w5300在内存空间和数据处理能力等方面都有很大的提高。w5300特别适用于iptv,ip机顶盒和数字电视等大流量多媒体数据的传输。通过一个集成有tcp/ip协议和10/100m的以太网mac和phy的单芯片可以非常简单和快捷地实现internet连接。
w5300与主机(mcu)采用总线接口。通过直接访问方式或间接访问方式,w5300可以很容易与主机接口,就像访问sram存储器。w5300的通信数据可以通过每个端口的tx/rx fifo寄存器访问。由于这些特性,即使一个初学者也很容易使用w5300实现internet连接。
特性
支持软、硬件混合tcp/ip协议: tcp, udp, icmp, igmp, ipv4, arp, pppoe, ethernet;
支持8个独立的端口(sockets)同时连接;。
网络数据传输,速率可达到80mbps;
支持adsl连接 (支持pppoe协议,带pap/chap验证);
内部128k字节存储器作tx/rx缓存;
根据端口通信数据吞吐量动态调整内部tx/rx存储器分配;
内嵌10baset/100basetx以太网物理层,支持自动应答(全双工/半双工模式);
可选tx1:1 rx1:1 网络变压器接口yl18-2050s,yt37-1107s及yl2j011d,yl2j201a
支持自动极性变换(mdi/mdix);
支持8/16位数据总线;l 0.18μm cmos工艺;
3.3v工作电压,i/o口可承受5v电压,内部带1.8v电压调整器;
lqfp-100,14x14mm无铅封装。
单片机控制w5300源代码如下:
/**
******************************************************************************
* @file w5100.c
* 本文件包括5个部分:
* 1. w5100初始化
* 2. w5100的socket初始化
* 3. socket连接
* 如果socket设置为tcp服务器模式,则调用socket_listen()函数,w5100处于侦听状态,直到远程客户端与它连接。
* 如果socket设置为tcp客户端模式,则调用socket_connect()函数,
* 每调用一次socket_connect(s)函数,产生一次连接,
* 如果连接不成功,则产生超时中断,然后可以再调用该函数进行连接。
* 如果socket设置为udp模式,则调用socket_udp函数
* 4. socket数据接收和发送
* 5. w5100中断处理
*
* 置w5100为服务器模式的调用过程:w5100_init()--》socket_init(s)--》socket_listen(s),设置过程即完成,等待客户端的连接。
* 置w5100为客户端模式的调用过程:w5100_init()--》socket_init(s)--》socket_connect(s),设置过程即完成,并与远程服务器连接。
* 置w5100为udp模式的调用过程:w5100_init()--》socket_init(s)--》socket_udp(s),设置过程即完成,可以与远程主机udp通信。
*
* w5100产生的连接成功、终止连接、接收数据、发送数据、超时等事件,都可以从中断状态中获得。
******************************************************************************
*/
#include“w5100.h” /* 定义w5100的寄存器地址、状态 */
#include“reg51.h”
typedef unsigned char socket;
sbit spi_cs= p1^0;
sbit spi_sck= p1^1;
sbit spi_so= p1^2;
sbit spi_si= p1^3;
sbit spi_en= p1^4;
sbit key= p1^5;
/* 端口数据缓冲区 */
unsigned char rx_buffer[20]; /* 端口接收数据缓冲区 */
unsigned char tx_buffer[20]; /* 端口发送数据缓冲区 */
/* 网络参数寄存器 */
unsigned char gateway_ip[4]={192,168,2,254}; /* gateway ip address */
unsigned char sub_mask[4]={255,255,255,0}; /* subnet mask */
unsigned char phy_addr[6]={0x00,0x08,0xdc,0x01,0x02,0x03}; /* physical address */
unsigned char ip_addr[4]={192,168,2,1}; /* loacal ip address */
unsigned char s0_port[2]={0x13,0x88}; /* socket0 port number 5000 */
unsigned char s0_dip[4]={192,168,2,43}; /* socket0 destination ip address */
unsigned char s0_dport[2]={0x13,0x88}; /* socket0 destination port number 5000*/
unsigned char s0_state=0; /* socket0 state recorder */
unsigned char s0_data; /* socket0 receive data and transmit ok */
unsigned char w5100_interrupt;
/* udp destionation ip address and port number */
unsigned char udp_dipr[4];
