W5300在內存空間和數(shù)據(jù)處理能力等方面都有很大的提高。W5300特別適用于IPTV,IP機頂盒和數(shù)字電視等大流量多媒體數(shù)據(jù)的傳輸。通過一個集成有TCP/IP協(xié)議和10/100M的以太網(wǎng)MAC和PHY的單芯片可以非常簡單和快捷地實現(xiàn)Internet連接。
W5300與主機(MCU)采用總線接口。通過直接訪問方式或間接訪問方式,W5300可以很容易與主機接口,就像訪問SRAM存儲器。W5300的通信數(shù)據(jù)可以通過每個端口的TX/RX FIFO寄存器訪問。由于這些特性,即使一個初學者也很容易使用W5300實現(xiàn)Internet連接。
特性
支持軟、硬件混合TCP/IP協(xié)議: TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet;
支持8個獨立的端口(sockets)同時連接;。
網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸,速率可達到80Mbps;
支持ADSL連接 (支持PPPOE協(xié)議,帶PAP/CHAP驗證);
內部128K字節(jié)存儲器作TX/RX緩存;
根據(jù)端口通信數(shù)據(jù)吞吐量動態(tài)調整內部TX/RX存儲器分配;
內嵌10BaseT/100BaseTX以太網(wǎng)物理層,支持自動應答(全雙工/半雙工模式);
可選TX1:1 RX1:1 網(wǎng)絡變壓器接口YL18-2050S,YT37-1107S及YL2J011D,YL2J201A
支持自動極性變換(MDI/MDIX);
支持8/16位數(shù)據(jù)總線;l 0.18μm CMOS工藝;
3.3V工作電壓,I/O口可承受5V電壓,內部帶1.8V電壓調整器;
LQFP-100,14x14mm無鉛封裝。
單片機控制W5300源代碼如下:
/**
******************************************************************************
* @file W5100.c
* 本文件包括5個部分:
* 1. W5100初始化
* 2. W5100的Socket初始化
* 3. Socket連接
* 如果Socket設置為TCP服務器模式,則調用Socket_Listen()函數(shù),W5100處于偵聽狀態(tài),直到遠程客戶端與它連接。
* 如果Socket設置為TCP客戶端模式,則調用Socket_Connect()函數(shù),
* 每調用一次Socket_Connect(s)函數(shù),產(chǎn)生一次連接,
* 如果連接不成功,則產(chǎn)生超時中斷,然后可以再調用該函數(shù)進行連接。
* 如果Socket設置為UDP模式,則調用Socket_UDP函數(shù)
* 4. Socket數(shù)據(jù)接收和發(fā)送
* 5. W5100中斷處理
*
* 置W5100為服務器模式的調用過程:W5100_Init()--》Socket_Init(s)--》Socket_Listen(s),設置過程即完成,等待客戶端的連接。
* 置W5100為客戶端模式的調用過程:W5100_Init()--》Socket_Init(s)--》Socket_Connect(s),設置過程即完成,并與遠程服務器連接。
* 置W5100為UDP模式的調用過程:W5100_Init()--》Socket_Init(s)--》Socket_UDP(s),設置過程即完成,可以與遠程主機UDP通信。
*
* W5100產(chǎn)生的連接成功、終止連接、接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、超時等事件,都可以從中斷狀態(tài)中獲得。
******************************************************************************
*/
#include“W5100.h” /* 定義W5100的寄存器地址、狀態(tài) */
#include“REG51.h”
typedef unsigned char SOCKET;
sbit SPI_CS= P1^0;
sbit SPI_SCK= P1^1;
sbit SPI_SO= P1^2;
sbit SPI_SI= P1^3;
sbit SPI_EN= P1^4;
sbit KEY= P1^5;
/* 端口數(shù)據(jù)緩沖區(qū) */
unsigned char Rx_Buffer[20]; /* 端口接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū) */
unsigned char Tx_Buffer[20]; /* 端口發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū) */
/* 網(wǎng)絡參數(shù)寄存器 */
unsigned char Gateway_IP[4]={192,168,2,254}; /* Gateway IP Address */
unsigned char Sub_Mask[4]={255,255,255,0}; /* Subnet Mask */
