使用RP2040和W5100S的無套接字功能

描述

您是否知道使用 W5100S 可以在不打開套接字的情況下執(zhí)行 ARP 和 PING 請求？

ARP 和 PING 請求的無套接字命令 (SLC) 在測試網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或檢查設(shè)備連接狀態(tài)時非常有用。這些功能僅在 W5100S 和 W6100 中支持，可以通過控制以下寄存器來操作：

• SLCR -無套接字命令，
• SLIR -無套接字中斷，
• SLIMR -無套接字中斷掩碼，
• SLIRCLR - SOCKET-less 中斷清除，
• SLDIPR -無套接字目標(biāo) IP 地址，
• SLDHAR -無套接字目標(biāo)硬件地址，
• PINGIDR - PING ID ,
• PINGSEQR —— PING 序列號。

要了解有關(guān) W5100S 的更多信息，請參閱此鏈接，有關(guān)無套接字命令的更多信息可在此處找到。

在這個項目中，我將演示如何運(yùn)行這些命令。我正在使用 W5100S-EVB-Pico 來實(shí)現(xiàn)，但在使用 Raspberry Pi Pico 和 WIZnet Ethernet HAT 時可以使用相同的代碼，只需要檢查 SPI 引腳。

1.軟件環(huán)境

我使用 Win 10 并按照WIZnet repo 中的說明進(jìn)行軟件環(huán)境設(shè)置。

2.ARP請求的SLC

操作流程如WIZnet 應(yīng)用說明圖 1（下圖）所示。

ARP操作流程，來源：WIZnet W5100S Application Note

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WIZnet ioLibrary已經(jīng)具備操作W5100S 寄存器的一切，只需按照此流程操作即可。

代碼非常簡單。

configure_arp_request 函數(shù)將重置中斷寄存器并設(shè)置 SLRCR（計數(shù)寄存器）和 SLRTR（時間寄存器）的值。W5100S 將發(fā)送 ARP 請求，除非它的請求數(shù)量超過 SLRCR 中的值，之后 SLIR 寄存器將被設(shè)置為超時。

static uint16_t ArpRCR = 0x08;
static uint16_t ArpRTR = 0x07d0;

void configure_arp_request(void)
{
setSLIR(SLIR_TIMEOUT | SLIR_ARP);
setSLRCR(ArpRCR);
setSLRTR(ArpRTR);
}

由于 W5100S 自動準(zhǔn)備數(shù)據(jù)包，只需將地址作為參數(shù)傳遞并設(shè)置 SLCR 寄存器即可。send_arp_request 然后將請求發(fā)送到給定地址。

uint8_t send_arp_request(uint8_t *addr)
{
setSLPIPR(addr);
setSLCR(SLCMD_ARP);
}

接下來，需要檢查發(fā)送請求的結(jié)果，這是由recv_arp_reply 函數(shù)完成的。在此函數(shù)中檢查 SLIR 寄存器，如果 ARP 位設(shè)置為 1，則收到回復(fù)。如果超時位設(shè)置為 1，則未收到響應(yīng)且請求計數(shù)超過預(yù)定義的數(shù)量。

uint8_t recv_arp_reply()
{
if(getSLIR()&SLIR_ARP){
setSLIR(SLIR_ARP);
return ARP_SUCCESS;
}
else if(getSLIR()&SLIR_TIMEOUT){
setSLIR(SLIR_TIMEOUT);
return TIMEOUT_ERROR;
}
else return ARP_FAIL;
}

一旦收到響應(yīng)，W5100S 會自動將 MAC 地址寫入 SLPHAR 寄存器。

void get_arp_MacAddress(uint8_t* addr)
{
getSLPHAR(addr);
}

3. PING 的 SLC

PING 操作流程如同一應(yīng)用筆記所示。

PING操作流程。來源：WIZnet W5100S SLC 應(yīng)用說明。

?

PING SLC 的功能。這些與 ARP 請求類似，因此我將跳過每個功能的描述。

static uint16_t RandomID = 0x1234;
static uint16_t RandomSeqNum = 0x4321;
static uint16_t PingRCR = 0x08;
static uint16_t PingRTR = 0x07d0;

void configure_ping_request(void){
setSLIR(SLIR_TIMEOUT | SLIR_PING);
setSLRCR(PingRCR);
setSLRTR(PingRTR);
setPINGSEQR(RandomID);
setPINGIDR(RandomSeqNum);
}

uint8_t send_ping_request(uint8_t s, uint8_t *addr)
{
setSLPIPR(addr);
setSLCR(SLCMD_PING);
}
uint8_t recv_ping_reply(uint8_t s){
if(getSLIR()&SLIR_PING){
setSLIR(SLIR_PING);
return PING_SUCCESS;
}
else if(getSLIR()&SLIR_TIMEOUT){
setSLIR(SLIR_TIMEOUT);
return TIMEOUT_ERROR;
}
else return PING_FAIL;
}// ping_reply

4. 簡單的測試代碼

我使用WIZnet 示例作為基礎(chǔ)并更新了主循環(huán)。

在我的例子中，我有 3 個設(shè)備連接到我的路由器，為了簡單測試，我向192.168.0.4 ~ 10的 IP 范圍發(fā)送了 ARP 和 PING 請求。

uint8_t dest_ip[4]={192,168,0,4};

while(dest_ip[3]<11)
{
printf("Send ARP to : %d.%d.%d.%d\n", dest_ip[0], dest_ip[1], dest_ip[2], dest_ip[3]);
int8_t arp_ret=arp_auto(dest_ip);
if(arp_ret==1)
{
printf("ARP : successful\r\n");
get_arp_MacAddress(addr0);
printf("%.2x:%.2x:%.2x:%.2x:%.2x:%.2x\r\n",addr0[0],addr0[1],addr0[2],addr0[3],addr0[4],addr0[5],addr0[6]);
}
else printf("ARP : failure\r\n", arp_ret);
printf("Sending PING to : %d.%d.%d.%d\n", dest_ip[0], dest_ip[1], dest_ip[2], dest_ip[3]);
int8_t ping_ret=ping_auto(0, dest_ip);
printf("Ping statistics for %d.%d.%d.%d:\n", dest_ip[0], dest_ip[1], dest_ip[2], dest_ip[3]);
printf("    Sent = 4, Received = %d, Lost = %d (%d%% of loss)\r\n", ping_ret, 4 - ping_ret, (1 - ping_ret/4) * 100);
dest_ip[3] = dest_ip[3] +1;
printf("--------------------------------------------------\n\n");
}

檢查下面的最終結(jié)果。

左圖顯示來自路由器的信息，右圖顯示代碼執(zhí)行結(jié)果。

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192.168.0.10沒有ping 響應(yīng)，因?yàn)槲彝涥P(guān)閉Windows 防火墻和Defender，這就是ARP 成功但PING 100% 丟失的原因。

我附上了用于該項目的 3 個源文件。為了在 W5100S-EVB-Pico 或 Raspberry Pi Pico 板上運(yùn)行，需要相應(yīng)地更新 CMakeLists 文件。

希望這個項目可以幫助理解無套接字命令的概念。