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

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗。這顆芯片將強大的組件集于一身，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，擁有獨立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個獨立硬件socket使用。如此配置，真正實現(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，專為各種復雜工控場景設計。它擁有66個GPIO、3個ADC、12通道DMA、17個定時器、2個I2C、5個串口、2個SPI接口（其中1個帶I2S接口復用）、1個CAN、1個USB2.0以及1個SDIO接口。如此豐富的外設資源，能夠輕松應對工業(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，還是對復雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復雜工控領域的理想選擇。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)關模組等場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進入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應用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡通信安全再添保障。

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)板的更多詳細信息，包括產(chǎn)品特性、技術參數(shù)以及價格等，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。

第十章 W55MH32 SNTP示例

本篇文章我們將詳細介紹如何在W55MH32芯片上面實現(xiàn)SNTP授時功能，并通過實戰(zhàn)例程，為大家講解如何讓W55MH32從SNTP服務器獲取準確的實際時間。

該例程用到的其他網(wǎng)絡協(xié)議，例如DHCP、DNS請參考相關章節(jié)。有關W55MH32的初始化過程，也請參考 Network Install章節(jié)，這里將不再贅述。

1 SNTP協(xié)議簡介

SNTP（Simple Network Time Protocol）是一種基于UDP協(xié)議的網(wǎng)絡時間協(xié)議，主要用于在計算機網(wǎng)絡中同步設備的時間。SNTP旨在提供簡單的時間校準服務，比較NTP（Network Time Protocol）而言，SNTP功能更為簡單，精度相對較低。

2 SNTP與NTP的區(qū)別

SNTP與NTP的區(qū)別如下表所示：

3 SNTP協(xié)議特點

使用UDP通信：SNTP使用UDP協(xié)議在端口123進行通信。

支持請求-響應模式：SNTP使用單次請求-響應模式完成時間同步：客戶端向時間服務器發(fā)送請求，服務器返回當前時間戳。

實現(xiàn)和部署成本低：SNTP的實現(xiàn)非常簡單，通常只需要少量的代碼，便于在嵌入式系統(tǒng)中集成。由于其資源占用少，適合大規(guī)模部署。

與NTP兼容：SNTP是 NTP的子集，客戶端可以與NTP服務器通信以獲取時間。NTP服務器可以無縫提供時間同步服務，無需額外配置。

支持單向時間同步:在特定場景中（如設備只需同步本地時間，而無需計算網(wǎng)絡延遲），SNTP可以僅基于服務器提供的時間戳完成時間同步。

4 SNTP應用場景

SNTP協(xié)議通常用于需要時間同步的場景。通過將時間同步到RTC，能夠實現(xiàn)以下功能：

協(xié)同工作：定期同步時間，使各模塊能夠按照預定的時間順序執(zhí)行任務。

日志與事件管理：確保W55MH32的日志時間和事件記錄準確，從而便于后續(xù)分析與故障排查。

定時任務：通過時間同步，支持定時任務的準確執(zhí)行。

5時區(qū)介紹

通過 SNTP獲取世界標準時間 (UTC)后，需要根據(jù)所在時區(qū)進行加減運算以計算當?shù)貢r間。例如，中國位于 UTC+8時區(qū)，在示例代碼中定義為 39。因此，獲取 UTC后需加 8小時才能轉換為中國時間。