unsigned char Phy_Addr[6]={0x00,0x08,0xDC,0x01,0x02,0x03}; /* Physical Address */
unsigned char IP_Addr[4]={192,168,2,1}; /* Loacal IP Address */
unsigned char S0_Port[2]={0x13,0x88}; /* Socket0 Port number 5000 */
unsigned char S0_DIP[4]={192,168,2,43}; /* Socket0 Destination IP Address */
unsigned char S0_DPort[2]={0x13,0x88}; /* Socket0 Destination Port number 5000*/
unsigned char S0_State=0; /* Socket0 state recorder */
unsigned char S0_Data; /* Socket0 receive data and transmit OK */
unsigned char W5100_Interrupt;
/* UDP Destionation IP address and Port number */
unsigned char UDP_DIPR[4];
unsigned char UDP_DPORT[2];
void Delay(unsigned int x)
{
unsigned int i;
for(i=0;i《x;i++){
SPI_EN=1;
}
}
unsigned char SPI_ReadByte(void){
unsigned char i,rByte=0;
for(i=0;i《8;i++){
rByte《《=1;
rByte|=SPI_SO;
SPI_SCK=0;
Delay(10);
SPI_SCK=1;
SPI_SCK=0;
}
return rByte;
}
void SPI_SendByte(unsigned char dt)
{
unsigned char i;
for(i=0;i《8;i++)
{
if((dt《《i)&0x80)
{
SPI_SI=1;
}
else
{
SPI_SI=0;
}
SPI_SCK=0;
Delay(10);
SPI_SCK=1;
SPI_SCK=0;
}
}
unsigned char Read_W5100(unsigned short addr)
{
unsigned char i;
/* 置W5100的CS為低電平 */
SPI_CS=0;
/* 發(fā)送讀命令 */
SPI_SendByte(0x0f);
/* 發(fā)送地址 */
SPI_SendByte(addr/256);
SPI_SendByte(addr);
/* 讀取數(shù)據(jù) */
i=SPI_ReadByte();
/* 置W5100的CS為高電平 */
SPI_CS=1;
return i;
}
void Write_W5100(unsigned short addr, unsigned char dat)
{
/* 置W5100的CS為低電平 */
SPI_CS=0;
Delay(100);
/* 發(fā)送寫命令 */
SPI_SendByte(0xf0);
/* 發(fā)送地址 */
SPI_SendByte(addr/256);
SPI_SendByte(addr);
/* 寫入數(shù)據(jù) */
SPI_SendByte(dat);
Delay(100);
/* 置W5100的CS為高電平 */
SPI_CS=1;
}
void W5100_Init(void)
{
unsigned char i;
SPI_EN=1;SPI_SCK=0;SPI_CS=1;SPI_SO=1;
Write_W5100(W5100_MODE,MODE_RST); /*軟復位W5100*/
Delay(100);
///Write_W5100(W5100_MODE,0); /*軟復位W5100*/
Delay(100); /*延時100ms,自己定義該函數(shù)*/
/*設置網(wǎng)關(Gateway)的IP地址,4字節(jié) */
/*使用網(wǎng)關可以使通信突破子網(wǎng)的局限,通過網(wǎng)關可以訪問到其它子網(wǎng)或進入Internet*/
for(i=0;i《4;i++)
Write_W5100(W5100_GAR+i,Gateway_IP); /*Gateway_IP為4字節(jié)unsigned char數(shù)組,自己定義*/
for(i=0;i《4;i++)
Gateway_IP=Read_W5100(W5100_GAR+i);
/*設置子網(wǎng)掩碼(MASK)值,4字節(jié)。子網(wǎng)掩碼用于子網(wǎng)運算*/
for(i=0;i《4;i++)
Write_W5100(W5100_SUBR+i,Sub_Mask); /*SUB_MASK為4字節(jié)unsigned char數(shù)組,自己定義*/
/*設置物理地址,6字節(jié),用于唯一標識網(wǎng)絡設備的物理地址值
該地址值需要到IEEE申請,按照OUI的規(guī)定,前3個字節(jié)為廠商代碼,后三個字節(jié)為產(chǎn)品序號
