AC7840x-W5500嵌入式以太网控制器方案简介

《杰发微课堂》今天开讲第六课啦！W5500是一款集成全硬件TCP/IP协议栈的嵌入式以太网控制器，为嵌入式系统提供了更加简易的互联网连接方案。本文将从杰发科技功能安全MCU芯片AC7840x为何适配W5500出发，提供Demo测试、代码适配流程等指导，方便用户开发更加丰富的应用方案。

方案简介

W5500集成了TCP/IP协议栈，10M/100M以太网数据链路层（MAC）及物理层（PHY），用户使用单芯片就能够在应用中拓展网络连接。久经市场考验的WIZnet全硬件TCP/IP协议栈支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP和PPPoE协议。用户使用W5500时只需简单的Socket编程就能实现以太网应用。与传统软件协议栈不同，W5500内嵌的8个独立硬件 Socket可进行8路独立通信，相互之间通信效率互不影响，可通过W5500片上32K字节的收/发缓存灵活定义每个Socket的大小。         

W5500提供高速标准4线SPI（外设串行接口），速率可达到80MHz，更容易与外设MCU整合，从而能更好地实现高速网络通讯。为减少系统能耗，W5500还提供了网络唤醒模式（WOL）和掉电模式供用户选择使用。

方案主要特性：

支持10M/100M以太网自适应适配；

使用SPI接口，支持mode 0和mode 3；   

SPI速率理论可以达到80MHz，实际可以提供到33.3MHz稳定传输；

支持8路Socket单独通路，具有32K片上缓存。

AC7840x-W5500 Demo测试

1. 接线图

2. 实物图

3. W5500通过网线连接路由器，电脑也通过网线或Wifi连接到路由器（确保在同一网段）。

4. 参数配置

打开代码，在main.c的Load_Net_Parameters配置自己的网络参数，网络工具端网络参数需为本地电脑参数，以Demo为例：

Gateway_IP：网关IP               //代码默认 192.168.50.1

Sub_Mask：子网掩码               //代码默认 255.255.255.0

Phy_Addr：物理地址               //代码默认 0cab00:01

IP_Addr：本机IP地址               //代码默认 192.168.50.199

S0_Port：本机断开0端口号 //代码默认 5000

S0_DIP：目的IP                      //代码默认 192.168.50.232

S0_DPort：目的端口               //代码默认 6000

5. TCP客户端测试

5.1 打开网络测试工具，点击创建服务器→设置本机端口→点击确定→启动服务器。  

5.2 给开发板上电

5.3 可以看到W5500已经连接上TCP服务器

5.4 进行数据收发，发送数据，开发板可以收到，并且log打印出来，开发板按下k4，会向TCP服务器发送数据。   

6. TCP服务器测试

6.1 修改网络参数后（参考步骤4），下载到开发板，并且给开发板上电。

6.2 打开网络工具，创建TCP客户端，点击创建连接→选择类型为TCP，设置目标IP和端口号，点击创建。

6.3 点击连接，可以看到开发板log连接成功。   

7. UDP测试

7.1 打开网络工具，创建UDP：点击创建连接→选择类型为UDP，设置目标IP和端口号→点击创建。

7.2 给开发板上电

7.3 收发数据测试    

代码适配流程

1. GPIO配置

W5500的RST和INIT引脚，RST是重启的作用，低电平有效，时间大于500us，INIT是中断脚，低电平有效，当W5500有事件发生时，会将INIT脚拉低，提示AC7840x处理事件。

2. SPI配置

2.1 SPI主设备配置    

2.2 SPI读写时序

W5500的帧分为3段：地址段、控制段、数据段。地址段为W5500寄存器或TX/RX内存指定了16位的偏移地址。控制段指定了地址段设定的偏移区域的归属，读/写访问模式以及SPI工作模式（可变长度模式/固定长度模式）。数据段可以设定为任意长度（N-字节，1≤N）或者是固定的长度：1字节，2字节或4字节，如果SPI工作模式设置为可变数据长度模式（VDM），SPI的SCSn信号需要由外部主机通过SPI帧控制。在可变数据长度模式下，SCSn控制SPI帧的开始和停止：SCSn信号拉低（高电平到低电平），即代表W5500的SPI帧开始（地址段）；SCSn信号拉高（低电平到高电平），即代表W5500的SPI帧结束（数据段的随机N字节数据结尾）。

SPI数据帧

W5500的SPI数据帧包括了16位地址段的偏移地址，8位控制段和N字节数据段，如下图所示。8位控制段可以通过修改区域选择位（BSB[4:0]），读/写访问模式位（RWB）以及SPI工作模式位（OM[1:0]）来重新定义。区域选择位选择了归属于偏移地址的区域。W5500支持数据的连续读/写，其流程为数据从（2/4/N字节连续数据的）偏移地址的基址开始传输，偏移地址会（自增寻址）加1传输接下来的数据。   

地址段

地址段为W5500的寄存器或TX/RX缓存区指定了16位的偏移地址，这16位偏移地址的值来自于从最高标志位到最低标志位的顺序传输。SPI数据帧的数据段（2/4/N字节）通过偏移地址自增（每传输1字节偏移地址加1）支持连续数据读/写。

控制段

控制段指定了地址段设定的偏移区域的归属，读/写访问模式以及SPI工作模式。具体见W5500数据手册。

向W5500指定寄存器地址发送一个字节数据

向W5500指定寄存器地址发送n字节数据    

读取W5500指定寄存器n字节数据

3. W5500 Socket配置

3.1 配置W5500 MAC地址、网关、IP等网络参数

3.2 配置Socket的读写缓存大小（默认为2K）

3.3 配置Socket收发超时时间和重传次数

3.4 配置对端网络IP、端口号等网络参数

3.5 监听或者连接服务器

4. 中断处理流程

4.1 W5500会拉低INIT IO，抛出中断时间，AC7840x获取中断后，读取SIR寄存器，获取Socket事件号。   

4.2 再根据事件号读取对应Sn_IR，获取事件（如connect/receive/timeout）。

4.3 处理具体事件

4.4 中断事件处理    

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　　审核编辑：汤梓红