【以太网硬件TCP/IP协议栈】硬件协议栈W5500应用
硬件协议栈和软件协议的区别:
MCU+MAC+PHY方案
传统的以太网接入方案如下图,由 MCU+MAC+PHY 再加入网络接口实现以太网的物理连接,通过在主控芯片中植入TCP/IP 协议代码实现通信及上层应用。
硬件协议栈W5500芯片方案
www.w5500.com文档例程全在里面。
由 MCU+硬件协议栈芯片(内含 MAC和 PHY)直接加网络接口,便可方便的实现单片机联网,所有的处理 TCP/IP 协议的工作都是通过硬件协议栈芯片来完成。
硬件协议栈是指通过将传统的软件 TCP/IP 协议栈用硬件化的逻辑门电路来实现:
两种方案对比
方案分类 |
MCU资源利用 |
代码量 |
安全性 |
灵活型 |
MAC+PHY方案 |
频繁响应中断,占用MCU运算/时钟资源 |
轻量级TCP/IP协议栈,约40KB代码量。 |
软件协议栈容易受到恶意攻击 |
软件协议栈具备灵活性 |
W5500硬件协议栈芯片方案 |
MCU 只需要处理面向用户的应用层数据 |
完成对Socket 的编程以及寄存器的调用,仅有 10K 左右的代码量 |
硬件化的电路处理协议会更加快速、稳定 |
只支持 4 个/8 个 Socket |
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层,它是一组接口。在设计模式中,Socket其实就是一个门面模式,它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面,对用户来说,一组简单的接口就是全部,让Socket去组织数据,以符合指定的协议。
W5500硬件方案
硬件连接主要如下:
注: 一号片选引荐SCS低电平有效。
程序文件分类
W5500初始化需要以下几个文件:
W5500初始化
操作W5500需要配置下列寄存器参数:
1. 模式寄存器(MR)
2. 中断屏蔽寄存器(IMR)
3. 重发时间寄存器(RTR)
4. 重发计数寄存器(RCR)
网络信息设置:
1. 网关地址寄存器(GAR)
2. 本机物理地址寄存器(SHAR)
3. 子网掩码寄存器(SUBR)
4. 本机 IP 地址寄存器(SIPR)
代码分析
SOCKET 接收TX和发送缓存RX的大小配置文件
void socket_buf_init( uint8 * tx_size, uint8 * rx_size )
{int16 i;int16 ssum=0,rsum=0;for (i = 0 ; i < MAX_SOCK_NUM; i++) // Set the size, masking and base address of Tx & Rx memory by each channel{IINCHIP_WRITE( (Sn_TXMEM_SIZE(i)), tx_size[i]);IINCHIP_WRITE( (Sn_RXMEM_SIZE(i)), rx_size[i]);#ifdef __DEF_IINCHIP_DBG__printf("tx_size[%d]: %d, Sn_TXMEM_SIZE = %d\r\n",i, tx_size[i], IINCHIP_READ(Sn_TXMEM_SIZE(i)));printf("rx_size[%d]: %d, Sn_RXMEM_SIZE = %d\r\n",i, rx_size[i], IINCHIP_READ(Sn_RXMEM_SIZE(i)));
#endifSSIZE[i] = (int16)(0);RSIZE[i] = (int16)(0);if (ssum <= 16384){SSIZE[i] = (int16)tx_size[i]*(1024);}if (rsum <= 16384){RSIZE[i]=(int16)rx_size[i]*(1024);}ssum += SSIZE[i];rsum += RSIZE[i];}
}
初始化接收和发送缓存的大小:
socket_buf_init(txsize, rxsize); /*初始化8个Socket的发送接收缓存大小*/
W5500 有 1 个通用寄存器,8 个 Socket 寄存器区,以及对应每个 Socket 的收/发缓存区。开启8个通道,每一个 Socket 的发送缓存区都在一个 16KB 的物理发送内存中,初始化分配为 2KB。每一个 Socket 的接收缓存区都在一个 16KB 的物理接收内存中,初始化分配为 2KB。无论给每个 Socket 分配多大的收/发缓存,都必须在 16 位的偏移地址范围内(从 0x0000 到 0xFFFF)。
16KB 的发送内存初始化被分配为每个 Socket 2KB 发送缓存区(2KB X 8 =16KB)。初始化分配的 2KB Socket 发送缓存,可以通过使用 Socket 发送缓存大小寄存器(Sn_TXBUF_SIZE)重新分配。一旦所有的 Socket 发送缓存大小寄存器(Sn_TXBUF_SIZE)配置完成,16KB 的发送内存就会按照配置分配给每个 Socket的发送缓存,并按照从 Socket 0 到 7 顺序分配。
uint8 txsize[MAX_SOCK_NUM] = {2,2,2,2,2,2,2,2};//tx buffer set K bits
uint8 rxsize[MAX_SOCK_NUM] = {2,2,2,2,2,2,2,2};//rx buffet set K bits
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