有線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)分配IP的詳細(xì)說明

1.W5500簡介

W5500 是一款全硬件 TCP/IP 嵌入式以太網(wǎng)控制器，為嵌入式系統(tǒng)提供了更加簡易的互聯(lián)網(wǎng)連接方案。 W5500 集成了 TCP/IP 協(xié)議棧， 10/100M 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）及物理層（PHY） ，使得用戶使用單芯片就能夠在他們的應(yīng)用中拓展網(wǎng)絡(luò)連接。
久經(jīng)市場考驗(yàn)的 WIZnet 全硬件 TCP/IP 協(xié)議棧支TCP,UDP,IPv4,ICMP,ARP,IGMP 以及 PPPoE 協(xié)議。 W5500 內(nèi)嵌 32K 字節(jié)片上緩存以供以太網(wǎng)包處理。如果你使用 W5500，你只需要一些簡單的 Socket 編程就能實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)應(yīng)用。這將會(huì)比其他嵌入式以太網(wǎng)方案更加快捷、簡便。用戶可以同時(shí)使用 8 個(gè)硬件 Socket 獨(dú)立通訊。
W5500 提供了 SPI（外設(shè)串行接口）從而能夠更加容易與外設(shè) MCU 整合。而且，W5500 的使用了新的高效 SPI 協(xié)議支持 80MHz 速率，從而能夠更好的實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)通訊。為了減少系統(tǒng)能耗， W5500 提供了網(wǎng)絡(luò)喚醒模式（WOL）及掉電模式供客戶選擇使用。

2.W5500特性

支持硬件 TCP/IP 協(xié)議： TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMP, PPPoE

• 支持 8 個(gè)獨(dú)立端口（Socket）同時(shí)通訊
• 支持掉電模式
• 支持網(wǎng)絡(luò)喚醒
• 支持高速串行外設(shè)接口（SPI 模式 0， 3）
• 內(nèi)部 32K 字節(jié)收發(fā)緩存
• 內(nèi)嵌 10BaseT/100BaseTX 以太網(wǎng)物理層（ PHY）
• 支持自動(dòng)協(xié)商（10/100-Based 全雙工/半雙工）
• 不支持 IP 分片
• 3.3V 工作電壓， I/O 信號(hào)口 5V 耐壓；
• LED 狀態(tài)顯示（全雙工/半雙工，網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)速度，活動(dòng)狀態(tài)）
• 48 引腳 LQFP 無鉛封裝（7x7mm, 0.5mm 間距）

3.應(yīng)用場合

• 家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備: 機(jī)頂盒、個(gè)人錄像機(jī)、數(shù)碼媒體適配器
• 串行轉(zhuǎn)以太網(wǎng): 門禁控制、 LED 顯示屏、無線 AP 繼電器等
• 并行轉(zhuǎn)以太網(wǎng): POS/微型打印機(jī)、復(fù)印機(jī)
• USB 轉(zhuǎn)以太網(wǎng): 存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)
• GPIO 轉(zhuǎn)以太網(wǎng): 家庭網(wǎng)絡(luò)傳感器
• 安全系統(tǒng): 數(shù)字錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、信息亭
• 工廠和樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)
• 醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備
• 嵌入式服務(wù)器

W5500模塊圖

4.接線方式

5.SPI底層驅(qū)動(dòng)編寫

CONFIG_MSG  ConfigMsg;																	/*配置結(jié)構(gòu)體*/
/*定義MAC地址,如果多塊W5500網(wǎng)絡(luò)適配板在同一現(xiàn)場工作，請(qǐng)使用不同的MAC地址*/
uint8 mac[6]={0x00,0x08,0xdc,0x11,0x11,0x11};

/*定義默認(rèn)IP信息*/
uint8 local_ip[4]  ={192,168,1,88};											/*定義W5500默認(rèn)IP地址*/
uint8 subnet[4]    ={255,255,255,0};										/*定義W5500默認(rèn)子網(wǎng)掩碼*/
uint8 gateway[4]   ={192,168,1,1};											/*定義W5500默認(rèn)網(wǎng)關(guān)*/
uint8 dns_server[4]={114,114,114,114};									/*定義W5500默認(rèn)DNS*/

uint16 local_port=5000;	                       					/*定義本地端口*/

/*定義遠(yuǎn)端IP信息*/
uint8  remote_ip[4]={192,168,1,102};										/*遠(yuǎn)端IP地址*/
uint16 remote_port=5000;																/*遠(yuǎn)端端口號(hào)*/