/*
00)UTC-12:00 Baker Island, Howland Island (both uninhabited)
01) UTC-11:00 American Samoa, Samoa
02) UTC-10:00 (Summer)French Polynesia (most), United States (Aleutian Islands, Hawaii)
03) UTC-09:30 Marquesas Islands
04) UTC-09:00 Gambier Islands;(Summer)United States (most of Alaska)
05) UTC-08:00 (Summer)Canada (most of British Columbia), Mexico (Baja California)
06) UTC-08:00 United States (California, most of Nevada, most of Oregon, Washington (state))
07) UTC-07:00 Mexico (Sonora), United States (Arizona); (Summer)Canada (Alberta)
08) UTC-07:00 Mexico (Chihuahua), United States (Colorado)
09) UTC-06:00 Costa Rica, El Salvador, Ecuador (Galapagos Islands), Guatemala, Honduras
10) UTC-06:00 Mexico (most), Nicaragua;(Summer)Canada (Manitoba, Saskatchewan), United States (Illinois, most of Texas)
11) UTC-05:00 Colombia, Cuba, Ecuador (continental), Haiti, Jamaica, Panama, Peru
12) UTC-05:00 (Summer)Canada (most of Ontario, most of Quebec)
13) UTC-05:00 United States (most of Florida, Georgia, Massachusetts, most of Michigan, New York, North Carolina, Ohio, Washington D.C.)
14) UTC-04:30 Venezuela
15) UTC-04:00 Bolivia, Brazil (Amazonas), Chile (continental), Dominican Republic, Canada (Nova Scotia), Paraguay,
16) UTC-04:00 Puerto Rico, Trinidad and Tobago
17) UTC-03:30 Canada (Newfoundland)
18) UTC-03:00 Argentina; (Summer) Brazil (Brasilia, Rio de Janeiro, Sao Paulo), most of Greenland, Uruguay
19) UTC-02:00 Brazil (Fernando de Noronha), South Georgia and the South Sandwich Islands
20) UTC-01:00 Portugal (Azores), Cape Verde
21) UTC±00:00 Cote d'Ivoire, Faroe Islands, Ghana, Iceland, Senegal; (Summer) Ireland, Portugal (continental and Madeira)
22) UTC±00:00 Spain (Canary Islands), Morocco, United Kingdom
23) UTC+01:00 Angola, Cameroon, Nigeria, Tunisia; (Summer)Albania, Algeria, Austria, Belgium, Bosnia and Herzegovina,
24) UTC+01:00 Spain (continental), Croatia, Czech Republic, Denmark, Germany, Hungary, Italy, Kinshasa, Kosovo,
25) UTC+01:00 Macedonia, France (metropolitan), the Netherlands, Norway, Poland, Serbia, Slovakia, Slovenia, Sweden, Switzerland
26) UTC+02:00 Libya, Egypt, Malawi, Mozambique, South Africa, Zambia, Zimbabwe, (Summer)Bulgaria, Cyprus, Estonia,
27) UTC+02:00 Finland, Greece, Israel, Jordan, Latvia, Lebanon, Lithuania, Moldova, Palestine, Romania, Syria, Turkey, Ukraine
28) UTC+03:00 Belarus, Djibouti, Eritrea, Ethiopia, Iraq, Kenya, Madagascar, Russia (Kaliningrad Oblast), Saudi Arabia,
29) UTC+03:00 South Sudan, Sudan, Somalia, South Sudan, Tanzania, Uganda, Yemen
30) UTC+03:30 (Summer)Iran
31) UTC+04:00 Armenia, Azerbaijan, Georgia, Mauritius, Oman, Russia (European), Seychelles, United Arab Emirates
32) UTC+04:30 Afghanistan
33) UTC+05:00 Kazakhstan (West), Maldives, Pakistan, Uzbekistan
34) UTC+05:30 India, Sri Lanka
35) UTC+05:45 Nepal
36) UTC+06:00 Kazakhstan (most), Bangladesh, Russia (Ural: Sverdlovsk Oblast, Chelyabinsk Oblast)
37) UTC+06:30 Cocos Islands, Myanmar
38) UTC+07:00 Jakarta, Russia (Novosibirsk Oblast), Thailand, Vietnam
39) UTC+08:00 China, Hong Kong, Russia (Krasnoyarsk Krai), Malaysia, Philippines, Singapore, Taiwan, most of Mongolia, Western Australia
40) UTC+09:00 Korea, East Timor, Russia (Irkutsk Oblast), Japan
41) UTC+09:30 Australia (Northern Territory);(Summer)Australia (South Australia))
42) UTC+10:00 Russia (Zabaykalsky Krai); (Summer)Australia (New South Wales, Queensland, Tasmania, Victoria)
43) UTC+10:30 Lord Howe Island
44) UTC+11:00 New Caledonia, Russia (Primorsky Krai), Solomon Islands
45) UTC+11:30 Norfolk Island
46) UTC+12:00 Fiji, Russia (Kamchatka Krai);(Summer)New Zealand
47) UTC+12:45 (Summer)New Zealand
48) UTC+13:00 Tonga
49) UTC+14:00 Kiribati (Line Islands)
*/

