全硬件TCP/IP協(xié)議棧學(xué)習(xí)筆記（第四天：全硬件TCP/IP協(xié)議模塊學(xué)習(xí)）

做了許多天的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議學(xué)習(xí)，懵懵懂懂了解了點(diǎn)，索性打開(kāi)說(shuō)明書(shū)開(kāi)始模塊的學(xué)習(xí)

之前三天的學(xué)習(xí)都是在協(xié)議棧上，今天的學(xué)習(xí)進(jìn)入以太網(wǎng)接入方案。

PS.我使用的野火W5500網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板

我們的方案按TCP/IP協(xié)議棧的不同歸類為兩大類，第一類是傳統(tǒng)的軟件TCP/IP協(xié)議棧；第二類是最新的硬件TCP/IP協(xié)議棧方案。

一.MAC+PHY方案

所謂的TCP/IP協(xié)議棧是一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的統(tǒng)稱，不僅包括我們熟知的TCP協(xié)議和IP協(xié)議，還有網(wǎng)絡(luò)層的ICMP（Internet控制報(bào)文）協(xié)議，等....

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)接入方案由MCU+MAC+PHY再加入網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的物理連接，通過(guò)主控芯片中植入TCP/IP協(xié)議代碼實(shí)現(xiàn)通信及上層應(yīng)用。由于軟件協(xié)議棧操作需要主控MCU不停地響應(yīng)中斷，這需要很大程度上占用運(yùn)算、時(shí)鐘資源。而且在安全性上并沒(méi)有保證。

二.硬件協(xié)議棧芯片方案

硬件協(xié)議棧方案

所謂的硬件協(xié)議棧是將傳統(tǒng)的軟件TCP/IP協(xié)議棧用硬件化的邏輯門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)

以太網(wǎng)芯片的內(nèi)核由傳輸層的TCP、UDP、ICMP、IGMP等協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層的IP，ARP，PPPoE等協(xié)議以及鏈路層的MAC構(gòu)成，再加上物理層的PHY和外圍的寄存器，內(nèi)存，SPI接口組成了這一套硬件化的以太網(wǎng)解決方案。這套硬件TCP/IP協(xié)議棧代替了以往的MCU來(lái)處理這些中斷請(qǐng)求，即MCU只需要處理面向用戶的應(yīng)用層數(shù)據(jù)即可，傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層以及物理層全部由外圍WIZnet的芯片完成。

首先模塊針腳如下

W5500的Socket初始化，W5500需設(shè)置以下寄存器的參數(shù)：

基本設(shè)置

1.模式寄存器

2.中斷屏蔽寄存器

3.重發(fā)時(shí)間寄存器

4.重發(fā)計(jì)數(shù)寄存器

網(wǎng)絡(luò)信息

1.網(wǎng)關(guān)地址寄存器

2.本機(jī)物理地址寄存器

3.子網(wǎng)掩碼寄存器

4.本機(jī)IP地址寄存器

本機(jī)物理地址寄存器的地址是MAC層的硬件地址，MAC地址可由IEEE指定。

設(shè)置端口TX/RX存儲(chǔ)信息，每個(gè)端口的基地址和屏蔽地址在這里確定并保存。W5500有一個(gè)通用寄存器，8個(gè)Socket寄存器去，以及對(duì)應(yīng)每個(gè)Socket的收/發(fā)緩存區(qū)。每一個(gè)Socket的發(fā)送（接收）緩存區(qū)都在一個(gè)16KB的物理發(fā)送（接收）內(nèi)存中，初始化分配為2KB。無(wú)論給每個(gè)Socket分配多大的收/發(fā)緩存，都必須在16位的偏移地址范圍內(nèi)（從0x0000到0xFFFF）W5500有一個(gè)16KB發(fā)送內(nèi)存用于Socket_n的發(fā)送緩存區(qū)，以及一個(gè)16KB的接收內(nèi)存用于Socket_n接收緩存區(qū)。發(fā)送初始緩存被分配給了每個(gè)Socket發(fā)送緩存（2KB x 8 = 16KB），初始化分配的2KBSocket發(fā)送緩存，可以通過(guò)使用Socket發(fā)送緩存大小寄存器重新分配。一旦所有的Socket發(fā)送緩存大小寄存器配置完成，16KB的發(fā)送內(nèi)存就會(huì)按照配置分配給每個(gè)Socket的發(fā)送緩存，并按照從Socket0到7順序分配。16KB的發(fā)送內(nèi)存中分配了對(duì)應(yīng)的發(fā)送緩沖區(qū)，用于為來(lái)自主機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)做緩存。讀取內(nèi)存同理。

明天繼續(xù)接下來(lái)的設(shè)置，然后開(kāi)始SPI傳輸?shù)暮?jiǎn)單學(xué)習(xí)。。

繼續(xù)加油