如果自己定義物理地址,注意第一個字節(jié)必須為偶數(shù)*/
for(i=0;i《6;i++)
Write_W5100(W5100_SHAR+i,Phy_Addr); /*PHY_ADDR6字節(jié)unsigned char數(shù)組,自己定義*/
/*設置本機的IP地址,4個字節(jié)
注意,網(wǎng)關IP必須與本機IP屬于同一個子網(wǎng),否則本機將無法找到網(wǎng)關*/
for(i=0;i《4;i++)
Write_W5100(W5100_SIPR+i,IP_Addr); /*IP_ADDR為4字節(jié)unsigned char數(shù)組,自己定義*/
/*設置發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)的大小,參考W5100數(shù)據(jù)手冊*/
Write_W5100(W5100_RMSR,0x55); /*Socket Rx memory size=2k*/
Write_W5100(W5100_TMSR,0x55); /*Socket Tx mempry size=2k*/
/* 設置重試時間,默認為2000(200ms) */
Write_W5100(W5100_RTR,0x07);
Write_W5100(W5100_RTR+1,0xd0);
/* 設置重試次數(shù),默認為8次 */
Write_W5100(W5100_RCR,8);
/* 啟動中斷,參考W5100數(shù)據(jù)手冊確定自己需要的中斷類型
IMR_CONFLICT是IP地址沖突異常中斷
IMR_UNREACH是UDP通信時,地址無法到達的異常中斷
其它是Socket事件中斷,根據(jù)需要添加 */
Write_W5100(W5100_IMR,(IMR_CONFLICT|IMR_UNREACH|IMR_S0_INT));
}
unsigned char Detect_Gateway(void)
{
unsigned char i;
Write_W5100((W5100_S0_MR),S_MR_TCP); /*設置socket0為TCP模式*/
Write_W5100((W5100_S0_CR),S_CR_OPEN); /*打開socket0*/
if(Read_W5100(W5100_S0_SSR)!=S_SSR_INIT)
{
Write_W5100((W5100_S0_CR),S_CR_CLOSE); /*打開不成功,關閉Socket,然后返回*/
return FALSE;
}
/*檢查網(wǎng)關及獲取網(wǎng)關的物理地址*/
for(i=0;i《4;i++)
Write_W5100((W5100_S0_DIPR+i),IP_Addr+1); /*向目的地址寄存器寫入與本機IP不同的IP值*/
Write_W5100((W5100_S0_CR),S_CR_CONNECT); /*打開socket0的TCP連接*/
Delay(20); /* 延時20ms */
i=Read_W5100(W5100_S0_DHAR); /*讀取目的主機的物理地址,該地址就是網(wǎng)關地址*/
Write_W5100((W5100_S0_CR),S_CR_CLOSE); /*關閉socket0*/
if(i==0xff)
{
/**********沒有找到網(wǎng)關服務器,或沒有與網(wǎng)關服務器成功連接***********/
/********** 自己添加處理代碼 ***********/
return FALSE;
}
return TRUE;
}
void Socket_Init(SOCKET s)
{
unsigned int i;
/*設置分片長度,參考W5100數(shù)據(jù)手冊,該值可以不修改*/
Write_W5100((W5100_S0_MSS+s*0x100),0x00); /*最大分片字節(jié)數(shù)=16*/
Write_W5100((W5100_S0_MSS+s*0x100+1),0x10);
/* Set Socket Port number */
switch(s)
{
case 0:
Write_W5100(W5100_S0_PORT,S0_Port[0]); /* Set Local Socket Port number */
Write_W5100(W5100_S0_PORT+1,S0_Port[1]);
Write_W5100(W5100_S0_DPORT,S0_DPort[0]); /* Set Destination port number */
Write_W5100(W5100_S0_DPORT+1,S0_DPort[1]);
for(i=0;i《4;i++)
Write_W5100(W5100_S0_DIPR+i,S0_DIP); /* Set Destination IP Address */
break;
case 1:
break;
case 2:
break;
case 3:
break;
default:
break;
}
}
/**
* @brief 設置Socket為客戶端與遠程服務器連接
*當本機Socket工作在客戶端模式時,引用該程序,與遠程服務器建立連接
*
*如果啟動連接后出現(xiàn)超時中斷,則與服務器連接失敗,需要重新調用該程序連接
*該程序每調用一次,就與服務器產(chǎn)生一次連接
