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(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(fù)雜工控場景設(shè)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(fù)用）、1個CAN、1個USB2.0以及1個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。

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第五章 GPIO輸出——使用固件庫點亮LED

本章參考資料：《W55MH32-參考手冊》GPIO和RCC章節(jié)、庫幫助文檔。

利用庫建立好的工程模板，就可以方便地使用標(biāo)準(zhǔn)庫編寫應(yīng)用程序了，可以說從這一章我們真正開始邁入固件庫開發(fā)的大門。LED燈的控制使用到GPIO外設(shè)的基本輸出功能。

5.1 硬件設(shè)計

在本教程中W55MH32芯片與LED燈的連接見圖LED硬件原理圖 ：

此電路為參考電路，這個LED燈的陰極都是連接到W55MH32的GPIO引腳，只要我們控制GPIO引腳的電平輸出狀態(tài)，即可控制LED燈的亮滅。若您使用的實驗板LED燈的連接方式或引腳不一樣， 只需根據(jù)我們的工程修改引腳即可，程序的控制原理相同。

5.2 軟件設(shè)計

5.2.1 編程要點

1.使能GPIO端口時鐘；

2.初始化GPIO目標(biāo)引腳為推挽輸出模式；

3.編寫簡單測試程序，控制GPIO引腳輸出高、低電平。

5.2.2 代碼分析

1. 頭文件與宏定義

#include #include #include #include "delay.h" #include "w55mh32.h" #define GPIO_GROUP_TEST GPIOB // 使用GPIOB #define GPIO_MODE_TEST GPIO_Mode_Out_PP // 推挽輸出模式 #define GPIO_SPEED_TEST GPIO_Speed_50MHz // 50MHz速度 #define GPIO_PIN1_TEST GPIO_Pin_0 // 引腳0 #define GPIO_PIN2_TEST GPIO_Pin_2 // 引腳2 #define GPIO_PIN3_TEST GPIO_Pin_3 // 引腳3 USART_TypeDef *USART_TEST = USART1; // 使用USART1

頭文件：包含標(biāo)準(zhǔn)庫和自定義頭文件（如延時和芯片相關(guān)庫）。

宏定義：

GPIO_GROUP_TEST：指定使用 GPIOB。

GPIO_MODE_TEST：設(shè)置為推挽輸出（GPIO_Mode_Out_PP），用于驅(qū)動外部設(shè)備（如 LED）。

GPIO_PIN1_TEST/Pin2/Pin3：定義三個輸出引腳（PB0、PB2、PB3）。

串口配置：使用 USART1 進(jìn)行通信。

2. 函數(shù)聲明

void UART_Configuration(uint32_t bound); // 串口配置函數(shù) void GPIO_Configuration(void); // GPIO配置函數(shù)

3. main 函數(shù)（主邏輯）

int main(void) { RCC_ClocksTypeDef clocks; delay_init(); // 初始化延時 UART_Configuration(115200); // 配置串口（波特率115200） RCC_GetClocksFreq(&clocks); // 獲取系統(tǒng)時鐘頻率 // 打印系統(tǒng)時鐘信息 printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn", (float)clocks.SYSCLK_Frequency / 1000000, ...); printf("GPIO IO Out Tset.n"); // 打印測試信息 GPIO_Configuration(); // 配置GPIO為輸出 // 無限循環(huán)：流水燈效果 while (1) { // 依次點亮PB0 → PB2 → PB3 GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); delay_ms(200); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2); delay_ms(200); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_3); delay_ms(200); // 依次熄滅PB0 → PB2 → PB3 GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); delay_ms(200); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2); delay_ms(200); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_3); delay_ms(200); } }

初始化：延時、串口、時鐘頻率獲取。

串口輸出：打印系統(tǒng)時鐘信息和測試提示。

GPIO 配置：設(shè)置 GPIOB 的三個引腳為輸出。

流水燈邏輯：

GPIO_SetBits：置高電平（熄滅 LED）。

GPIO_ResetBits：置低電平（點亮 LED）。

delay_ms(200)：每個動作間隔 200ms，形成循環(huán)閃爍。

4. GPIO_Configuration 函數(shù)（GPIO 初始化）

void GPIO_Configuration(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 使能GPIOB時鐘 // 配置PB0、PB2、PB3為推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOB }

時鐘使能：啟用 GPIOB 的時鐘。

引腳配置：

引腳：PB0、PB2、PB3（通過位或運算同時配置）。

模式：推挽輸出（GPIO_Mode_Out_PP），適合驅(qū)動 LED 等外設(shè)。

速度：50MHz（滿足高頻操作需求）。

5. UART_Configuration 函數(shù)（串口初始化）

void UART_Configuration(uint32_t bound) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; // 使能USART1和GPIOA時鐘（PA9/TX, PA10/RX） RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 配置TX引腳（PA9）：復(fù)用推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置RX引腳（PA10）：浮空輸入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置USART1參數(shù) USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; // 波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 8位數(shù)據(jù) USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 1位停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; // 無校驗 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; // 收發(fā)模式 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_Cmd(USART1, ENABLE); // 使能USART1 }

引腳配置：

PA9（TX）：復(fù)用推挽輸出（用于發(fā)送數(shù)據(jù)）。

PA10（RX）：浮空輸入（用于接收數(shù)據(jù)）。

串口參數(shù)：115200 波特率、8 位數(shù)據(jù)、1 位停止位、無校驗。

6. 串口輸出函數(shù)（SER_PutChar 和 fputc）

int SER_PutChar(int ch) { while (!USART_GetFlagStatus(USART_TEST, USART_FLAG_TC)); // 等待發(fā)送完成 USART_SendData(USART_TEST, (uint8_t)ch); // 發(fā)送字符 return ch; } int fputc(int c, FILE *f) { if (c == 'n') SER_PutChar('r'); // 換行時添加回車（適配終端） return SER_PutChar(c); // 重定向printf到串口 }

SER_PutChar：通過 USART 發(fā)送單個字符，等待發(fā)送完成標(biāo)志（USART_FLAG_TC）。

fputc：重定向 C 庫的printf函數(shù)到串口，支持換行符（n）自動添加回車（r）。

5.2.3 下載驗證

把編譯好的程序下載到開發(fā)板并復(fù)位，可看到LED亮滅交互。

5.3 W55MH32標(biāo)準(zhǔn)庫補充知識

5.3.1 SystemInit函數(shù)去哪了？

這個函數(shù)在W55MH32標(biāo)準(zhǔn)庫的“system_w55mh32.c”文件中定義了，而我們的工程已經(jīng)包含該文件。標(biāo)準(zhǔn)庫中的SystemInit函數(shù)把芯片的系統(tǒng)時鐘設(shè)置成了72MHz， 即此時AHB時鐘頻率為72MHz，APB2為72MHz，APB1為36MHz。當(dāng)W55MH32芯片上電后，執(zhí)行啟動文件中的指令后，會調(diào)用該函數(shù)，設(shè)置系統(tǒng)時鐘為以上狀態(tài)。

5.3.2 斷言

5.3.2.1 斷言的作用

在 W55MH32 開發(fā)過程中，開發(fā)者編寫的代碼需要對各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢查。斷言提供了一種簡單有效的方式，用于在代碼中插入檢查點，驗證某些條件是否滿足。如果條件不滿足，斷言會觸發(fā)錯誤，幫助開發(fā)者快速定位和解決問題。具體見代碼清單:GPIO輸出-1 ：

代碼清單:GPIO輸出-1 GPIO_Init函數(shù)的斷言部分

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct) { uint32_t pinpos = 0x00, pos = 0x00 , currentpin = 0x00; /* Check the parameters */ assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx)); assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_InitStruct->GPIO_Mode)); assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_InitStruct->GPIO_Pin)); /* ------- 以下內(nèi)容省略，跟前面我們定義的函數(shù)內(nèi)容相同----- */

基本上每個庫函數(shù)的開頭都會有這樣類似的內(nèi)容，這里的“assert_param”實際是一個宏，在庫函數(shù)中它用于檢查輸入?yún)?shù)是否符合要求， 若不符合要求則執(zhí)行某個函數(shù)輸出警告，“assert_param”的定義見代碼清單:GPIO輸出-2 ：

代碼清單:GPIO輸出-2 w55mh32_conf.h文件中關(guān)于斷言的定義

#ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief assert_param 宏用于函數(shù)的輸入?yún)?shù)檢查 * @param expr:若expr值為假，則調(diào)用assert_failed函數(shù) * 報告文件名及錯誤行號 * 若expr值為真，則不執(zhí)行操作 */ #define assert_param(expr) ((expr) ? (void)0 : assert_failed((uint8_t *)__FILE__, __LINE__)) /* 錯誤輸出函數(shù) ------------------------------------------------------- */ void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line); #else #define assert_param(expr) ((void)0) #endif

這段代碼的意思是，假如我們不定義“USE_FULL_ASSERT”宏，那么“assert_param”就是一個空的宏(#else與#endif之間的語句生效)，沒有任何操作。 從而所有庫函數(shù)中的assert_param實際上都無意義，我們就當(dāng)看不見好了。