/*IP配置方法選擇，請(qǐng)自行選擇*/
uint8	ip_from=IP_FROM_DHCP;				

uint8   dhcp_ok   = 0;																	/*dhcp成功獲取IP*/
uint32	ms        = 0;																	/*毫秒計(jì)數(shù)*/
uint32	dhcp_time = 0;																	/*DHCP運(yùn)行計(jì)數(shù)*/
vu8	    ntptimer  = 0;																	/*NPT秒計(jì)數(shù)*/
/*硬件配置*/
void W5500_GPIO_Init(void)
{
  RCC->APB2ENR|=1<<3;
  GPIOB->CRH&=0x0000FFFF;
  GPIOB->CRH|=0x38330000;
  GPIOB->CRL&=0xFFFFFF00;
  GPIOB->CRL|=0x00000038;
  W5500_CS=1;
  W5500_RST=1;
}
/*模塊復(fù)位*/
void W5500_reset(void)
{
  W5500_RST=0;
  Delay_Us(2);
  W5500_RST=1;
  Delay_Ms(1000);
  Delay_Ms(600);
}
/*SPI讀寫一個(gè)字節(jié)*/
u8 SPI_WR_Byte(u8 byte)
{
  u8 data_rx=0;
  u8 i=0;
  for(i=0;i<8;i++)
  {
    W5500_SCLK=0;
    if(byte&0x80)W5500_MOSI=1;
    else W5500_MOSI=0;
    W5500_SCLK=1;
    byte<<=1;
    
    data_rx<<=1;
    if(W5500_MISO)data_rx|=0x01;
  }
  W5500_SCLK=0;
  return data_rx;
}
/*W5500底層收發(fā)一個(gè)字節(jié)*/
static u8 IINCHIP_SpiSendData(u8 dat)
{
   return(SPI_WR_Byte(dat));
}
/*向指定地址寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)*/
void IINCHIP_WRITE( u32 addrbsb,  u8 data)
{
  W5500_CS=0;
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x00FF0000)>>16);	
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x0000FF00)>> 8);
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x000000F8) + 4);  
  IINCHIP_SpiSendData(data); 
  W5500_CS=1;
}
/*從地址讀取讀取一字節(jié)數(shù)據(jù)*/
u8 IINCHIP_READ(u32 addrbsb)
{
  u8 data = 0;
  W5500_CS=0;
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x00FF0000)>>16);
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x0000FF00)>> 8);
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x000000F8))    ;
  data = IINCHIP_SpiSendData(0x00); 
  W5500_CS=1;
  return data;
}
/*
向W5500指定地址寫入指定長度數(shù)據(jù)
形參：addrbsb  -- 寫入的地址
	 buf  -- 要寫入的數(shù)據(jù)
	 len  -- 寫入的長度
返回值：寫入的數(shù)據(jù)長度
*/
u16 wiz_write_buf(u32 addrbsb,u8* buf,u16 len)
{
  u16 idx = 0;
  if(len == 0) printf("êy?Y3¤?è?a0\r\n");
  W5500_CS=0;
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x00FF0000)>>16);
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x0000FF00)>> 8);
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x000000F8) + 4);
  for(idx = 0; idx < len; idx++)
   {
     IINCHIP_SpiSendData(buf[idx]);
   }
   W5500_CS=1;                          
   return len;   
}
/*
從指定地址讀取指定長度數(shù)據(jù)
形參：addrbsb  -- 讀取的地址
	 buf  -- 讀取的數(shù)據(jù)保存地址
	 len  -- 讀取的長度
返回值：讀取的數(shù)據(jù)長度 
*/
u16 wiz_read_buf(u32 addrbsb, u8* buf,u16 len)
{
  u16 idx = 0;
  W5500_CS=0;
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x00FF0000)>>16);
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x0000FF00)>> 8);
  IINCHIP_SpiSendData( (addrbsb & 0x000000F8)); 
  for(idx = 0; idx < len; idx++)                   
  {
    buf[idx] = IINCHIP_SpiSendData(0x00);
  }  
  W5500_CS=1;
  return len;
}
/*DHCP用到定時(shí)器初始化*/
void dhcp_timer_init(void)
{
  TIMx_Init(TIM3,72,1000);
  TIM3->CR1|=1<<0;
}
/*ntp用到定時(shí)器出事化*/
void ntp_timer_init(void)
{
  TIMx_Init(TIM3,72,1000);												
}
/*中斷處理函數(shù)*/
void timer3_isr(void)
{
  ms++;	
  if(ms>=1000)
  {  
    ms=0;
    dhcp_time++;	/*DHCP定時(shí)+1S*/
    #ifndef	__NTP_H__
	  ntptimer++;	/*NTP重試時(shí)間+1s*/
    #endif
  }  
}
/*配置W5500網(wǎng)卡信息*/
void set_w5500_ip(void)
{
  /*復(fù)制定義的配置信息到配置結(jié)構(gòu)體*/
	memcpy(ConfigMsg.mac, mac, 6);//MAC地址
  memcpy(ConfigMsg.lip,local_ip,4);//IP
  memcpy(ConfigMsg.sub,subnet,4);//子網(wǎng)掩碼
  memcpy(ConfigMsg.gw,gateway,4);//網(wǎng)關(guān)
  memcpy(ConfigMsg.dns,dns_server,4);//DNS
  
