單芯片解決方案，開(kāi)啟全新體驗(yàn)——W55MH32高性能以太網(wǎng)單片機(jī)

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機(jī)，它為用戶(hù)帶來(lái)前所未有的集成化體驗(yàn)。這顆芯片將強(qiáng)大的組件集于一身，具體來(lái)說(shuō)，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達(dá)216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿(mǎn)足存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨(dú)立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個(gè)獨(dú)立硬件socket使用。如此配置，真正實(shí)現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開(kāi)發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專(zhuān)為各種復(fù)雜工控場(chǎng)景設(shè)計(jì)。它擁有66個(gè)GPIO、3個(gè)ADC、12通道DMA、17個(gè)定時(shí)器、2個(gè)I2C、5個(gè)串口、2個(gè)SPI接口（其中1個(gè)帶I2S接口復(fù)用）、1個(gè)CAN、1個(gè)USB2.0以及1個(gè)SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對(duì)工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無(wú)論是與各類(lèi)傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對(duì)復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場(chǎng)景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請(qǐng)進(jìn)入http://www.w5500.com/網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開(kāi)發(fā)者快速上手與深入開(kāi)發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開(kāi)發(fā)板。開(kāi)發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線(xiàn)，就能輕松實(shí)現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開(kāi)發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開(kāi)發(fā)者全面評(píng)估芯片性能。

若您想獲取芯片和開(kāi)發(fā)板的更多詳細(xì)信息，包括產(chǎn)品特性、技術(shù)參數(shù)以及價(jià)格等，歡迎訪(fǎng)問(wèn)官方網(wǎng)頁(yè)：http://www.w5500.com/，我們期待與您共同探索W55MH32的無(wú)限可能。

第一章 W55MH32網(wǎng)絡(luò)初始化示例

W55MH32芯片展現(xiàn)出卓越的性能優(yōu)勢(shì)。其內(nèi)核選用 32位的 Arm? Cortex?-M3 Core，運(yùn)行主頻能夠達(dá)到令人矚目的 216MHz，這為高效的數(shù)據(jù)處理提供了堅(jiān)實(shí)保障。芯片配備了 1024KB的 FLASH以及 96KB的 SRAM，大容量的存儲(chǔ)配置足以滿(mǎn)足復(fù)雜程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求。同時(shí)，它對(duì)外設(shè)的支持能力強(qiáng)大，最高可支持 61個(gè) GPIO，極大地拓展了其應(yīng)用的多樣性和靈活性。

尤為值得一提的是，W55MH32芯片搭載了 WIZnet的 TCP/IP卸載引擎 (TOE)，該引擎整合了全硬件 TCP/IP協(xié)議棧、MAC以及 PHY。這種高度集成化的設(shè)計(jì)使得僅需這一顆芯片，就能輕松實(shí)現(xiàn)嵌入式以太網(wǎng)應(yīng)用，顯著降低了開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性和成本，為嵌入式以太網(wǎng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)帶來(lái)了極大的便利與高效性，是嵌入式以太網(wǎng)項(xiàng)目的首選芯片。

本篇文章我們將詳細(xì)介紹如何在W55MH32芯片上面使用TOE功能，初始TOE引擎并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)初始化配置，開(kāi)啟以太網(wǎng)章節(jié)教程。

關(guān)于TOE的寄存器信息請(qǐng)參考“W55MH32 參考手冊(cè)“的第9章”TCP/IP卸載引擎(TOE)“。

1 TCP/IP卸載引擎（TOE）簡(jiǎn)介

TCP/IP卸載引擎（TOE）是一個(gè)嵌入式全硬件 TCP/IP以太網(wǎng)控制器，它可以提供更簡(jiǎn)潔的嵌入式網(wǎng)絡(luò)接入方案。10/100M以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）及物理層（PHY），使得用戶(hù)使用單芯片就能夠在他們的應(yīng)用中拓展網(wǎng)絡(luò)連接。

久經(jīng)市場(chǎng)考驗(yàn)的 WIZnet全硬件 TCP/IP協(xié)議棧支持 TCP， UDP， IPv4， ICMP，ARP，IGMP以及 PPPoE協(xié)議。 內(nèi)嵌 32K字節(jié)片上緩存以供以太網(wǎng)包處理。使用 TCP/IP卸載引擎（TOE），只需要一些簡(jiǎn)單的 Socket編程就能實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)應(yīng)用。這將會(huì)比其他嵌入式以太網(wǎng)方案更加快捷、簡(jiǎn)便。用戶(hù)可以同時(shí)使用 8個(gè)硬件 Socket獨(dú)立通訊。為了減少系統(tǒng)能耗， 提供了網(wǎng)絡(luò)喚醒模式（WOL）及掉電模式供客戶(hù)選擇使用。