**/
unsigned char Socket_Connect(SOCKET s)
{
Write_W5100((W5100_S0_MR+s*0x100), S_MR_TCP); /*設置socket為TCP模式 */
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100), S_CR_OPEN); /*打開Socket*/
if(Read_W5100(W5100_S0_SSR+s*0x100)!=S_SSR_INIT)
{
Write_W5100(W5100_S0_CR+s*0x100,S_CR_CLOSE); /*打開不成功,關閉Socket,然后返回*/
return FALSE;
}
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100),S_CR_CONNECT); /*設置Socket為Connect模式*/
return TRUE;
/*至此完成了Socket的打開連接工作,至于它是否與遠程服務器建立連接,則需要等待Socket中斷,
以判斷Socket的連接是否成功。參考W5100數(shù)據(jù)手冊的Socket中斷狀態(tài)*/
}
/**
* @brief 設置Socket作為服務器等待遠程主機的連接
*當本機Socket工作在服務器模式時,引用該程序,等等遠程主機的連接
*
*該程序只調用一次,就使W5100設置為服務器模式
* @return 如果設置成功則返回true, 否則返回false
**/
unsigned char Socket_Listen(SOCKET s)
{
Write_W5100((W5100_S0_MR+s*0x100), S_MR_TCP); /*設置socket為TCP模式 */
Write_W5100(W5100_S0_PORT,S0_Port[0]); /* Set source Socket Port number */
Write_W5100(W5100_S0_PORT+1,S0_Port[1]);
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100), S_CR_OPEN); /*打開Socket*/
if(Read_W5100(W5100_S0_SSR+s*0x100)!=S_SSR_INIT)
{
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100),S_CR_CLOSE); /*打開不成功,關閉Socket,然后返回*/
return FALSE;
}
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100), S_CR_LISTEN); /*設置Socket為偵聽模式*/
if(Read_W5100(W5100_S0_SSR+s*0x100)!=S_SSR_LISTEN)
{
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100), S_CR_CLOSE); /*設置不成功,關閉Socket,然后返回*/
return FALSE;
}
return TRUE;
/*至此完成了Socket的打開和設置偵聽工作,至于遠程客戶端是否與它建立連接,則需要等待Socket中斷,
以判斷Socket的連接是否成功。參考W5100數(shù)據(jù)手冊的Socket中斷狀態(tài)
在服務器偵聽模式不需要設置目的IP和目的端口號*/
}
/**
* @brief 設置Socket為UDP模式
*如果Socket工作在UDP模式,引用該程序。在UDP模式下,Socket通信不需要建立連接
*該程序只調用一次,就使W5100設置為UDP模式
* @return 如果設置成功則返回true, 否則返回false
**/
unsigned char Socket_UDP(SOCKET s)
{
Write_W5100((W5100_S0_MR+s*0x100), S_MR_UDP); /*設置Socket為UDP模式*/
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100), S_CR_OPEN); /*打開Socket*/
if(Read_W5100(W5100_S0_SSR+s*0x100)!=S_SSR_UDP)
{
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100), S_CR_CLOSE); /*打開不成功,關閉Socket,然后返回*/
return FALSE;
}
else
return TRUE;
/*至此完成了Socket的打開和UDP模式設置,在這種模式下它不需要與遠程主機建立連接
因為Socket不需要建立連接,所以在發(fā)送數(shù)據(jù)前都可以設置目的主機IP和目的Socket的端口號
如果目的主機IP和目的Socket的端口號是固定的,在運行過程中沒有改變,那么也可以在這里設置*/
}
/**
* @brief 處理Socket接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)
*如果Socket產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)的中斷,則引用該程序進行處理
