=w55_ReadSock1Byte(W55_SOCKETCLIENT,W5500_Sn_IR);	//清除socket1中断标志			w55_WriteSock1Byte(W55_SOCKETCLIENT,W5500_Sn_IR,j);			if(j&IR_CON)//TCP客户端模式下，成功建立连接																										{//一般添加发送设备信息}if(j&IR_DISCON)	//TCP模式下socket断开连接处理																						{w55_WriteSock1Byte(W55_SOCKETCLIENT,W5500_Sn_CR,CLOSE);//关闭w55_SocketInit(W55_SOCKETCLIENT);//	初始化TCP客户端socket										w55_SocketConnect(W55_SOCKETCLIENT);//尝试建立连接}if(j&IR_SEND_OK)	//数据包发送成功{//添加发送成功相关代码}if(j&IR_RECV)		//数据包接收																								{			memset(w55_DataTmpRC,'\0',sizeof(MAX_CIRCBUFF_SIZE_1+10));			u16Length = w55_ReadSockToBuffer(W55_SOCKETCLIENT,w55_DataTmpRC);				//通知处理接收数据}if(j&IR_TIMEOUT)//Socket连接或数据传输超时处理																								{w55_WriteSock1Byte(W55_SOCKETCLIENT,W5500_Sn_CR,CLOSE);//关闭w55_SocketInit(W55_SOCKETCLIENT);//初始化											w55_SocketConnect(W55_SOCKETCLIENT);	//重连						}}w55_WriteSockToBuffer(7,u8test1,2);if(w55_Read1Byte(W5500_SIR) != 0) {continue;}else{break;}}
}

官网例程补充说明
W5500官网提供了包括开发板，原理图，以及参考代码和常见问题与技术服务等。参考代码又针对STM32，DSP，C8051以及基于操作系统分别提供了作为TCP客户端/服务器，UDP收发等例程。下面我们对STM32F407+W5500例程中的W5500作为TCP客户端工程进行简单的分析，具体代码可以去官网下载，我这边就不贴了。

工程中包含了DHCP/DNS客户端的实现代码，示例中并没有使用，我也就不详述了，有兴趣的可以去看看。W5500.c包含了主要的驱动实现，包含所有寄存器的定义以及用以上层调用的初始化，建立连接，发送接收等接口。考虑到MCU可能不通过SPI控制器与W5500进行通信，W5500.c实现了注册平台提供的MCU与W5500直接数据交互的函数。下面是示例工程的流程图：

这篇关于W5500实现以太网通信的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/450369。

相关文章

Python实现Word转PDF全攻略(从入门到实战)

Python实现Word转PDF全攻略(从入门到实战)

《Python实现Word转PDF全攻略(从入门到实战)》在数字化办公场景中,Word文档的跨平台兼容性始终是个难题,而PDF格式凭借所见即所得的特性,已成为文档分发和归档的标准格式,下面小编就来和大... 目录一、为什么需要python处理Word转PDF？二、主流转换方案对比三、五套实战方案详解方案1：
阅读更多...
SpringBoot集成EasyExcel实现百万级别的数据导入导出实践指南

SpringBoot集成EasyExcel实现百万级别的数据导入导出实践指南

《SpringBoot集成EasyExcel实现百万级别的数据导入导出实践指南》本文将基于开源项目springboot-easyexcel-batch进行解析与扩展,手把手教大家如何在SpringBo... 目录项目结构概览核心依赖百万级导出实战场景核心代码效果百万级导入实战场景监听器和Service（核心
阅读更多...
C# async await 异步编程实现机制详解

C# async await 异步编程实现机制详解

《C#asyncawait异步编程实现机制详解》async/await是C#5.0引入的语法糖,它基于**状态机（StateMachine）**模式实现,将异步方法转换为编译器生成的状态机类,本... 目录一、async/await 异步编程实现机制1.1 核心概念1.2 编译器转换过程1.3 关键组件解析
阅读更多...
基于Python Playwright进行前端性能测试的脚本实现

基于Python Playwright进行前端性能测试的脚本实现

《基于PythonPlaywright进行前端性能测试的脚本实现》在当今Web应用开发中,性能优化是提升用户体验的关键因素之一,本文将介绍如何使用Playwright构建一个自动化性能测试工具,希望... 目录引言工具概述整体架构核心实现解析1. 浏览器初始化2. 性能数据收集3. 资源分析4. 关键性能指
阅读更多...
使用Redis快速实现共享Session登录的详细步骤

使用Redis快速实现共享Session登录的详细步骤

《使用Redis快速实现共享Session登录的详细步骤》在Web开发中,Session通常用于存储用户的会话信息,允许用户在多个页面之间保持登录状态,Redis是一个开源的高性能键值数据库,广泛用于... 目录前言实现原理：步骤：使用Redis实现共享Session登录1. 引入Redis依赖2. 配置R
阅读更多...
SpringBoot实现RSA+AES自动接口解密的实战指南

SpringBoot实现RSA+AES自动接口解密的实战指南

《SpringBoot实现RSA+AES自动接口解密的实战指南》在当今数据泄露频发的网络环境中,接口安全已成为开发者不可忽视的核心议题,RSA+AES混合加密方案因其安全性高、性能优越而被广泛采用,本... 目录一、项目依赖与环境准备1.1 Maven依赖配置1.2 密钥生成与配置二、加密工具类实现2.1
阅读更多...
在Java中实现线程之间的数据共享的几种方式总结

在Java中实现线程之间的数据共享的几种方式总结

《在Java中实现线程之间的数据共享的几种方式总结》在Java中实现线程间数据共享是并发编程的核心需求,但需要谨慎处理同步问题以避免竞态条件,本文通过代码示例给大家介绍了几种主要实现方式及其最佳实践,... 目录1. 共享变量与同步机制2. 轻量级通信机制3. 线程安全容器4. 线程局部变量（ThreadL
阅读更多...
python使用Akshare与Streamlit实现股票估值分析教程（图文代码）

python使用Akshare与Streamlit实现股票估值分析教程（图文代码）

《python使用Akshare与Streamlit实现股票估值分析教程（图文代码）》入职测试中的一道题,要求:从Akshare下载某一个股票近十年的财务报表包括,资产负债表,利润表,现金流量表,保存... 目录一、前言二、核心知识点梳理1、Akshare数据获取2、Pandas数据处理3、Matplotl
阅读更多...
分布式锁在Spring Boot应用中的实现过程

分布式锁在Spring Boot应用中的实现过程

《分布式锁在SpringBoot应用中的实现过程》文章介绍在SpringBoot中通过自定义Lock注解、LockAspect切面和RedisLockUtils工具类实现分布式锁,确保多实例并发操作... 目录Lock注解LockASPect切面RedisLockUtils工具类总结在现代微服务架构中，分布
阅读更多...
Java使用Thumbnailator库实现图片处理与压缩功能

Java使用Thumbnailator库实现图片处理与压缩功能

《Java使用Thumbnailator库实现图片处理与压缩功能》Thumbnailator是高性能Java图像处理库,支持缩放、旋转、水印添加、裁剪及格式转换,提供易用API和性能优化,适合Web应... 目录1. 图片处理库Thumbnailator介绍2. 基本和指定大小图片缩放功能2.1 图片缩放的
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2