2網(wǎng)絡(luò)地址信息簡(jiǎn)介

網(wǎng)絡(luò)地址信息是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于標(biāo)識(shí)和定位設(shè)備、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等資源的數(shù)字標(biāo)識(shí)符，在網(wǎng)絡(luò)通信中起著至關(guān)重要的作用，它能幫助數(shù)據(jù)包在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間傳遞并到達(dá)目標(biāo)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)地址通常由IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址及DNS地址等組成，在不同層級(jí)上起著不同的作用。

注意：本文及后續(xù)文章的IP地址皆為IPv4版本。

IP地址：IP地址是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于唯一標(biāo)識(shí)設(shè)備的地址。每臺(tái)連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備都有一個(gè)IP地址，用于在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。通常以四個(gè)點(diǎn)分十進(jìn)制數(shù)表示，每個(gè)數(shù)值的范圍為0-255，例如：192.168.1.1。

子網(wǎng)掩碼：子網(wǎng)掩碼用于將一個(gè)IP地址劃分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分。子網(wǎng)掩碼的1對(duì)應(yīng)的IP地址部分為網(wǎng)絡(luò)地址，0對(duì)應(yīng)的IP地址為主機(jī)地址，例如一個(gè)設(shè)備的IP地址為192.168.1.100，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，使用IP地址和子網(wǎng)掩碼做與運(yùn)算（AND運(yùn)算）得出192.168.1.0，則說(shuō)明該設(shè)備屬于192.168.1.0網(wǎng)段設(shè)備，如果他想與192.168.2.0網(wǎng)段的設(shè)備進(jìn)行通訊，則需要將數(shù)據(jù)交給網(wǎng)關(guān)進(jìn)行處理。

網(wǎng)關(guān)地址：網(wǎng)關(guān)地址是當(dāng)設(shè)備需要訪(fǎng)問(wèn)不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)，數(shù)據(jù)包首先經(jīng)過(guò)的設(shè)備的IP地址。這個(gè)設(shè)備通常是網(wǎng)絡(luò)邊緣的路由器或防火墻，幫助本地設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)（如互聯(lián)網(wǎng)）通信。

DNS地址：DNS地址是域名系統(tǒng)的IP地址，DNS是用于將易于記憶的域名轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠理解的IP地址。例如，當(dāng)您在瀏覽器中鍵入www.example.com時(shí)，DNS服務(wù)器將把www.example.com這個(gè)域名解析為相應(yīng)的IP地址（可能是192.168.1.1或其他）。一般我們的DNS地址設(shè)置為公共DNS服務(wù)器地址（例如中國(guó)電信提供的114.114.114.114），也可以設(shè)置為私有DNS服務(wù)器地址（例如在您自己的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的服務(wù)器）。

除此之外，還有MAC地址，即硬件地址，也叫物理地址。

MAC地址：MAC地址是網(wǎng)絡(luò)接口卡在數(shù)據(jù)鏈路層(OSI模型第二層)使用的唯一標(biāo)識(shí)符。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都應(yīng)該被分配有一個(gè)唯一的MAC地址，用于在局域網(wǎng)中表示設(shè)備。它的長(zhǎng)度為6字節(jié)，通常以16進(jìn)制格式表示。前三個(gè)字節(jié)標(biāo)識(shí)了設(shè)備制造商，例如WIZnet的設(shè)備的MAC地址前三個(gè)字節(jié)為00 08 DC，后三個(gè)字節(jié)表示該廠(chǎng)商的不同設(shè)備。需要注意的是，MAC地址的首字節(jié)必須為偶數(shù)，奇數(shù)則為組播地址。

注意：當(dāng)IP地址沖突和MAC地址沖突時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無(wú)法通信。

3實(shí)現(xiàn)過(guò)程

接下來(lái)，我們?cè)赪55MH32上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)初始化的功能。

注意：測(cè)試實(shí)例需要PC端和W55MH32處于同一網(wǎng)段。

步驟一：定義網(wǎng)絡(luò)地址信息，并設(shè)置DHCP模式為靜態(tài)地址模式

/* network information */
wiz_NetInfo default_net_info = {
    .mac  = {0x00, 0x08, 0xdc, 0x12, 0x22, 0x12},
    .ip   = {192, 168, 1, 30},
    .gw   = {192, 168, 1, 1},
    .sn   = {255, 255, 255, 0},
    .dns  = {8, 8, 8, 8},
    .dhcp = NETINFO_STATIC
};

步驟二：初始化硬件

/* hardware initialization */
rcc_clk_config();
delay_init();
console_usart_init(115200);
tim3_init();

步驟三：初始化TOE引擎并檢測(cè)PHY狀態(tài)

