單芯片解決方案，開啟全新體驗(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)，它為用戶帶來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，具體來說，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，滿足存儲與數(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，專為各種復(fù)雜工控場景設(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)對工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對復(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)模組等場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進(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。

為助力開發(fā)者快速上手與深入開發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發(fā)板。開發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，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，便于開發(fā)者全面評估芯片性能。

若您想獲取芯片和開發(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，歡迎訪問官方網(wǎng)頁：http://www.w5500.com/，我們期待與您共同探索W55MH32的無限可能。

第八章 W55MH32 HTTP Client示例

本篇文章我們將詳細(xì)介紹如何在W55MH32芯片上面實(shí)現(xiàn)HTTP Client功能，并通過實(shí)戰(zhàn)例程，為大家講解如何向一個(gè)指定的網(wǎng)站提交數(shù)據(jù)。為方便講解，在該例程中，我們選用了一個(gè)專門測試HTTP協(xié)議的網(wǎng)站：httpbin.org，并實(shí)現(xiàn)了GET和POST這兩種常用的HTTP提交數(shù)據(jù)的方法，供大家參考。

該例程用到的其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如DHCP和DNS，以及W55MH32的初始化過程，請參考相關(guān)章節(jié)，這里不再贅述。

1 HTTP協(xié)議簡介

HTTP（超文本傳輸協(xié)議，HyperText Transfer Protocol）是一種用于分布式、協(xié)作式、超媒體信息系統(tǒng)的應(yīng)用層協(xié)議，基于 TCP/IP通信協(xié)議來傳遞數(shù)據(jù)，是萬維網(wǎng)（WWW）的數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì) HTTP最初的目的是為了提供一種發(fā)布和接收 HTML頁面的方法，通過 HTTP或者 HTTPS協(xié)議請求的資源由統(tǒng)一資源標(biāo)識符（Uniform Resource Identifiers，URI）來標(biāo)識。

以上是HTTP協(xié)議的簡介，如想深入了解該協(xié)議，請參考mozilla網(wǎng)站上的介紹：HTTP 概述 - HTTP | MDN

2 HTTP協(xié)議特點(diǎn)

基于請求-響應(yīng)模型:客戶端發(fā)起請求，服務(wù)器處理后返回響應(yīng)。例如，用戶在瀏覽器輸入網(wǎng)址時(shí)，瀏覽器會向?qū)?yīng)服務(wù)器發(fā)送HTTP請求，服務(wù)器返回網(wǎng)頁內(nèi)容。

無狀態(tài)性:HTTP本身不保存請求之間的狀態(tài)，每次請求獨(dú)立。但可以通過Cookie、Session等機(jī)制實(shí)現(xiàn)狀態(tài)保持。

無連接:無連接的含義是限制每次連接只處理一個(gè)請求。服務(wù)器處理完客戶的請求并收到客戶的應(yīng)答后，便立即斷開連接。

3 HTTP應(yīng)用場景

接下來，我們了解下在W55MH32上可以使用HTTP客戶端模式完成哪些操作及應(yīng)用呢？

數(shù)據(jù)采集與上傳:將傳感器采集到的數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器中。

遠(yuǎn)程配置與管理:通過向服務(wù)器上請求配置文件或者管理指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和控制。例如工控設(shè)備獲取最新的運(yùn)行策略或指令。

固件更新(OTA):通過向服務(wù)器請求下載最新的固件包，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程升級固件的功能。

日志和錯(cuò)誤報(bào)告上傳:定時(shí)上傳系統(tǒng)運(yùn)行日志，用于分析設(shè)備狀態(tài)，或在出現(xiàn)異常情況時(shí)上傳錯(cuò)誤報(bào)告，方便快速定位和解決問題。