*該程序將Socket的接收到的數(shù)據(jù)緩存到Rx_buffer數(shù)組中,并返回接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)
* @return 數(shù)據(jù)長度
**/
unsigned short S_rx_process(SOCKET s)
{
unsigned short i,j;
unsigned short rx_size,rx_offset;
/*讀取接收數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)*/
rx_size=Read_W5100(W5100_S0_RX_RSR+s*0x100);
rx_size*=256;
rx_size+=Read_W5100(W5100_S0_RX_RSR+s*0x100+1);
/*讀取接收緩沖區(qū)的偏移量*/
rx_offset=Read_W5100(W5100_S0_RX_RR+s*0x100);
rx_offset*=256;
rx_offset+=Read_W5100(W5100_S0_RX_RR+s*0x100+1);
i=rx_offset/S_RX_SIZE; /*計算實際的物理偏移量,S0_RX_SIZE需要在前面#define中定義*/
/*注意S_RX_SIZE的值在W5100_Init()函數(shù)的W5100_RMSR中確定*/
rx_offset=rx_offset-i*S_RX_SIZE;
j=W5100_RX+s*S_RX_SIZE+rx_offset; /*實際物理地址為W5100_RX+rx_offset*/
for(i=0;i《rx_size;i++)
{
if(rx_offset》=S_RX_SIZE)
{
j=W5100_RX+s*S_RX_SIZE;
rx_offset=0;
}
Rx_Buffer=Read_W5100(j); /*將數(shù)據(jù)緩存到Rx_buffer數(shù)組中*/
j++;
rx_offset++;
}
/*計算下一次偏移量*/
rx_offset=Read_W5100(W5100_S0_RX_RR+s*0x100);
rx_offset*=256;
rx_offset+=Read_W5100(W5100_S0_RX_RR+s*0x100+1);
rx_offset+=rx_size;
Write_W5100((W5100_S0_RX_RR+s*0x100), (rx_offset/256));
Write_W5100((W5100_S0_RX_RR+s*0x100+1), rx_offset);
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100), S_CR_RECV); /*設置RECV命令,等等下一次接收*/
return rx_size; /*返回接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)*/
}
/**
* @brief 如果要通過Socket發(fā)送數(shù)據(jù),則引用該程序
*要發(fā)送的數(shù)據(jù)緩存在Tx_buffer中, size則是要發(fā)送的字節(jié)長度
* @author stmsky
* @param[in] socket nummber
* @param[out] none
* @return
* @note
**/
unsigned char S_tx_process(SOCKET s, unsigned int size)
{
unsigned short i,j;
unsigned short tx_free_size,tx_offset;
/*如果是UDP模式,可以在此設置目的主機的IP和端口號*/
if((Read_W5100(W5100_S0_MR+s*0x100)&0x0f)==0x02)
{
for(i=0;i《4;i++) /* 設置目的主機IP*/
Write_W5100((W5100_S0_DIPR+s*0x100+i), UDP_DIPR);
Write_W5100((W5100_S0_DPORT+s*0x100), UDP_DPORT[0]);
Write_W5100((W5100_S0_DPORT+s*0x100+1), UDP_DPORT[1]);
}
/*讀取緩沖區(qū)剩余的長度*/
tx_free_size=Read_W5100(W5100_S0_TX_FSR+s*0x100);
tx_free_size*=256;
tx_free_size+=Read_W5100(W5100_S0_TX_FSR+s*0x100+1);
if(tx_free_size《size) /*如果剩余的字節(jié)長度小于發(fā)送字節(jié)長度,則返回*/
return FALSE;
/*讀取發(fā)送緩沖區(qū)的偏移量*/
tx_offset=Read_W5100(W5100_S0_TX_WR+s*0x100);
tx_offset*=256;
tx_offset+=Read_W5100(W5100_S0_TX_WR+s*0x100+1);
i=tx_offset/S_TX_SIZE; /*計算實際的物理偏移量,S0_TX_SIZE需要在前面#define中定義*/