  
  if(ip_from == IP_FROM_DHCP)/*動(dòng)態(tài)獲取IP*/
  {
    if(dhcp_ok==1)/*動(dòng)態(tài)獲取IP成功*/
    {
      printf(" IP from DHCP\r\n");		 
			memcpy(ConfigMsg.lip,DHCP_GET.lip, 4);
			memcpy(ConfigMsg.sub,DHCP_GET.sub, 4);
			memcpy(ConfigMsg.gw,DHCP_GET.gw, 4);
			memcpy(ConfigMsg.dns,DHCP_GET.dns,4);
    }
  }
  
  /*將IP配置信息寫入W5500相應(yīng)寄存器*/	
	setSUBR(ConfigMsg.sub);
	setGAR(ConfigMsg.gw);
	setSIPR(ConfigMsg.lip);
  /*判斷數(shù)據(jù)是否寫入成功*/
	getSIPR (local_ip);			
	printf(" W5500 IP地址   : %d.%d.%d.%d\r\n", local_ip[0],local_ip[1],local_ip[2],local_ip[3]);
	getSUBR(subnet);
	printf(" W5500 子網(wǎng)掩碼 : %d.%d.%d.%d\r\n", subnet[0],subnet[1],subnet[2],subnet[3]);
	getGAR(gateway);
	printf(" W5500 網(wǎng)關(guān)     : %d.%d.%d.%d\r\n", gateway[0],gateway[1],gateway[2],gateway[3]);  
}
//配置W5500的MAC地址
void set_w5500_mac(void)
{
	memcpy(ConfigMsg.mac, mac, 6);
	setSHAR(ConfigMsg.mac);	
	memcpy(DHCP_GET.mac, mac, 6);
}

W5500初始化，動(dòng)態(tài)IP分配

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "w5500_config.h"
#include "socket.h"
#include "w5500.h"
#include "dhcp.h"
int main()
{
  USART1_Init(115200);
  printf("W5500 SPI模擬時(shí)序,動(dòng)態(tài)分配IP VER1.0 \r\n");
  W5500_GPIO_Init();/*w5500_GPIO初始化*/
  W5500_reset();//硬件復(fù)位w5500
  set_w5500_mac();/*配置MAC地址*/
  socket_buf_init(txsize, rxsize);		/*初始化8個(gè)Socket的發(fā)送接收緩存大小*/
  printf("網(wǎng)絡(luò)初始化完成\r\n");
  while(1)
  {
    do_dhcp();/*DHCP測試程序*/
  }
}

W5500底層寄存器配置文件w5500.c；socket編程相關(guān)函數(shù)文件socket.c、w5500延時(shí)函數(shù)、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換文件utility.c；動(dòng)態(tài)分配IP函數(shù)接口文件dhcp.c這些文件移植可參考示例代碼或參考官方示例工程。

6.效果展示

審核編輯：符乾江