AC7840x-W5500嵌入式以太網(wǎng)控制器方案簡介

《杰發(fā)微課堂》今天開講第六課啦！W5500是一款集成全硬件TCP/IP協(xié)議棧的嵌入式以太網(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。本文將從杰發(fā)科技功能安全MCU芯片AC7840x為何適配W5500出發(fā)，提供Demo測試、代碼適配流程等指導，方便用戶開發(fā)更加豐富的應用方案。

方案簡介

W5500集成了TCP/IP協(xié)議棧，10M/100M以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）及物理層（PHY），用戶使用單芯片就能夠在應用中拓展網(wǎng)絡連接。久經(jīng)市場考驗的WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP和PPPoE協(xié)議。用戶使用W5500時只需簡單的Socket編程就能實現(xiàn)以太網(wǎng)應用。與傳統(tǒng)軟件協(xié)議棧不同，W5500內(nèi)嵌的8個獨立硬件 Socket可進行8路獨立通信，相互之間通信效率互不影響，可通過W5500片上32K字節(jié)的收/發(fā)緩存靈活定義每個Socket的大小。

W5500提供高速標準4線SPI（外設串行接口），速率可達到80MHz，更容易與外設MCU整合，從而能更好地實現(xiàn)高速網(wǎng)絡通訊。為減少系統(tǒng)能耗，W5500還提供了網(wǎng)絡喚醒模式（WOL）和掉電模式供用戶選擇使用。

方案主要特性：

支持10M/100M以太網(wǎng)自適應適配；

使用SPI接口，支持mode 0和mode 3；

SPI速率理論可以達到80MHz，實際可以提供到33.3MHz穩(wěn)定傳輸；

支持8路Socket單獨通路，具有32K片上緩存。

AC7840x-W5500 Demo測試

1. 接線圖

2. 實物圖

3. W5500通過網(wǎng)線連接路由器，電腦也通過網(wǎng)線或Wifi連接到路由器（確保在同一網(wǎng)段）。

4. 參數(shù)配置

打開代碼，在main.c的Load_Net_Parameters配置自己的網(wǎng)絡參數(shù)，網(wǎng)絡工具端網(wǎng)絡參數(shù)需為本地電腦參數(shù)，以Demo為例：

Gateway_IP：網(wǎng)關IP //代碼默認 192.168.50.1

Sub_Mask：子網(wǎng)掩碼 //代碼默認 255.255.255.0

Phy_Addr：物理地址 //代碼默認 0cab00:01

IP_Addr：本機IP地址 //代碼默認 192.168.50.199

S0_Port：本機斷開0端口號 //代碼默認 5000

S0_DIP：目的IP //代碼默認 192.168.50.232

S0_DPort：目的端口 //代碼默認 6000

5. TCP客戶端測試

5.1 打開網(wǎng)絡測試工具，點擊創(chuàng)建服務器→設置本機端口→點擊確定→啟動服務器。

5.2 給開發(fā)板上電

5.3 可以看到W5500已經(jīng)連接上TCP服務器

5.4 進行數(shù)據(jù)收發(fā)，發(fā)送數(shù)據(jù)，開發(fā)板可以收到，并且log打印出來，開發(fā)板按下k4，會向TCP服務器發(fā)送數(shù)據(jù)。

6. TCP服務器測試

6.1 修改網(wǎng)絡參數(shù)后（參考步驟4），下載到開發(fā)板，并且給開發(fā)板上電。

6.2 打開網(wǎng)絡工具，創(chuàng)建TCP客戶端，點擊創(chuàng)建連接→選擇類型為TCP，設置目標IP和端口號，點擊創(chuàng)建。

