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

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機(jī)，它為用戶帶來(lái)前所未有的集成化體驗(yàn)。這顆芯片將強(qiáng)大的組件集于一身，具體來(lái)說(shuō)，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(chǔ)與數(shù)A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(dú)立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個(gè)獨(dú)立硬件socket使用。如此配置，真正實(shí)現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開(kāi)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(chǎng)景設(shè)計(jì)。它擁有66個(gè)GPIO、3個(gè)ADC、12通道DMA、17個(gè)定時(shí)器、2個(gè)I2C、5個(gè)串口、2個(gè)SPI接口（其中1個(gè)帶I2S接口復(fù)用）、1個(gè)CAN、1個(gè)USB2.0以及1個(gè)SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對(duì)工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無(wú)論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對(duì)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(chǎng)景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請(qǐng)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(kāi)發(fā)者快速上手與深入開(kāi)發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開(kāi)發(fā)板。開(kāi)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(shí)現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開(kāi)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(kāi)發(fā)者全面評(píng)估芯片性能。

若您想獲取芯片和開(kāi)發(fā)板的更多詳細(xì)信息，包括產(chǎn)品特性、技術(shù)參數(shù)以及價(jià)格等，歡迎訪問(wèn)官方網(wǎng)頁(yè)：http://www.w5500.com/，我們期待與您共同探索W55MH32的無(wú)限可能。

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

在封裝規(guī)格上，W55MH32提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

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。

第五章 W55MH32 UDP示例

本篇文章，我們將詳細(xì)介紹如何在W55MH32芯片上面實(shí)現(xiàn)UDP通信。并通過(guò)實(shí)戰(zhàn)例程，為大家講解如何使用UDP進(jìn)行數(shù)據(jù)回環(huán)測(cè)試。

該例程用到的其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，例如DHCP，請(qǐng)參考相關(guān)章節(jié)。有關(guān)W55MH32的初始化過(guò)程，也請(qǐng)參考Network Install章節(jié)，這里將不再贅述。

1 UDP協(xié)議簡(jiǎn)介

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP，User Datagram Protocol）是OSI模型中傳輸層的核心協(xié)議之一。它是一種無(wú)連接的、面向數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸協(xié)議，用于在IP網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)傳輸。與TCP協(xié)議相比，UDP更簡(jiǎn)單、輕量，提供最基本的傳輸功能。

2 UDP協(xié)議特點(diǎn)

無(wú)連接性：UDP不需要在傳輸數(shù)據(jù)前建立連接，發(fā)送方可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)到目標(biāo)地址，接收方也無(wú)需確認(rèn)接收到數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)報(bào)的獨(dú)立性：數(shù)據(jù)以獨(dú)立的數(shù)據(jù)報(bào)形式發(fā)送，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)包含完整的消息信息。

高效性：UDP沒(méi)有流量控制、擁塞控制和重傳機(jī)制，因此開(kāi)銷小，傳輸效率高，適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用。

不可靠性：UDP不保證數(shù)據(jù)可靠傳輸，可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、重復(fù)或亂序。

支持廣播和多播：UDP可以進(jìn)行廣播和多播數(shù)據(jù)發(fā)送，非常適合一對(duì)多的通信場(chǎng)景。

簡(jiǎn)單的頭部格式：UDP頭部只有8字節(jié)，包括源端口、目標(biāo)端口、長(zhǎng)度和校驗(yàn)和。

3 UDP應(yīng)用場(chǎng)景

接下來(lái)，我們了解下在W55MH32上，可以使用UDP協(xié)議完成哪些操作及應(yīng)用呢？

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸：在工業(yè)自動(dòng)化控制、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等場(chǎng)景下使用W55MH32實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

設(shè)備發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)配置：通過(guò)發(fā)送廣播包給W55MH32來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)配置功能。

廣播和多播通信：通過(guò)廣播和多播通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)一對(duì)多通信。例如狀態(tài)同步和多設(shè)備控制。

數(shù)據(jù)采集：需要高頻率傳輸小數(shù)據(jù)包的應(yīng)用場(chǎng)景。例如溫濕度傳感器的狀態(tài)更新。

4 UDP報(bào)文傳輸流程

發(fā)送ARP報(bào)文，確認(rèn)對(duì)方地址在線

獲取數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)UDP傳輸。

添加UDP頭部信息

數(shù)據(jù)報(bào)通過(guò)IP協(xié)議傳遞到目標(biāo)地址。

接收方從目標(biāo)端口接收數(shù)據(jù)報(bào)

5 UDP協(xié)議報(bào)文

源端口：發(fā)送方的端口號(hào)；

目的端口：接收方的端口號(hào)；

報(bào)文長(zhǎng)度：即整個(gè) UDP 報(bào)文的長(zhǎng)度，包括頭部和數(shù)據(jù)，單位為字節(jié)。

檢驗(yàn)和：校驗(yàn)和；

UDP報(bào)文實(shí)例：

C0A8 0001 C0A8 0002 1F90 1F91 0021 F7DF 4865 6C6C 6F2C 2055 4450 21
IP部分（前16字節(jié)）：
C0A8 0001:源IP地址（192.168.0.1）
C0A8 0002:目標(biāo)IP地址（192.168.0.2）
UDP部分（后部分）：
1F90:源端口號(hào)（8080）
1F91:目標(biāo)端口號(hào)（8081）
0021:報(bào)文長(zhǎng)度（33字節(jié)）
F7DF:校驗(yàn)和（校驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性）
4865 6C6C 6F2C 2055 4450 21:數(shù)據(jù)部分（"Hello, UDP!"的ASCII表示）

在W55MH32中，UDP協(xié)議已在內(nèi)部硬件協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)，所以我們只需要讀取和寫入對(duì)應(yīng)寄存器的值即可實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，無(wú)需手動(dòng)組包。