/*注意S0_TX_SIZE的值在W5100_Init()函數(shù)的W5100_TMSR中確定*/
tx_offset=tx_offset-i*S_TX_SIZE;
j=W5100_TX+s*S_TX_SIZE+tx_offset; /*實際物理地址為W5100_TX+tx_offset*/
for(i=0;i《size;i++)
{
if(tx_offset》=S_TX_SIZE)
{
j=W5100_TX+s*S_TX_SIZE;
tx_offset=0;
}
Write_W5100(j,Tx_Buffer); /*將Tx_buffer緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送緩沖區(qū)*/
j++;
tx_offset++;
}
/*計算下一次的偏移量*/
tx_offset=Read_W5100(W5100_S0_TX_WR+s*0x100);
tx_offset*=256;
tx_offset+=Read_W5100(W5100_S0_TX_WR+s*0x100+1);
tx_offset+=size;
Write_W5100((W5100_S0_TX_WR+s*0x100),(tx_offset/256));
Write_W5100((W5100_S0_TX_WR+s*0x100+1),tx_offset);
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100), S_CR_SEND); /*設置SEND命令,啟動發(fā)送*/
return TRUE; /*返回成功*/
}
/**
* @brief W5100中斷處理程序框架
* @note
**/
void W5100_Interrupt_Process(void)
{
unsigned char i,j;
W5100_Interrupt=0;
i=Read_W5100(W5100_IR);
Write_W5100(W5100_IR, (i&0xf0)); /*回寫清除中斷標志*/
//GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
if((i & IR_CONFLICT) == IR_CONFLICT) /*IP地址沖突異常處理,自己添加代碼*/
{
}
if((i & IR_UNREACH) == IR_UNREACH) /*UDP模式下地址無法到達異常處理,自己添加代碼*/
{
}
/* Socket事件處理 */
if((i & IR_S0_INT) == IR_S0_INT)
{
j=Read_W5100(W5100_S0_IR);
Write_W5100(W5100_S0_IR, j); /* 回寫清中斷標志 */
if(j&S_IR_CON) /* 在TCP模式下,Socket0成功連接 */
{
S0_State|=S_CONN;
}
if(j&S_IR_DISCON) /* 在TCP模式下Socket斷開連接處理,自己添加代碼 */
{
Write_W5100(W5100_S0_CR, S_CR_CLOSE); /* 關閉端口,等待重新打開連接 */
S0_State=0;
}
if(j&S_IR_SENDOK) /* Socket0數(shù)據(jù)發(fā)送完成,可以再次啟動S_tx_process()函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù) */
{
S0_Data|=S_TRANSMITOK;
}
if(j&S_IR_RECV) /* Socket接收到數(shù)據(jù),可以啟動S_rx_process()函數(shù) */
{
S0_Data|=S_RECEIVE;
}
if(j&S_IR_TIMEOUT) /* Socket連接或數(shù)據(jù)傳輸超時處理 */
{
Write_W5100(W5100_S0_CR, S_CR_CLOSE); /* 關閉端口,等待重新打開連接 */
S0_State=0;
}
}
/* Socket1事件處理 */
if((i&IR_S1_INT)==IR_S1_INT)
{
j=Read_W5100(W5100_S1_IR);
Write_W5100(W5100_S1_IR, j); /* 回寫清中斷標志 */
}
/* Socket2事件處理 */
if((i&IR_S2_INT)==IR_S2_INT)
{
j=Read_W5100(W5100_S2_IR);
Write_W5100(W5100_S2_IR, j); /*回寫清中斷標志 */
}
/* Socket3事件處理 */
if((i&IR_S3_INT)==IR_S3_INT)
{
j=Read_W5100(W5100_S3_IR);
Write_W5100(W5100_S3_IR, j); /* 回寫清中斷標志 */
}
}
void main(void)
{
W5100_Init();
Socket_Init(0);
Socket_Listen(0);
while(1)
{
W5100_Interrupt_Process();
if(S0_State==S_CONN) break;
}
while(1)
{
}
}
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