unsigned char udp_dport[2];
void delay(unsigned int x)
{
unsigned int i;
for(i=0;i《x;i++){
spi_en=1;
}
}
unsigned char spi_readbyte(void){
unsigned char i,rbyte=0;
for(i=0;i《8;i++){
rbyte《《=1;
rbyte|=spi_so;
spi_sck=0;
delay(10);
spi_sck=1;
spi_sck=0;
}
return rbyte;
}
void spi_sendbyte(unsigned char dt)
{
unsigned char i;
for(i=0;i《8;i++)
{
if((dt《《i)&0x80)
{
spi_si=1;
}
else
{
spi_si=0;
}
spi_sck=0;
delay(10);
spi_sck=1;
spi_sck=0;
}
}
unsigned char read_w5100(unsigned short addr)
{
unsigned char i;
/* 置w5100的cs为低电平 */
spi_cs=0;
/* 发送读命令 */
spi_sendbyte(0x0f);
/* 发送地址 */
spi_sendbyte(addr/256);
spi_sendbyte(addr);
/* 读取数据 */
i=spi_readbyte();
/* 置w5100的cs为高电平 */
spi_cs=1;
return i;
}
void write_w5100(unsigned short addr, unsigned char dat)
{
/* 置w5100的cs为低电平 */
spi_cs=0;
delay(100);
/* 发送写命令 */
spi_sendbyte(0xf0);
/* 发送地址 */
spi_sendbyte(addr/256);
spi_sendbyte(addr);
/* 写入数据 */
spi_sendbyte(dat);
delay(100);
/* 置w5100的cs为高电平 */
spi_cs=1;
}
void w5100_init(void)
{
unsigned char i;
spi_en=1;spi_sck=0;spi_cs=1;spi_so=1;
write_w5100(w5100_mode,mode_rst); /*软复位w5100*/
delay(100);
///write_w5100(w5100_mode,0); /*软复位w5100*/
delay(100); /*延时100ms,自己定义该函数*/
/*设置网关(gateway)的ip地址,4字节 */
/*使用网关可以使通信突破子网的局限,通过网关可以访问到其它子网或进入internet*/
for(i=0;i《4;i++)
write_w5100(w5100_gar+i,gateway_ip); /*gateway_ip为4字节unsigned char数组,自己定义*/
for(i=0;i《4;i++)
gateway_ip=read_w5100(w5100_gar+i);
/*设置子网掩码(mask)值,4字节。子网掩码用于子网运算*/
for(i=0;i《4;i++)
write_w5100(w5100_subr+i,sub_mask); /*sub_mask为4字节unsigned char数组,自己定义*/
/*设置物理地址,6字节,用于唯一标识网络设备的物理地址值
该地址值需要到ieee申请,按照oui的规定,前3个字节为厂商代码,后三个字节为产品序号
如果自己定义物理地址,注意第一个字节必须为偶数*/
for(i=0;i《6;i++)
write_w5100(w5100_shar+i,phy_addr); /*phy_addr6字节unsigned char数组,自己定义*/
/*设置本机的ip地址,4个字节
注意,网关ip必须与本机ip属于同一个子网,否则本机将无法找到网关*/
for(i=0;i《4;i++)
write_w5100(w5100_sipr+i,ip_addr); /*ip_addr为4字节unsigned char数组,自己定义*/
/*设置发送缓冲区和接收缓冲区的大小,参考w5100数据手册*/
write_w5100(w5100_rmsr,0x55); /*socket rx memory size=2k*/
write_w5100(w5100_tmsr,0x55); /*socket tx mempry size=2k*/
/* 设置重试时间,默认为2000(200ms) */
write_w5100(w5100_rtr,0x07);
write_w5100(w5100_rtr+1,0xd0);
/* 设置重试次数,默认为8次 */
write_w5100(w5100_rcr,8);
/* 启动中断,参考w5100数据手册确定自己需要的中断类型
imr_conflict是ip地址冲突异常中断
imr_unreach是udp通信时,地址无法到达的异常中断
其它是socket事件中断,根据需要添加 */
write_w5100(w5100_imr,(imr_conflict|imr_unreach|imr_s0_int));
}
unsigned char detect_gateway(void)
{
unsigned char i;
write_w5100((w5100_s0_mr),s_mr_tcp); /*设置socket0为tcp模式*/
write_w5100((w5100_s0_cr),s_cr_open); /*打开socket0*/
if(read_w5100(w5100_s0_ssr)!=s_ssr_init)
{
write_w5100((w5100_s0_cr),s_cr_close); /*打开不成功,关闭socket,然后返回*/