用戶認(rèn)證與授權(quán)管理:通過服務(wù)器進(jìn)行交互，驗(yàn)證用戶或設(shè)備的身份。

4 HTTP協(xié)議的基本工作流程

HTTP的請求-響應(yīng)模型通常由以下幾個(gè)步驟組成

建立連接：客戶端與服務(wù)器之間基于TCP/IP協(xié)議建立連接。

發(fā)送請求：客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求，請求中包含要訪問的資源的 URL、請求方法（GET、POST、PUT、DELETE 等）、請求頭（例如，Accept、User-Agent）以及可選的請求體（對于 POST或 PUT 請求）。

處理請求：服務(wù)器接收到請求后，根據(jù)請求中的信息找到相應(yīng)的資源，執(zhí)行對應(yīng)的處理操作。這可能涉及從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)、生成動(dòng)態(tài)內(nèi)容或者簡單地返回靜態(tài)文件。

發(fā)送響應(yīng)：服務(wù)器將處理后的結(jié)果封裝在響應(yīng)中，并將其發(fā)送回客戶端。響應(yīng)包含狀態(tài)碼（用于指示請求的成功或失?。㈨憫?yīng)頭（例如，Content-Type、Content-Length）以及可選的響應(yīng)體（例如，HTML 頁面、圖像數(shù)據(jù)）。

關(guān)閉連接：在完成請求-響應(yīng)周期后，客戶端和服務(wù)器之間的連接將被關(guān)閉，除非使用了持久連接（如 HTTP/1.1中的 keep-alive）。

5 HTTP請求方法

在HTTP協(xié)議中，GET和POST是兩種常用的請求方法，用于客戶端向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)和獲取資源。

GET方法

GET方法通常用于從服務(wù)器獲取資源。它有以下特點(diǎn)：

參數(shù)傳遞：請求參數(shù)通過URL中的查詢字符串傳遞，形如?key1=value1&key2=value2。

數(shù)據(jù)大小限制：由于參數(shù)附加在URL后，長度可能受URL長度限制（取決于瀏覽器和服務(wù)器設(shè)置）。

安全性：數(shù)據(jù)在URL中明文顯示，不適合傳遞敏感信息。

請求格式：

GET  HTTP/

Request-URI:表示目標(biāo)資源的路徑，可能包含參數(shù)。

Version:HTTP協(xié)議版本。

Headers:包含元信息，例如客戶端的屬性、支持的格式等。

Blank Line：空行。

POST方法

POST方法通常用于向服務(wù)器提交數(shù)據(jù)。它有以下特點(diǎn)：

參數(shù)傳遞：數(shù)據(jù)放在請求體中，而不是URL中。

數(shù)據(jù)大小限制：POST請求的體積沒有明顯限制，可以傳遞大量數(shù)據(jù)。

安全性：數(shù)據(jù)在請求體中傳輸，相對來說更安全。

請求格式：

POST  HTTP/

Request-URI：目標(biāo)資源的路徑，通常是API的端點(diǎn)。

Headers：元信息，例如內(nèi)容類型和長度。

Blank Line：空行，區(qū)分頭和主體。

Body：數(shù)據(jù)的主體，包含客戶端發(fā)送到服務(wù)器的長度。

6 HTTP協(xié)議響應(yīng)內(nèi)容

HTTP協(xié)議響應(yīng)內(nèi)容包含狀態(tài)行、響應(yīng)頭以及響應(yīng)體三個(gè)部分。

狀態(tài)行

HTTP狀態(tài)行包含HTTP協(xié)議版本、狀態(tài)碼以及狀態(tài)描述。

狀態(tài)碼由三個(gè)十進(jìn)制數(shù)字組成，第一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字定義了狀態(tài)碼的類型。