6通過SNTP協(xié)議同步時間的基本流程

1.客戶端發(fā)送時間請求

客戶端向 SNTP服務器發(fā)送一個請求數(shù)據(jù)包，并記錄T1時間戳信息。

請求數(shù)據(jù)包中通常包含客戶端的時間戳（請求發(fā)送的時間），以便在計算延遲時使用。

2.服務器接收請求并處理

SNTP 服務器接收到請求后，記錄下接收請求的時間T2。

服務器生成一個響應數(shù)據(jù)包，其中包括以下時間戳信息：

T2：服務器接收到請求的時間。

T3：服務器發(fā)送響應的時間。

3.客戶端接收響應并計算時間

客戶端從服務器返回的數(shù)據(jù)包中提取時間戳信息（T2、T3），并記錄接收時間T4。

客戶端根據(jù)這些時間戳計算本地時間與服務器時間的差異，以及網(wǎng)絡延遲：

網(wǎng)絡延遲公式： 網(wǎng)絡延遲=(T4?T1)?(T3?T2)

本地時間校準公式： 校準時間=T3+(T4?T1)?(T3?T2)/2

4.調(diào)整本地時間

客戶端根據(jù)校準時間調(diào)整本地時鐘，以同步到服務器的時間。

7 SNTP協(xié)議的報文解析

SNTP的發(fā)送和接收報文為固定結構，通常為48字節(jié)，報文結構如下：

注意：時間戳的定義是指從1900年1月1日00:00:00 UTC開始的秒數(shù)。

SNTP發(fā)送請求實例：

SNTP服務器響應實例：

8實現(xiàn)過程

接下來，我們在W55MH32上實現(xiàn)SNTP授時功能。

注意：因為本示例需要訪問互聯(lián)網(wǎng)，請確保 W55MH32的網(wǎng)絡環(huán)境及配置能夠正常訪問互聯(lián)網(wǎng)。

步驟一：初始化RTC

RTC_Init();

RTC_Init()函數(shù)具體內(nèi)容如下：

uint8_t RTC_Init(void)
{
 uint8_t temp = 0;
 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR, ENABLE); //使能PWR和BKP外設時鐘
 PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
 RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);                                        //設置外部低速晶振(LSE),使用外設低速晶振
 while (RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET && temp < 250) //檢查指定的RCC標志位設置與否,等待低速晶
振就緒
 {
     temp++;
     delay_ms(10);
 }
 if (temp >= 250) return 1;              //初始化時鐘失敗,晶振有問題
 RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_LSE); //設置RTC時鐘(RTCCLK),選擇LSE作為RTC時鐘
 RCC_RTCCLKCmd(ENABLE);                  //使能RTC時鐘
 RTC_WaitForLastTask();                  //等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
 RTC_WaitForSynchro();                   //等待RTC寄存器同步
 RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);       //使能RTC秒中斷
 RTC_WaitForLastTask();                  //等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
 RTC_EnterConfigMode();                  // 允許配置
 RTC_SetPrescaler(32767);                //設置RTC預分頻的值，計算方式32768/(32767+1) = 1Hz 周期剛好是1秒。
 RTC_WaitForLastTask();                  //等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
 RTC_Set(1900, 1, 1, 0, 0, 1);           //設置時間
 RTC_ExitConfigMode();                   //退出配置模式
 RTC_WaitForSynchro();                   //等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
 RTC_ITConfig(RTC_IT_SEC, ENABLE);       //使能RTC秒中斷
 RTC_WaitForLastTask();                  //等待最近一次對RTC寄存器的寫操作完成
 RTC_NVIC_Config();                      //RCT中斷分組設置
 RTC_Get();                              //更新時間
 return 0;                               //ok
}

步驟二：通過DNS解析SNTP服務器的IP地址

if (do_dns(ethernet_buf, sntp_server_name, sntp_server_ip))
{
   while (1)
   {
   }
}

步驟三：SNTP初始化

SNTP_init(SOCKET_ID, sntp_server_ip, timezone, ethernet_buf);