return false;
}
/*检查网关及获取网关的物理地址*/
for(i=0;i《4;i++)
write_w5100((w5100_s0_dipr+i),ip_addr+1); /*向目的地址寄存器写入与本机ip不同的ip值*/
write_w5100((w5100_s0_cr),s_cr_connect); /*打开socket0的tcp连接*/
delay(20); /* 延时20ms */
i=read_w5100(w5100_s0_dhar); /*读取目的主机的物理地址,该地址就是网关地址*/
write_w5100((w5100_s0_cr),s_cr_close); /*关闭socket0*/
if(i==0xff)
{
/**********没有找到网关服务器,或没有与网关服务器成功连接***********/
/********** 自己添加处理代码 ***********/
return false;
}
return true;
}
void socket_init(socket s)
{
unsigned int i;
/*设置分片长度,参考w5100数据手册,该值可以不修改*/
write_w5100((w5100_s0_mss+s*0x100),0x00); /*最大分片字节数=16*/
write_w5100((w5100_s0_mss+s*0x100+1),0x10);
/* set socket port number */
switch(s)
{
case 0:
write_w5100(w5100_s0_port,s0_port[0]); /* set local socket port number */
write_w5100(w5100_s0_port+1,s0_port[1]);
write_w5100(w5100_s0_dport,s0_dport[0]); /* set destination port number */
write_w5100(w5100_s0_dport+1,s0_dport[1]);
for(i=0;i《4;i++)
write_w5100(w5100_s0_dipr+i,s0_dip); /* set destination ip address */
break;
case 1:
break;
case 2:
break;
case 3:
break;
default:
break;
}
}
/**
* @brief 设置socket为客户端与远程服务器连接
*当本机socket工作在客户端模式时,引用该程序,与远程服务器建立连接
*
*如果启动连接后出现超时中断,则与服务器连接失败,需要重新调用该程序连接
*该程序每调用一次,就与服务器产生一次连接
**/
unsigned char socket_connect(socket s)
{
write_w5100((w5100_s0_mr+s*0x100), s_mr_tcp); /*设置socket为tcp模式 */
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100), s_cr_open); /*打开socket*/
if(read_w5100(w5100_s0_ssr+s*0x100)!=s_ssr_init)
{
write_w5100(w5100_s0_cr+s*0x100,s_cr_close); /*打开不成功,关闭socket,然后返回*/
return false;
}
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100),s_cr_connect); /*设置socket为connect模式*/
return true;
/*至此完成了socket的打开连接工作,至于它是否与远程服务器建立连接,则需要等待socket中断,
以判断socket的连接是否成功。参考w5100数据手册的socket中断状态*/
}
/**
* @brief 设置socket作为服务器等待远程主机的连接
*当本机socket工作在服务器模式时,引用该程序,等等远程主机的连接
*
*该程序只调用一次,就使w5100设置为服务器模式
* @return 如果设置成功则返回true, 否则返回false
**/
unsigned char socket_listen(socket s)
{
write_w5100((w5100_s0_mr+s*0x100), s_mr_tcp); /*设置socket为tcp模式 */
write_w5100(w5100_s0_port,s0_port[0]); /* set source socket port number */
write_w5100(w5100_s0_port+1,s0_port[1]);
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100), s_cr_open); /*打开socket*/
if(read_w5100(w5100_s0_ssr+s*0x100)!=s_ssr_init)
{
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100),s_cr_close); /*打开不成功,关闭socket,然后返回*/
return false;
}
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100), s_cr_listen); /*设置socket为侦听模式*/
if(read_w5100(w5100_s0_ssr+s*0x100)!=s_ssr_listen)
{
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100), s_cr_close); /*设置不成功,关闭socket,然后返回*/