6.3 點擊連接，可以看到開發(fā)板log連接成功。

7. UDP測試

7.1 打開網(wǎng)絡工具，創(chuàng)建UDP：點擊創(chuàng)建連接→選擇類型為UDP，設置目標IP和端口號→點擊創(chuàng)建。

7.2 給開發(fā)板上電

7.3 收發(fā)數(shù)據(jù)測試

代碼適配流程

1. GPIO配置

W5500的RST和INIT引腳，RST是重啟的作用，低電平有效，時間大于500us，INIT是中斷腳，低電平有效，當W5500有事件發(fā)生時，會將INIT腳拉低，提示AC7840x處理事件。

2. SPI配置

2.1 SPI主設備配置

2.2 SPI讀寫時序

W5500的幀分為3段：地址段、控制段、數(shù)據(jù)段。地址段為W5500寄存器或TX/RX內(nèi)存指定了16位的偏移地址?？刂贫沃付说刂范卧O定的偏移區(qū)域的歸屬，讀/寫訪問模式以及SPI工作模式（可變長度模式/固定長度模式）。數(shù)據(jù)段可以設定為任意長度（N-字節(jié)，1≤N）或者是固定的長度：1字節(jié)，2字節(jié)或4字節(jié)，如果SPI工作模式設置為可變數(shù)據(jù)長度模式（VDM），SPI的SCSn信號需要由外部主機通過SPI幀控制。在可變數(shù)據(jù)長度模式下，SCSn控制SPI幀的開始和停止：SCSn信號拉低（高電平到低電平），即代表W5500的SPI幀開始（地址段）；SCSn信號拉高（低電平到高電平），即代表W5500的SPI幀結束（數(shù)據(jù)段的隨機N字節(jié)數(shù)據(jù)結尾）。

SPI數(shù)據(jù)幀

W5500的SPI數(shù)據(jù)幀包括了16位地址段的偏移地址，8位控制段和N字節(jié)數(shù)據(jù)段，如下圖所示。8位控制段可以通過修改區(qū)域選擇位（BSB[4:0]），讀/寫訪問模式位（RWB）以及SPI工作模式位（OM[1:0]）來重新定義。區(qū)域選擇位選擇了歸屬于偏移地址的區(qū)域。W5500支持數(shù)據(jù)的連續(xù)讀/寫，其流程為數(shù)據(jù)從（2/4/N字節(jié)連續(xù)數(shù)據(jù)的）偏移地址的基址開始傳輸，偏移地址會（自增尋址）加1傳輸接下來的數(shù)據(jù)。

地址段

地址段為W5500的寄存器或TX/RX緩存區(qū)指定了16位的偏移地址，這16位偏移地址的值來自于從最高標志位到最低標志位的順序傳輸。SPI數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)段（2/4/N字節(jié)）通過偏移地址自增（每傳輸1字節(jié)偏移地址加1）支持連續(xù)數(shù)據(jù)讀/寫。

控制段

控制段指定了地址段設定的偏移區(qū)域的歸屬，讀/寫訪問模式以及SPI工作模式。具體見W5500數(shù)據(jù)手冊。

向W5500指定寄存器地址發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)

向W5500指定寄存器地址發(fā)送n字節(jié)數(shù)據(jù)

讀取W5500指定寄存器n字節(jié)數(shù)據(jù)

3. W5500 Socket配置

3.1 配置W5500 MAC地址、網(wǎng)關、IP等網(wǎng)絡參數(shù)

3.2 配置Socket的讀寫緩存大?。J為2K）

3.3 配置Socket收發(fā)超時時間和重傳次數(shù)

3.4 配置對端網(wǎng)絡IP、端口號等網(wǎng)絡參數(shù)

3.5 監(jiān)聽或者連接服務器

4. 中斷處理流程

4.1 W5500會拉低INIT IO，拋出中斷時間，AC7840x獲取中斷后，讀取SIR寄存器，獲取Socket事件號。

4.2 再根據(jù)事件號讀取對應Sn_IR，獲取事件（如connect/receive/timeout）。

4.3 處理具體事件

4.4 中斷事件處理

更多關于AC7840x適配W5500技術咨詢，請聯(lián)系。

審核編輯：湯梓紅