SNTP_init()函數(shù)需要傳入四個參數(shù)，分別是使用的socket通道號，sntp服務器地址，時區(qū)，socket緩存，在這個函數(shù)中，我們會進行SNTP報文組包操作，并將傳入的socket通道號，時區(qū)，socket緩存注冊到庫中，具體內(nèi)容如下：

void SNTP_init(uint8_t s, uint8_t *ntp_server, uint8_t tz, uint8_t *buf)
{
 NTP_SOCKET = s;
 
 NTPformat.dstaddr[0] = ntp_server[0];
 NTPformat.dstaddr[1] = ntp_server[1];
 NTPformat.dstaddr[2] = ntp_server[2];
 NTPformat.dstaddr[3] = ntp_server[3];
 
 time_zone = tz;
 
 data_buf = buf;
 
 uint8_t Flag;
 NTPformat.leap = 0;           /* leap indicator */
 NTPformat.version = 4;        /* version number */
 NTPformat.mode = 3;           /* mode */
 NTPformat.stratum = 0;        /* stratum */
 NTPformat.poll = 0;           /* poll interval */
 NTPformat.precision = 0;      /* precision */
 NTPformat.rootdelay = 0;      /* root delay */
 NTPformat.rootdisp = 0;       /* root dispersion */
 NTPformat.refid = 0;          /* reference ID */
 NTPformat.reftime = 0;        /* reference time */
 NTPformat.org = 0;            /* origin timestamp */
 NTPformat.rec = 0;            /* receive timestamp */
 NTPformat.xmt = 1;            /* transmit timestamp */
 
 Flag = (NTPformat.leap

	

	步驟四：發(fā)送SNTP請求報文獲取時間

	
while (1) //上電自動獲取時間
{
   if (SNTP_run(&date))
   {
       RTC_Set(date.yy, date.mo, date.dd, date.hh, date.mm, date.ss);
       break;
   }
}

	

	接著，我們需要運行SNTP_run()函數(shù)來執(zhí)行發(fā)送報文以及解析報文的操作，當成功獲取到時間后，我們設置到RTC中。

	SNTP_run()函數(shù)需要傳入一個時間結構體date，它的定義如下：

	
typedef struct _datetime
{
 uint16_t yy;
 uint8_t mo;
 uint8_t dd;
 uint8_t hh;
 uint8_t mm;
 uint8_t ss;
} datetime;

	

	SNTP_run()函數(shù)定義如下：

	
 int8_t SNTP_run(datetime *time)
{
uint16_t RSR_len;
uint32_t destip = 0;
uint16_t destport;
uint16_t startindex = 40; //last 8-byte of data_buf[size is 48 byte] is xmt, so the startindex should be 40
switch(getSn_SR(NTP_SOCKET))
{
case SOCK_UDP:
 if ((RSR_len = getSn_RX_RSR(NTP_SOCKET)) > 0)
 {
   if (RSR_len > MAX_SNTP_BUF_SIZE) RSR_len = MAX_SNTP_BUF_SIZE; // if Rx data size is lager than TX_RX_MAX_BUF_SIZE
   recvfrom(NTP_SOCKET, data_buf, RSR_len, (uint8_t *)&destip, &destport);
   get_seconds_from_ntp_server(data_buf,startindex);
   time->yy = Nowdatetime.yy;
   time->mo = Nowdatetime.mo;
   time->dd = Nowdatetime.dd;
   time->hh = Nowdatetime.hh;
   time->mm = Nowdatetime.mm;
   time->ss = Nowdatetime.ss;
   ntp_retry_cnt=0;
   close(NTP_SOCKET);
   return 1;
 }
 if(ntp_retry_cnt

	

	在這里會執(zhí)行一個UDP的狀態(tài)機，當socket處于SOCK_UDP狀態(tài)時，首先會執(zhí)行sendto發(fā)送初始化SNTP時組裝的SNTP請求報文，然后是監(jiān)聽服務器響應。