return false;
}
return true;
/*至此完成了socket的打开和设置侦听工作,至于远程客户端是否与它建立连接,则需要等待socket中断,
以判断socket的连接是否成功。参考w5100数据手册的socket中断状态
在服务器侦听模式不需要设置目的ip和目的端口号*/
}
/**
* @brief 设置socket为udp模式
*如果socket工作在udp模式,引用该程序。在udp模式下,socket通信不需要建立连接
*该程序只调用一次,就使w5100设置为udp模式
* @return 如果设置成功则返回true, 否则返回false
**/
unsigned char socket_udp(socket s)
{
write_w5100((w5100_s0_mr+s*0x100), s_mr_udp); /*设置socket为udp模式*/
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100), s_cr_open); /*打开socket*/
if(read_w5100(w5100_s0_ssr+s*0x100)!=s_ssr_udp)
{
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100), s_cr_close); /*打开不成功,关闭socket,然后返回*/
return false;
}
else
return true;
/*至此完成了socket的打开和udp模式设置,在这种模式下它不需要与远程主机建立连接
因为socket不需要建立连接,所以在发送数据前都可以设置目的主机ip和目的socket的端口号
如果目的主机ip和目的socket的端口号是固定的,在运行过程中没有改变,那么也可以在这里设置*/
}
/**
* @brief 处理socket接收和发送的数据
*如果socket产生接收数据的中断,则引用该程序进行处理
*该程序将socket的接收到的数据缓存到rx_buffer数组中,并返回接收的数据字节数
* @return 数据长度
**/
unsigned short s_rx_process(socket s)
{
unsigned short i,j;
unsigned short rx_size,rx_offset;
/*读取接收数据的字节数*/
rx_size=read_w5100(w5100_s0_rx_rsr+s*0x100);
rx_size*=256;
rx_size+=read_w5100(w5100_s0_rx_rsr+s*0x100+1);
/*读取接收缓冲区的偏移量*/
rx_offset=read_w5100(w5100_s0_rx_rr+s*0x100);
rx_offset*=256;
rx_offset+=read_w5100(w5100_s0_rx_rr+s*0x100+1);
i=rx_offset/s_rx_size; /*计算实际的物理偏移量,s0_rx_size需要在前面#define中定义*/
/*注意s_rx_size的值在w5100_init()函数的w5100_rmsr中确定*/
rx_offset=rx_offset-i*s_rx_size;
j=w5100_rx+s*s_rx_size+rx_offset; /*实际物理地址为w5100_rx+rx_offset*/
for(i=0;i《rx_size;i++)
{
if(rx_offset》=s_rx_size)
{
j=w5100_rx+s*s_rx_size;
rx_offset=0;
}
rx_buffer=read_w5100(j); /*将数据缓存到rx_buffer数组中*/
j++;
rx_offset++;
}
/*计算下一次偏移量*/
rx_offset=read_w5100(w5100_s0_rx_rr+s*0x100);
rx_offset*=256;
rx_offset+=read_w5100(w5100_s0_rx_rr+s*0x100+1);
rx_offset+=rx_size;
write_w5100((w5100_s0_rx_rr+s*0x100), (rx_offset/256));
write_w5100((w5100_s0_rx_rr+s*0x100+1), rx_offset);
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100), s_cr_recv); /*设置recv命令,等等下一次接收*/
return rx_size; /*返回接收的数据字节数*/
}
/**
* @brief 如果要通过socket发送数据,则引用该程序
*要发送的数据缓存在tx_buffer中, size则是要发送的字节长度
* @author stmsky
* @param[in] socket nummber
* @param[out] none
* @return
* @note
**/
unsigned char s_tx_process(socket s, unsigned int size)
{
unsigned short i,j;
unsigned short tx_free_size,tx_offset;
/*如果是udp模式,可以在此设置目的主机的ip和端口号*/
if((read_w5100(w5100_s0_mr+s*0x100)&0x0f)==0x02)
{
for(i=0;i《4;i++) /* 设置目的主机ip*/
write_w5100((w5100_s0_dipr+s*0x100+i), udp_dipr);
write_w5100((w5100_s0_dport+s*0x100), udp_dport[0]);
write_w5100((w5100_s0_dport+s*0x100+1), udp_dport[1]);