6實(shí)現(xiàn)過(guò)程

接下來(lái)，我們?cè)赪55MH32上實(shí)現(xiàn)UDP回環(huán)測(cè)試，loopback_udps()函數(shù)是實(shí)現(xiàn)UDP回環(huán)測(cè)試功能的函數(shù)。

注意：測(cè)試實(shí)例需要PC端和W55MH32處于同一網(wǎng)段。

這個(gè)函數(shù)需要主循環(huán)中調(diào)用，如下圖所示。

while (1)
{
   loopback_udps(SOCKET_ID, ethernet_buf, local_port);
}

loopback_udps()需要傳入3個(gè)參數(shù)，分別是socket號(hào)，socket緩存以及源端口號(hào)

loopback_udps()函數(shù)內(nèi)容如下：

 int32_t loopback_udps(uint8_t sn, uint8_t *buf, uint16_t port)
{
 int32_t  ret;
 uint16_t size, sentsize;
 uint8_t  destip[4];
 uint16_t destport;
 switch (getSn_SR(sn))
 {
 case SOCK_UDP:
     if ((size = getSn_RX_RSR(sn)) > 0)
     {
         if (size > DATA_BUF_SIZE)
             size = DATA_BUF_SIZE;
         ret      = recvfrom(sn, buf, size, destip, (uint16_t *)&destport);
         buf[ret] = 0x00;
         printf("recv form[%d.%d.%d.%d][%d]: %srn", destip[0], destip[1], destip[2], destip[3], destport, buf);
         if (ret <= 0)
         {
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
             printf("%d: recvfrom error. %ldrn", sn, ret);
#endif
             return ret;
         }
         size     = (uint16_t)ret;
         sentsize = 0;
         while (sentsize != size)
         {
             ret = sendto(sn, buf + sentsize, size - sentsize, destip, destport);
             if (ret < 0)
             {
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                 printf("%d: sendto error. %ldrn", sn, ret);
#endif
                 return ret;
             }
             sentsize += ret; // Don't care SOCKERR_BUSY, because it is zero.
         }
     }
     break;
 case SOCK_CLOSED:
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
     // printf("%d:UDP loopback startrn",sn);
#endif
     if ((ret = socket(sn, Sn_MR_UDP, port, 0x00)) != sn)
         return ret;
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
     printf("%d:Opened, UDP loopback, port [%d]rn", sn, port);
#endif
     break;
 default:
     break;
 }
 return 1;
}

進(jìn)入回環(huán)測(cè)試程序后，會(huì)執(zhí)行一個(gè)socket狀態(tài)機(jī)，在socket狀態(tài)機(jī)中，會(huì)執(zhí)行以下步驟：

步驟1：打開(kāi)socket

當(dāng)socket處于SOCK_CLOSED狀態(tài)時(shí)(即關(guān)閉狀態(tài))，將該socket設(shè)置為UDP模式并打開(kāi)。

步驟2：監(jiān)聽(tīng)接收數(shù)據(jù)并回環(huán)數(shù)據(jù)

當(dāng)socket處于SOCK_UDP狀態(tài)時(shí)(即已打開(kāi)socket并配置為UDP模式)，監(jiān)聽(tīng)Sn_RX_RSR寄存器。

當(dāng)Sn_RX_RSR寄存器的值大于0時(shí)，則說(shuō)明已經(jīng)接收到UDP數(shù)據(jù)，先通過(guò)recvfrom()函數(shù)取出接收到的UDP數(shù)據(jù)。

然后通過(guò)sendto()函數(shù)將接收到的數(shù)據(jù)回環(huán)發(fā)送出去。

7運(yùn)行結(jié)果

燒錄例程運(yùn)行后，首先進(jìn)行了PHY鏈路檢測(cè)，然后是DHCP獲取網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)果，最后是進(jìn)行UDP回環(huán)測(cè)試，如下圖所示：

接下來(lái)我們打開(kāi)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工具，例如SocketTester，設(shè)置為UDP模式，選擇自己的IP地址和端口后打開(kāi)socket，然后設(shè)置目標(biāo)地址和目標(biāo)端口為W55MH32的IP地址和端口號(hào)，最后向W55MH32發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行回環(huán)測(cè)試的流程。

可以看到，W55MH32這邊接收到了來(lái)自PC端發(fā)送的數(shù)據(jù)并打印了出來(lái)，SocketTester界面也看到了W55MH32的回環(huán)數(shù)據(jù)，如下圖所示：

當(dāng)使用UDP廣播模式向W55MH32發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只需要將SocketTester上的目標(biāo)地址改為W55MH32所在網(wǎng)段的廣播地址（192.168.1.255）即可。以下為UDP廣播發(fā)送給W55MH32的示例圖：

8總結(jié)

本文介紹了在 W55MH32芯片上實(shí)現(xiàn) UDP通信及數(shù)據(jù)回環(huán)測(cè)試的方法。闡述了 UDP協(xié)議的概念、特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景、報(bào)文傳輸流程和報(bào)文結(jié)構(gòu)，展示了實(shí)現(xiàn)過(guò)程，借助網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工具完成測(cè)試。

下一篇將講解在該芯片上實(shí)現(xiàn) UDP組播通信及回環(huán)測(cè)試，介紹相關(guān)原理和實(shí)現(xiàn)步驟。敬請(qǐng)期待！

WIZnet是一家無(wú)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(dú)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。

WIZnet在全球擁有 70多家分銷商，在香港、韓國(guó)、美國(guó)設(shè)有辦事處，提供技術(shù)支持和產(chǎn)品營(yíng)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(guó)和日本除外）。

審核編輯黃宇

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