狀態(tài)碼分為五類：

1xx（信息性狀態(tài)碼）：表示接收的請求正在處理。

2xx（成功狀態(tài)碼）：表示請求正常處理完畢。

3xx（重定向狀態(tài)碼）：需要后續(xù)操作才能完成這一請求。

4xx（客戶端錯(cuò)誤狀態(tài)碼）：表示請求包含語法錯(cuò)誤或無法完成。

5xx（服務(wù)器錯(cuò)誤狀態(tài)碼）：服務(wù)器在處理請求的過程中發(fā)生了錯(cuò)誤。

示例：

HTTP/1.1 200 OK

響應(yīng)頭

響應(yīng)頭則會包含內(nèi)容類型、長度、編碼等信息。

常見的響應(yīng)頭字段有：

Content-Type:響應(yīng)內(nèi)容的MIME類型，例如 text/html、application/json。

Content-Length:響應(yīng)內(nèi)容的字節(jié)長度。

Server:服務(wù)器信息。

Set-Cookie:設(shè)置客戶端的Cookie。

示例：

Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Content-Length: 3495
Server: Apache/2.4.41 (Ubuntu)

響應(yīng)體

響應(yīng)體包含實(shí)際的數(shù)據(jù)內(nèi)容，具體形式取決于響應(yīng)的類型和請求內(nèi)容。例如：HTML頁面內(nèi)容，JSON數(shù)據(jù)，文件的二進(jìn)制數(shù)據(jù)等。

如果是狀態(tài)碼為204 No Content或 304 Not Modified的響應(yīng)，則通常沒有正文。

注意：響應(yīng)體和響應(yīng)頭之間會添加一個(gè)空行來分隔內(nèi)容。

7 HTTP請求及響應(yīng)實(shí)例

GET請求示例如下：

//請求
GET /get?username=admin&password=admin HTTP/1.1
Host:httpbin.org

//響應(yīng)
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 10 Dec 2024 10:41:13 GMT
Content-Type: application/json
Content-Length: 278
Connection: keep-alive
Server: gunicorn/19.9.0
Access-Control-Allow-Origin: *
Access-Control-Allow-Credentials: true

{
  "args": {
    "password": "admin", 
    "username": "admin"
  }, 
  "headers": {
    "Host": "httpbin.org", 
    "X-Amzn-Trace-Id": "Root=1-67581ac9-236349c67cb21dcc24c54215"
  }, 
  "origin": "118.99.2.9", 
  "url": "http://httpbin.org/get?username=admin&password=admin"
}

POST請求示例如下：

//請求
POST /post HTTP/1.1
Host:httpbin.org
Content-Type:application/x-www-form-urlencode
Content-Length:29

username=admin&password=admin
//響應(yīng)
HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 10 Dec 2024 10:44:52 GMT
Content-Type: application/json
Content-Length: 374
Connection: keep-alive
Server: gunicorn/19.9.0
Access-Control-Allow-Origin: *
Access-Control-Allow-Credentials: true

{
  "args": {}, 
  "data": "username=admin&password=admin", 
  "files": {}, 
  "form": {}, 
  "headers": {
    "Content-Length": "29",
    "Content-Type": "application/x-www-form-urlencode", 
    "Host": "httpbin.org", 
    "X-Amzn-Trace-Id": "Root=1-67581ba4-744fdecf1da1bcf3180f9fa3"
  }, 
  "json": null, 
  "origin": "118.99.2.9", 
  "url": "http://httpbin.org/post"
}

8實(shí)現(xiàn)過程

接下來，我們看看如何在W55MH32上實(shí)現(xiàn)HTTP客戶端模式發(fā)送GET和POST請求示例。

注意：因?yàn)楸臼纠枰L問互聯(lián)網(wǎng)，請確保W55MH32的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及配置能夠正常訪問互聯(lián)網(wǎng)。