}
/*读取缓冲区剩余的长度*/
tx_free_size=read_w5100(w5100_s0_tx_fsr+s*0x100);
tx_free_size*=256;
tx_free_size+=read_w5100(w5100_s0_tx_fsr+s*0x100+1);
if(tx_free_size《size) /*如果剩余的字节长度小于发送字节长度,则返回*/
return false;
/*读取发送缓冲区的偏移量*/
tx_offset=read_w5100(w5100_s0_tx_wr+s*0x100);
tx_offset*=256;
tx_offset+=read_w5100(w5100_s0_tx_wr+s*0x100+1);
i=tx_offset/s_tx_size; /*计算实际的物理偏移量,s0_tx_size需要在前面#define中定义*/
/*注意s0_tx_size的值在w5100_init()函数的w5100_tmsr中确定*/
tx_offset=tx_offset-i*s_tx_size;
j=w5100_tx+s*s_tx_size+tx_offset; /*实际物理地址为w5100_tx+tx_offset*/
for(i=0;i《size;i++)
{
if(tx_offset》=s_tx_size)
{
j=w5100_tx+s*s_tx_size;
tx_offset=0;
}
write_w5100(j,tx_buffer); /*将tx_buffer缓冲区中的数据写入到发送缓冲区*/
j++;
tx_offset++;
}
/*计算下一次的偏移量*/
tx_offset=read_w5100(w5100_s0_tx_wr+s*0x100);
tx_offset*=256;
tx_offset+=read_w5100(w5100_s0_tx_wr+s*0x100+1);
tx_offset+=size;
write_w5100((w5100_s0_tx_wr+s*0x100),(tx_offset/256));
write_w5100((w5100_s0_tx_wr+s*0x100+1),tx_offset);
write_w5100((w5100_s0_cr+s*0x100), s_cr_send); /*设置send命令,启动发送*/
return true; /*返回成功*/
}
/**
* @brief w5100中断处理程序框架
* @note
**/
void w5100_interrupt_process(void)
{
unsigned char i,j;
w5100_interrupt=0;
i=read_w5100(w5100_ir);
write_w5100(w5100_ir, (i&0xf0)); /*回写清除中断标志*/
//gpio_setbits(gpiob, gpio_pin_0);
if((i & ir_conflict) == ir_conflict) /*ip地址冲突异常处理,自己添加代码*/
{
}
if((i & ir_unreach) == ir_unreach) /*udp模式下地址无法到达异常处理,自己添加代码*/
{
}
/* socket事件处理 */
if((i & ir_s0_int) == ir_s0_int)
{
j=read_w5100(w5100_s0_ir);
write_w5100(w5100_s0_ir, j); /* 回写清中断标志 */
if(j&s_ir_con) /* 在tcp模式下,socket0成功连接 */
{
s0_state|=s_conn;
}
if(j&s_ir_discon) /* 在tcp模式下socket断开连接处理,自己添加代码 */
{
write_w5100(w5100_s0_cr, s_cr_close); /* 关闭端口,等待重新打开连接 */
s0_state=0;
}
if(j&s_ir_sendok) /* socket0数据发送完成,可以再次启动s_tx_process()函数发送数据 */
{
s0_data|=s_transmitok;
}
if(j&s_ir_recv) /* socket接收到数据,可以启动s_rx_process()函数 */
{
s0_data|=s_receive;
}
if(j&s_ir_timeout) /* socket连接或数据传输超时处理 */
{
write_w5100(w5100_s0_cr, s_cr_close); /* 关闭端口,等待重新打开连接 */
s0_state=0;
}
}
/* socket1事件处理 */
if((i&ir_s1_int)==ir_s1_int)
{
j=read_w5100(w5100_s1_ir);
write_w5100(w5100_s1_ir, j); /* 回写清中断标志 */
}
/* socket2事件处理 */
if((i&ir_s2_int)==ir_s2_int)
{
j=read_w5100(w5100_s2_ir);
write_w5100(w5100_s2_ir, j); /*回写清中断标志 */
}
/* socket3事件处理 */
if((i&ir_s3_int)==ir_s3_int)
{
j=read_w5100(w5100_s3_ir);
write_w5100(w5100_s3_ir, j); /* 回写清中断标志 */
}
}
void main(void)
{
w5100_init();
socket_init(0);
socket_listen(0);
while(1)
{
w5100_interrupt_process();
if(s0_state==s_conn) break;
}
while(1)
{
}
}
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