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[导读]W5500 芯片是一款集成全硬件 TCP/IP 协议栈的嵌入式以太网控制器,为单片机提供了更加简单、快速、稳定、安全的以太网接入方案。采用标准4线SPI接口,理论速率上可以达到 80MHz。

W5500 芯片是一款集成全硬件 TCP/IP 协议栈的嵌入式以太网控制器,为单片机提供了更加简单、快速、稳定、安全的以太网接入方案。采用标准4线SPI接口,理论速率上可以达到 80MHz。

硬件设计

原理图如下,需要注意的是R12~R17几个电阻是模式选择,根据实际需求选择焊接哪些。


芯片采样SPI接口与单片机连接,再加上INT和RST引脚,共占用6个IO,其中INT引脚可以不用,RST一般需要连接。

网口可以使用带网络变压器的接口,或者网络变压器和接口独立的,都可以,这里使用的HR911105A是带网络变压器的。、

软件设计

W5500官方提供了一个完整的驱动库,可以使用户不必太关心底层寄存器的配置,使用起来非常方便。


接下来,使用STM32CubeMx软件初始化配置,主要是SPI配置如下:

配置完成后,生成代码。然后将官方的驱动库添加到工程中。

下载完成后,可以看到,驱动库中包含了W5100、W5200等多个芯片的驱动:

我们只需将W5500文件夹下的.c文件以及socket.c和wizchip_conf.c文件添加到工程中即可。如下:



打开wizchip_conf.c文件,可以看到,里面定义了一些SPI片选及读写的函数,但内容都是空的,这些是需要我们自己实现的。我们直接添加如下程序到文件中,实现芯片的复位和参数初始化功能。

 wiz_NetInfo gWIZNETINFO = { .mac = {0x78, 0x83, 0x68, 0x88, 0x56, 0x72}, .ip =  {192, 168, 0,72}, .sn =  {255,255,255,0}, .gw =  {192, 168,0,1}, .dns = {180,76,76,76}, .dhcp = NETINFO_DHCP};  //W5500复位void W5500_RESET(void){ W5500_REST_L;// HAL_Delay(50); W5500_REST_H;// HAL_Delay(50);} //初始化芯片参数void ChipParametersConfiguration(void){ uint8_t tmp; uint8_t memsize[2][8] = {{2,2,2,2,2,2,2,2},{2,2,2,2,2,2,2,2}}; if(ctlwizchip(CW_INIT_WIZCHIP,(void*)memsize) == -1) { while(1); }  do{ if(ctlwizchip(CW_GET_PHYLINK, (void*)&tmp) == -1) { while(1); } }while(tmp == PHY_LINK_OFF);} //初始化网络参数 mac ip等void NetworkParameterConfiguration(void) //Intialize the network information to be used in WIZCHIP{ uint8_t tmpstr[6];  ctlnetwork(CN_SET_NETINFO, (void*)&gWIZNETINFO); ctlnetwork(CN_GET_NETINFO, (void*)&gWIZNETINFO); ctlwizchip(CW_GET_ID,(void*)tmpstr);} //W5500初始化void W5500_ChipInit(void){ W5500_RESET(); reg_wizchip_cris_cbfunc(SPI_CrisEnter, SPI_CrisExit); //注册临界函数 reg_wizchip_cs_cbfunc(SPI_CS_Select, SPI_CS_Deselect); //注册SPI片选函数 reg_wizchip_spi_cbfunc(SPI_ReadByte, SPI_WriteByte); //注册SPI读写函数 ChipParametersConfiguration();//初始化芯片 NetworkParameterConfiguration();//初始化网络参数配置 MAC IP等}

其中,W5500_ChipInit初始化函数中注册的SPI相关函数定义如下:

void SPI_WriteByte(uint8_t TxData){  uint8_t data; HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1,&TxData,&data,1,100);} uint8_t SPI_ReadByte(void){  uint8_t data[2]={0xFF,0xFF}; HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1,data,data+1,1,100); return data[1];} void SPI_CrisEnter(void){ __set_PRIMASK(1);} void SPI_CrisExit(void){ __set_PRIMASK(0);} void SPI_CS_Select(void){ W5500_CS_L;} void SPI_CS_Deselect(void){ W5500_CS_H;}

添加完成后,直接在主函数中调用W5500_ChipInit();即可完成初始化。初始化完成后,可以实现TCP、UDP等的通讯,以TCP客户端程序为例,程序如下。程序比较简单,就不做详细分析了。

void do_tcpc(void){ uint16_t Len;  Net_Status = getSn_SR(0);  switch(Net_Status) /*获取socket的状态*/ { case SOCK_CLOSED: /*socket处于关闭状态*/ socket(0,Sn_MR_TCP,8123,Sn_MR_ND); break; case SOCK_INIT: /*socket处于初始化状态*/ connect(0,Parameters.ServerIP,Parameters.ServerPort);/*socket连接服务器*/ break; case SOCK_ESTABLISHED: /*socket处于连接建立状态*/ if(getSn_IR(0) & Sn_IR_CON)  { setSn_IR(0, Sn_IR_CON); /*清除接收中断标志位*/ } Len=getSn_RX_RSR(0); /*获取接收的数据长度*/ if(Len>0) //接收到数据 { recv(0,RevBuf,Len); /*接收来自Server的数据*/ send(0,RevBuf,Len); //返回给服务器 }  break; case SOCK_CLOSE_WAIT: /*socket处于等待关闭状态*/ close(0); break; }} 


另外,官网还有很多其它应用的例程可供参考,非常实用:


总结

对于大多数内部没有以太网控制器的单片机来说,W5500是个很不错的选择。即使是带有以太网控制器的单片机,如STM32F407系列,也需要外部的PHY芯片才行,而且占用IO多,还需要移植软件协议栈,软件上更复杂一些。



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