1.     /* wiztoe init */
2.     wiz_toe_init();
3.  
4.     wiz_phy_link_check();

wiz_phy_link_check函數(shù)主要靠讀取PHY寄存器來(lái)檢測(cè)PHY連接狀態(tài)，函數(shù)內(nèi)容如下：

 /**
* @brief Ethernet Link Detection
*/
void wiz_phy_link_check(void)
{
   uint8_t phy_link_status;
   do
   {
       delay_ms(1000);
       ctlwizchip(CW_GET_PHYLINK, (void *)&phy_link_status);
       if (phy_link_status == PHY_LINK_ON)
       {
           printf("PHY linkrn");
           wiz_print_phy_info();
       }
       else
       {
           printf("PHY no linkrn");
       }
   } while (phy_link_status == PHY_LINK_OFF);
}

步驟四：設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址信息

 network_init(ethernet_buf,&default_net_info);

network_init函數(shù)的作用則是將步驟1定義的網(wǎng)絡(luò)地址信息設(shè)置到TOE引擎中。

如果DHCP模式為NETINFO_DHCP，則執(zhí)行DHCP進(jìn)程去更新網(wǎng)絡(luò)地址信息為DHCP獲取的網(wǎng)絡(luò)地址信息。如果是NETINFO_STATIC模式則直接設(shè)置靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)地址信息，并打印設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)地址信息。

函數(shù)定義如下：

/**
* @brief   set network information
*
* First determine whether to use DHCP. If DHCP is used, first obtain the Internet Protocol Address through DHCP.
* When DHCP fails, use static IP to configure network information. If static IP is used, configure network information directly
*
* @param   sn: socketid
* @param   ethernet_buff:
* @param   net_info: network information struct
* @return  none
*/
void network_init(uint8_t *ethernet_buff, wiz_NetInfo *conf_info)
{
   int ret;
   wizchip_setnetinfo(conf_info); // Configuring Network Information
   if (conf_info->dhcp == NETINFO_DHCP)
   {
       ret = wiz_dhcp_process(0, ethernet_buff);
       if (ret == 0)
       {
           conf_info->dhcp = NETINFO_STATIC;
           wizchip_setnetinfo(conf_info);
       }
   }
   print_network_information();
}

步驟五：回讀IP地址并打印PING提示信息

wizchip_getnetinfo(&net_info);
printf("please try ping %d.%d.%d.%drn", net_info.ip[0], net_info.ip[1], net_info.ip[2], net_info.ip[3]);

4運(yùn)行結(jié)果

燒錄例程運(yùn)行后，首先可以看到進(jìn)行了PHY鏈路檢測(cè)，然后打印了設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)地址信息以及PING提示信息。

使用PC端PING W55MH32的IP地址(192.168.1.30)，可以PING通。

如果無(wú)法PING通，可以按照以下步驟進(jìn)行排查。

檢查設(shè)置的地址是否能與PC端地址進(jìn)行通信，一般建議設(shè)置為同一網(wǎng)段的地址

確認(rèn)PC端與W55MH32網(wǎng)線(xiàn)連接正確，如果連接在交換機(jī)或路由器上，可以改成PC直連W55MH32的方式。

回讀IP，子網(wǎng)掩碼，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，這幾個(gè)寄存器的值是否與設(shè)置一致。

關(guān)閉PC端防火墻。

5總結(jié)

本文介紹了 W55MH32芯片的性能，闡述網(wǎng)絡(luò)地址信息組成與作用，通過(guò)實(shí)戰(zhàn)展示該芯片網(wǎng)絡(luò)初始化過(guò)程，含定義地址信息、初始化硬件和 TOE、設(shè)置地址及回讀 IP等步驟。燒錄例程可完成相關(guān)檢測(cè)與信息打印，PC能 PING通設(shè)備，若失敗有排查方法。

下一篇文章將詳細(xì)講解DHCP協(xié)議，解析 DHCP協(xié)議的核心原理及在獲取 IP信息中的應(yīng)用，同時(shí)通過(guò)實(shí)戰(zhàn)例程講解在W55MH32芯片上實(shí)現(xiàn)DHCP獲取網(wǎng)絡(luò)信息的具體實(shí)現(xiàn)步驟與要點(diǎn)，敬請(qǐng)期待！

WIZnet是一家無(wú)晶圓廠(chǎng)半導(dǎo)體公司，成立于 1998年。產(chǎn)品包括互聯(lián)網(wǎng)處理器 iMCU?，它采用 TOE（TCP/IP卸載引擎）技術(shù)，基于獨(dú)特的專(zhuān)利全硬連線(xiàn) TCP/IP。iMCU?面向各種應(yīng)用中的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

WIZnet在全球擁有 70多家分銷(xiāo)商，在香港、韓國(guó)、美國(guó)設(shè)有辦事處，提供技術(shù)支持和產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)。

香港辦事處管理的區(qū)域包括：澳大利亞、印度、土耳其、亞洲（韓國(guó)和日本除外）。

審核編輯 黃宇