假如我們定義了“USE_FULL_ASSERT”宏，那么“assert_param”就是一個有操作的語句(#if與#else之間的語句生效)， 該宏對參數(shù)expr使用C語言中的問號表達(dá)式進(jìn)行判斷，若expr值為真，則無操作(void 0)，若表達(dá)式的值為假， 則調(diào)用“assert_failed”函數(shù)，且該函數(shù)的輸入?yún)?shù)為“__FILE__”及“__LINE__”， 這兩個參數(shù)分別代表 “assert_param”宏被調(diào)用時所在的“文件名”及“行號”。

但庫文件只對“assert_failed”寫了函數(shù)聲明，沒有寫函數(shù)定義，實際用時需要用戶來定義， 我們一般會用printf函數(shù)來輸出這些信息，見代碼清單:GPIO輸出-3 ：

代碼清單:GPIO輸出-3 assert_failed 輸出錯誤信息

void assert_failed(uint8_t * file, uint32_t line) { printf(“rn 輸入?yún)?shù)錯誤，錯誤文件名=%s,行號=%s”,file,line); }

那么為什么函數(shù)輸入?yún)?shù)不對的時候，assert_param宏中的expr參數(shù)值會是假呢？這要回到GPIO_Init函數(shù)，看它對assert_param宏的調(diào)用， 它被調(diào)用時分別以“IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx)”、“IS_GPIO_PIN(GPIO_InitStruct->GPIO_Pin)”等作為輸入?yún)?shù)，也就是說被調(diào)用時， expr實際上是一條針對輸入?yún)?shù)的判斷表達(dá)式。例如“IS_GPIO_PIN”的宏定義：

#define IS_GPIO_PIN(PIN) ((PIN) != (uint32_t)0x00)

若它的輸入?yún)?shù) PIN 值為0，則表達(dá)式的值為假，PIN非0時表達(dá)式的值為真。 我們知道用于選擇GPIO引腳號的宏“GPIO_Pin_x”的值至少有一個數(shù)據(jù)位為1， 這樣的輸入?yún)?shù)才有意義，若GPIO_InitStruct->GPIO_Pin的值為0，輸入?yún)?shù)就無效了。配合“IS_GPIO_PIN”這句表達(dá)式， “assert_param”就實現(xiàn)了檢查輸入?yún)?shù)的功能。對assert_param宏的其它調(diào)用方式類似，大家可以自己看庫源碼來研究一下。

5.3.3 Doxygen注釋規(guī)范

在W55MH32標(biāo)準(zhǔn)庫以及我們自己編寫的文件中，可以看到一些比較特別的注釋，類似代碼清單:GPIO輸出-4：

代碼清單:GPIO輸出-4 Doxygen注釋規(guī)范

/** * @brief 初始化控制LED的IO * @param 無 * @retval 無 */

這是一種名為“Doxygen”的注釋規(guī)范，如果在工程文件中按照這種規(guī)范去注釋，可以使用Doxygen軟件自動根據(jù)注釋生成幫助文檔。 我們所說非常重要的庫幫助文檔

5.3.4 防止頭文件重復(fù)包含

在W55MH32標(biāo)準(zhǔn)庫的所有頭文件以及我們自己編寫的.h頭文件中，可看到類似代碼清單:GPIO輸出-5的宏定義。 它的功能是防止頭文件被重復(fù)包含，避免引起編譯錯誤。

代碼清單:GPIO輸出-5 防止頭文件重復(fù)包含的宏

#ifndef __LED_H #define __LED_H /*此處省略頭文件的具體內(nèi)容*/ #endif /* end of __LED_H */

在頭文件的開頭，使用“#ifndef”關(guān)鍵字，判斷標(biāo)號“__LED_H”是否被定義，若沒有被定義，則從“#ifndef”至“#endif”關(guān)鍵字之間的內(nèi)容都有效， 也就是說，這個頭文件若被其它文件“#include”，它就會被包含到其該文件中了，且頭文件中緊接著使用“#define”關(guān)鍵字定義上面判斷的標(biāo)號“__LED_H”。 當(dāng)這個頭文件被同一個文件第二次“#include”包含的時候， 由于有了第一次包含中的“#define __LED_H”定義，這時再判斷“#ifndef__LED_H”， 判斷的結(jié)果就是假了，從“#ifndef”至“#endif”之間的內(nèi)容都無效，從而防止了同一個頭文件被包含多次，編譯時就不會出現(xiàn)“redefine（重復(fù)定義）”的錯誤了。

一般來說，我們不會直接在C的源文件寫兩個“#include”來包含同一個頭文件，但可能因為頭文件內(nèi)部的包含導(dǎo)致重復(fù)，這種代碼主要是避免這樣的問題。

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。

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審核編輯 黃宇