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W5500使用备忘

cola-sun 2023-03-28 原文

一、W5500介绍
W5500是一个集成的以太网模块，这个模块上携带TCP/IP协议，控制器只需要通过SPI协议读写其寄存器便可以以网络的方式进行数据交互。
W5500模块自带10个引脚，但由于使用其官方库，只需使用六个引脚便可以进行数据交互，这六个引脚分别为：VCC、GND、MISO、MOSI、SCS、SCLK。其中：
MISO：SPI主机输入从机输出引脚；
MOSI：SPI主机输出从机输入引脚；
SCS：SPI SLAVE选择引脚（低电平有效）；
SCLK：时钟信号引脚。
和单片机的连线为：MISOPA6，MOSIPA7，SCSPA4，SCLKPA5。
在程序中操作的几个重要寄存器：
Sn_SR（Socket n 状态寄存器）：指示了Socket n的状态，并根据 Sn_CR 或者一些 TCP 模式下的特殊控制包，如 SYN，FIN 包而改变；
Sn_MR（Socket n 模式寄存器）：该寄存器用于配置所有 Socket 的选项或协议类型；
Sn_IR (Socket n 中断寄存器)：该寄存器用于提供给 Socket n 中断类型信息；
Sn_RXBUF_SIZE (Socket n 接收缓存大小寄存器)：该寄存器配置了 Socket n 的接收缓存大小。Socket n 接收缓存区大小可以配置为 1，2，4，8 和 16Kbytes。

二、UDP、TCP介绍
UDP是基于IP的简单协议，是不可靠的协议，其优点是简单、轻量化和速度快，缺点是没有流控制，没有应答确认机制，不能解决丢包、重发和错序问题。UDP不是面向连接的，是不可靠的传输。
TCP是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立一个可靠的连接。 一个TCP连接必须要经过三次握手才能建立起来，简单的描述下这三次握手的过程：
首先，我让信使运输一份信件给对方，对方收到了那么他就知道了我的发件能力和他的收件能力是可以的，这是第一次握手。
然后，他就给我回信，我若收到了，我便知道了我的发件能力和他的收件能力是可以的，并且他的发件能力和我的收件能力也是可以的，这是第二次握手。
然而此时他还不知道他的发件能力和我的收件能力到底可不可以，于是我最后反馈一次，他若收到了，他便清楚了他的发件能力和我的收件能力是可以的，这便是第三次握手。
三次握手结束便建立起了连接。以上是一种通俗化的理解，其实在三次握手过程中会发送数据包，并根据数据包进行判断二者的收发能力。

三、程序实现TCPS、TCPC、UDP的过程
１、TCPS，单片机作为TCP的服务器，在该程序的实现部分通过函数获取Sn_SR寄存器的值来判断Socket的状态，若Socket处于关闭状态则调用函数打开Socket；若Socket已处于初始化状态则建立监听；若Socket处于连接建立状态，则清除接收的中断标志位并进行回环测试，接收来自Client的数据，并将此数据再次发送给Client；若Socket处于等待关闭的状态则调用函数关闭Socket。
２、TCPC，单片机作为TCP的客户端，同样在程序的实现部分通过函数获取Sn_SR寄存器的值来判断Socket的状态，若Socket处于关闭状态则调用函数打开Socket；若Socket已处于初始化状态则建立连接；若Socket处于连接建立状态，则清除接收的中断标志位并进行回环测试，接收来自Server的数据，并将此数据再次发送给Server；若Socket处于等待关闭的状态则调用函数关闭Socket。
３、UDP，在程序的实现部分通过函数获取Sn_SR寄存器的值来判断Socket的状态，若Socket处于关闭状态则调用函数打开Socket；若Socket处于UDP模式，则清除接收的中断标志位并进行回环测试，接收来自上位机的数据，并将此数据先发送至单片机再次发送给上位机，在此模式中不再需要建立连接，只需将IP地址和端口设置好即可。

四、遇到的问题及解决
在实现UDP的时候出现了上位机发送数据但是返回值是－１的情况，刚开始我去网上查找原因，说是recvfrom函数的问题，但这是一个官方库且我不太相信UDP实现函数没有问题，所以我就对UDP相关标志位进行了修改，修改过后就可以实现UDP的功能。
在其功能都实现了之后就开始将其移植到UCOS中去，想都没想直接将相关文件进行移动，并替换掉原来UCOS项目的文件，刚开始觉得不是太难，但是移植过后尝试运行失败，然后就进行一步一步的调试，发现跳过UART函数初始化之后网络可以进行连接，这时候恍然大悟，UART的相关设置发生变化导致整个系统启动出错，最后将UART初始化换了回去，便可以进行网络连接和串口输出。
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