例程中使用的是httpbin.org的服務(wù)器，它的get請求路徑為httpbin.org/get，post請求路徑為httpbin.org/post。

我們向httpbin.org發(fā)送請求后，它會把我們請求時(shí)提交的參數(shù)體現(xiàn)在響應(yīng)內(nèi)容中。

步驟一：通過DNS協(xié)議解析HTTP服務(wù)器的域名

在利用 HTTP向httpbin.org服務(wù)器提交數(shù)據(jù)時(shí)，首先要與該服務(wù)器建立 TCP鏈接。要知道，建立 TCP鏈接是必須基于 IP地址來進(jìn)行連接操作的。而此處的 do_dns ()所承擔(dān)的任務(wù)，正是借助 DNS協(xié)議對域名進(jìn)行解析，進(jìn)而獲取到相應(yīng) IP地址的過程。

if (do_dns(ethernet_buf, org_server_name, org_server_ip))
{
 printf("DNS request failed.rn");
 while (1)
   {
   }
}

步驟二：進(jìn)行HTTP GET和POST請求組包

接下來，我們需要按前面介紹的HTTP協(xié)議的規(guī)范來組包。

本例程中，我們定義了兩個(gè)函數(shù)來分別生產(chǎn)HTTP GET Header()和HTTP POST Header()。詳細(xì)代碼如下：

/**
* @brief   HTTP GET :  Request package combination package.
* @param   pkt:    Array cache for grouping packages
* @return  pkt:    Package length
*/
uint32_t http_get_pkt(uint8_t *pkt)
{
*pkt = 0;
// request type URL HTTP protocol version
strcat((char *)pkt, "GET /get?username=admin&password=admin HTTP/1.1rn");
// Host address, which can be a domain name or a specific IP address.
strcat((char *)pkt, "Host: httpbin.orgrn");
// end
strcat((char *)pkt, "rn");
return strlen((char *)pkt);
}
/**
* @brief   HTTP POST :  Request package combination package.
* @param   pkt:    Array cache for grouping packages
* @return  pkt:    Package length
*/
uint32_t http_post_pkt(uint8_t *pkt)
{
*pkt = 0;
// request type URL HTTP protocol version
strcat((char *)pkt, "POST /post HTTP/1.1rn");
// Host address, which can be a domain name or a specific IP address.
strcat((char *)pkt, "Host: httpbin.orgrn");
// Main content format
strcat((char *)pkt, "Content-Type:application/x-www-form-urlencodern");
// Main content lenght
strcat((char *)pkt, "Content-Length:29rn");
// separator
strcat((char *)pkt, "rn");
// main content
strcat((char *)pkt, "username=admin&password=admin");
return strlen((char *)pkt);
}

步驟三：發(fā)送HTTP請求以及超時(shí)和響應(yīng)內(nèi)容處理

len = http_get_pkt(ethernet_buf);
do_http_request(SOCKET_ID, ethernet_buf, len, org_server_ip, org_port);
// Send a POST request.
len = http_post_pkt(ethernet_buf);
do_http_request(SOCKET_ID, ethernet_buf, len, org_server_ip, org_port);