	步驟五：解析SNTP響應報文

	
int8_t SNTP_run(datetime *time)
{
uint16_t RSR_len;
uint32_t destip = 0;
uint16_t destport;
uint16_t startindex = 40; //last 8-byte of data_buf[size is 48 byte] is xmt, so the startindex should be 40
switch(getSn_SR(NTP_SOCKET))
{
case SOCK_UDP:
 if ((RSR_len = getSn_RX_RSR(NTP_SOCKET)) > 0)
 {
   if (RSR_len > MAX_SNTP_BUF_SIZE) RSR_len = MAX_SNTP_BUF_SIZE; // if Rx data size is lager than TX_RX_MAX_BUF_SIZE
   recvfrom(NTP_SOCKET, data_buf, RSR_len, (uint8_t *)&destip, &destport);
   get_seconds_from_ntp_server(data_buf,startindex);
   time->yy = Nowdatetime.yy;
   time->mo = Nowdatetime.mo;
   time->dd = Nowdatetime.dd;
   time->hh = Nowdatetime.hh;
   time->mm = Nowdatetime.mm;
   time->ss = Nowdatetime.ss;
   ntp_retry_cnt=0;
   close(NTP_SOCKET);
   return 1;
 }
 if(ntp_retry_cnt

	

	當Sn_RX_RSR (Socket n空閑接收緩存寄存器)的值大于0時，說明服務器給W55MH32返回了響應。首先會通過recvfrom()函數(shù)讀取響應報文，然后執(zhí)行get_seconds_from_ntp_server解析時間。

	注意：get_seconds_from_ntp_server()函數(shù)目前只解析了服務器響應時間戳（即最后8個字節(jié)），沒有減去網(wǎng)絡延遲。

	get_seconds_from_ntp_server()函數(shù)定義如下：

	
void get_seconds_from_ntp_server(uint8_t *buf, uint16_t idx)
{
 tstamp seconds = 0;
 uint8_t i=0;
 for (i = 0; i < 4; i++)
 {
   seconds = (seconds 

	

	然后調(diào)用calcdatetime()函數(shù)將調(diào)整后的秒數(shù)轉換為年、月、日、時、分、秒的具體時間格式：

	
void calcdatetime(tstamp seconds)
{
 uint8_t yf=0;
 tstamp n=0,d=0,total_d=0,rz=0;
 uint16_t y=0,r=0,yr=0;
 signed long long yd=0;
 
 n = seconds;
 total_d = seconds/(SECS_PERDAY);
 d=0;
 uint32_t p_year_total_sec=SECS_PERDAY*365;
 uint32_t r_year_total_sec=SECS_PERDAY*366;
 while(n>=p_year_total_sec)
 {
   if((EPOCH+r)%400==0 || ((EPOCH+r)%100!=0 && (EPOCH+r)%4==0))
   {
     if(n=28)
 {
 
   if(yf==1 || yf==3 || yf==5 || yf==7 || yf==8 || yf==10 || yf==12)
   {
     yd -= 31;
     if(yd

	

	最后在主循環(huán)1秒打印一次當前時間：

	
while (1)
{
   printf("Beijing time now: %04d-%02d-%02d  %s  %02d:%02d:%02drn", calendar.w_year, calendar.w_month, calendar.w_date, week_name[calendar.week], calendar.hour, calendar.min, calendar.sec);
   delay_ms(1000);
}

	

	9運行結果

	燒錄例程運行后，首先進行了PHY鏈路檢測，然后是通過DHCP獲取網(wǎng)絡地址并打印網(wǎng)絡地址信息，最后，通過SNTP獲取到時間后賦值給RTC，然后主循環(huán)1秒打印一次當前時間。如下圖所示：

	

	10總結

	本文講解了如何在W55MH32芯片上實現(xiàn)SNTP授時功能，通過實例詳細展示了從SNTP服務器同步時間的實現(xiàn)流程，包括時間請求、響應解析和本地時間校準等核心步驟。文章還對SNTP的應用場景進行了分析，幫助讀者理解其在時間同步中的實際應用價值。

	下一篇文章我們將講解SMTP協(xié)議的原理及在郵件通信中的應用，同時講解如何在W55MH32芯片上實現(xiàn)SMTP功能，敬請期待！

	WIZnet是一家無晶圓廠半導體公司，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，基于獨特的專利全硬連線 TCP/IP。iMCU?面向各種應用中的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設備。

	WIZnet在全球擁有 70多家分銷商，在香港、韓國、美國設有辦事處，提供技術支持和產(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