do_http_request()函數(shù)為發(fā)送HTTP請求并監(jiān)聽響應(yīng)，具體內(nèi)容如下：

/**
* @brief   HTTP Client get data stream test.
* @param   sn:         socket number
* @param   buf:        request message content
* @param  len     request message length
* @param   destip:     destion ip
* @param   destport:   destion port
* @return  0:timeout,1:Received response..
*/
uint8_t do_http_request(uint8_t sn, uint8_t *buf, uint16_t len, uint8_t *destip, uint16_t destport)
{
   uint16_t local_port   = 50000;
   uint16_t recv_timeout = 0;
   uint8_t  send_flag    = 0;
   while (1)
   {
       switch (getSn_SR(sn))
       {
       case SOCK_INIT:
           // Connect to http server.
           connect(sn, destip, destport);
           break;
       case SOCK_ESTABLISHED:
           if (send_flag == 0)
           {
               // send request
               send(sn, buf, len);
               send_flag = 1;
               printf("send request:rn");
               for (uint16_t i = 0; i < len; i++)
               {
                   printf("%c", *(buf + i));
               }
               printf("rn");
           }
           // Response content processing
           len = getSn_RX_RSR(sn);
           if (len > 0)
           {
               printf("Receive response:rn");
               while (len > 0)
               {
                   len = recv(sn, buf, len);
                   for (uint16_t i = 0; i < len; i++)
                   {
                       printf("%c", *(buf + i));
                   }
                   len = getSn_RX_RSR(sn);
               }
               printf("rn");
               disconnect(sn);
               close(sn);
               return 1;
           }
           else
           {
               recv_timeout++;
               delay_ms(1000);
           }
           // timeout handling
           if (recv_timeout > 10)
           {
               printf("request fail!rn");
               disconnect(sn);
               close(sn);
               return 0;
           }
           break;
       case SOCK_CLOSE_WAIT:
           // If there is a request error, the server will immediately send a close request,
           // so the error response content needs to be processed here.
           len = getSn_RX_RSR(sn);
           if (len > 0)
           {
               printf("Receive response:rn");
               while (len > 0)
               {
                   len = recv(sn, buf, len);
                   for (uint16_t i = 0; i < len; i++)
                   {
                       printf("%c", *(buf + i));
                   }
                   len = getSn_RX_RSR(sn);
               }
               printf("rn");
               disconnect(sn);
               close(sn);
               return 1;
           }
           close(sn);
           break;
       case SOCK_CLOSED:
           // close socket
           close(sn);
           // open socket
           socket(sn, Sn_MR_TCP, local_port, 0x00);
           break;
       default:
           break;
       }
   }
}

在該函數(shù)中，程序會執(zhí)行一個(gè)TCP Client模式的狀態(tài)機(jī)，具體詳細(xì)講解請看TCP Client示例章節(jié),當(dāng)程序處于SOCK_ESTABLISHED狀態(tài)時(shí)，會發(fā)送1次請求內(nèi)容到服務(wù)器。接著就是監(jiān)聽服務(wù)器響應(yīng)數(shù)據(jù)以及超時(shí)處理。

如果服務(wù)器返回異常響應(yīng)，則會立即關(guān)閉鏈接，因此我們需要在SOCK_CLOSE_WAIT狀態(tài)中處理服務(wù)器異常響應(yīng)的內(nèi)容。

9運(yùn)行結(jié)果

燒錄例程運(yùn)行后，首先可以看到打印了PHY鏈路檢測和DHCP獲取網(wǎng)絡(luò)信息，然后是DNS解析HTTP服務(wù)器域名結(jié)果，如下圖所示：

接著我們發(fā)送了一次GET請求報(bào)文，然后HTTP服務(wù)器返回了響應(yīng)報(bào)文。

請求和響應(yīng)原文都通過串口打印出來，如下圖所示：

最后，我們發(fā)送了一次POST請求報(bào)文，然后HTTP服務(wù)器返回了響應(yīng)報(bào)文。

請求和響應(yīng)原文都通過串口打印出來，如下圖所示：

10總結(jié)

本文介紹了在 W55MH32芯片上實(shí)現(xiàn) HTTP Client功能的方法，實(shí)現(xiàn)向httpbin.org網(wǎng)站獲取數(shù)據(jù)。闡述了 HTTP協(xié)議的概念、特點(diǎn)、應(yīng)用場景、工作流程、請求方法、響應(yīng)內(nèi)容，并給出請求及響應(yīng)實(shí)例。以及展示了在W55MH32上的實(shí)現(xiàn)過程。

下一篇將講解在該芯片上實(shí)現(xiàn) HTTP Server功能，介紹通過瀏覽器修改 W55MH32網(wǎng)絡(luò)地址信息的原理和實(shí)現(xiàn)步驟。敬請期待！

WIZnet是一家無晶圓廠半導(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)特的專利全硬連線 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多家分銷商，在香港、韓國、美國設(shè)有辦事處，提供技術(shù)支持和產(chǎn)品營銷。

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

審核編輯 黃宇