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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，專為各種復雜工控場景設計。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接口復用）、1個CAN、1個USB2.0以及1個SDIO接口。如此豐富的外設資源，能夠輕松應對工業(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，還是對復雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復雜工控領域的理想選擇。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)關模組等場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進入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應用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡通信安全再添保障。

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。

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

第十三章 W55MH32 UPnP端口轉(zhuǎn)發(fā)示例

本篇文章，我們將詳細介紹如何在W55MH32芯片上面實現(xiàn)UPnP協(xié)議。使用W55MH32的TOE引擎，我們只需進行簡單的socket編程及寄存器讀寫，便可輕松實現(xiàn)以太網(wǎng)應用。接下來我們通過實戰(zhàn)例程，為大家講解如何使用TOE引擎實現(xiàn)UPnP協(xié)議的端口轉(zhuǎn)發(fā)功能。

該例程用到的其他網(wǎng)絡協(xié)議，例如DHCP，請參考相關章節(jié)。有關W55MH32的初始化過程，請參考Network Install章節(jié)，這里將不再贅述。

1 UPnP協(xié)議簡介

UPnP（Universal Plug and Play）協(xié)議是一種支持設備在局域網(wǎng)中實現(xiàn)自動發(fā)現(xiàn)和通信的網(wǎng)絡協(xié)議。其端口轉(zhuǎn)發(fā)功能由IGD Profile提供，允許局域網(wǎng)設備動態(tài)請求路由器為其開放指定的端口，以實現(xiàn)外部設備訪問內(nèi)部服務。這種功能消除了手動配置端口轉(zhuǎn)發(fā)的復雜性，特別適用于需要穿透NAT（網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換）環(huán)境的應用場景。

IGD（Internet Gateway Device，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關設備）是UPnP（Universal Plug and Play）協(xié)議的一部分，主要用于管理網(wǎng)絡中的網(wǎng)關設備（如路由器）的服務和資源。IGD擴展定義了一套標準接口，允許局域網(wǎng)設備與網(wǎng)關設備通信，動態(tài)配置網(wǎng)絡設置，例如端口轉(zhuǎn)發(fā)、帶寬管理和連接狀態(tài)查詢等。

2 UPnP協(xié)議特點

自動化配置：無需用戶手動設置，減少了配置錯誤的風險。

動態(tài)靈活：端口映射規(guī)則可以根據(jù)需求動態(tài)添加或刪除。

設備友好：支持即插即用，簡化了設備的聯(lián)網(wǎng)和部署過程。

跨設備兼容：UPnP基于標準化協(xié)議，廣泛支持各種設備和平臺。

3 UPnP應用場景

通過UPnP端口轉(zhuǎn)發(fā)功能，我們可以使用W55MH32實現(xiàn)以下功能：

遠程訪問：將外部請求轉(zhuǎn)發(fā)到局域網(wǎng)設備（如NAS、監(jiān)控攝像頭），實現(xiàn)外部遠程訪問內(nèi)部設備。

遠程控制：外部設備通過UPnP轉(zhuǎn)換的端口，可以實現(xiàn)遠程控制局域網(wǎng)內(nèi)部設備（智能門鎖、燈光控制器）。

4 UPnP設置端口轉(zhuǎn)發(fā)的工作流程

設備發(fā)現(xiàn)：W55MH32通過SSDP（Simple Service Discovery Protocol）向局域網(wǎng)中發(fā)送組播請求（HTTP M-SEARCH報文），搜索支持IGD的網(wǎng)關設備。

獲取服務描述：W55MH32訪問網(wǎng)關設備（路由器）獲取服務描述文件，了解支持的服務和接口。

訂閱IGD事件：通過事件訂閱，W55MH32可以在不主動輪詢的情況下，接收實時通知。

調(diào)用服務接口：使用UPnP的SOAT消息調(diào)用IGD提供的端口映射接口。

數(shù)據(jù)交互測試：外部通過訪問映射的端口及路由器地址和局域網(wǎng)內(nèi)部設備進行通信。

5報文講解

設備搜索

上文我們提到，設備搜索時使用SSDP協(xié)議，SSDP（Simple Service Discovery Protocol）是 UPnP協(xié)議中的關鍵協(xié)議，用于設備發(fā)現(xiàn)和服務發(fā)布。它通過HTTP over UDP的形式在局域網(wǎng)內(nèi)廣播和接收報文，采用多播地址 239.255.255.250和端口 1900。

SSDP報文主要分為以下幾類：

NOTIFY消息（設備主動廣播通知）：用于設備向網(wǎng)絡通告自己的存在或離線狀態(tài)。

M-SEARCH消息（客戶端主動搜索）：客戶端發(fā)送搜索請求以發(fā)現(xiàn)設備或服務。

HTTP/1.1響應消息（設備對 M-SEARCH的響應）：設備對搜索請求的響應，提供設備描述文件的位置及服務信息。

SSDP報文基于HTTP協(xié)議，有固定的格式，主要包括以下字段：

HOST：目標地址和端口，固定為 239.255.255.250:1900。

MAN：用于標識搜索消息，固定為 "ssdp:discover"（僅在 M-SEARCH中使用）。

MX：最大響應時間，指定設備在多長時間內(nèi)響應（單位：秒）。

ST：搜索目標，標識要查找的設備類型或服務類型。

NT：通知類型，表示設備或服務的類型（在 NOTIFY消息中使用）。

USN：唯一服務名稱，設備或服務的唯一標識符。

LOCATION：設備描述文件的 URL，包含設備的詳細信息。

CACHE-CONTROL：設備信息的緩存時間，表示在多長時間內(nèi)有效。

M-SEARCH請求報文實例：

M-SEARCH * HTTP/1.1
Host:239.255.255.250:1900
ST:urn:schemas-upnp-org:device:InternetGatewayDevice:1
Man:"ssdp:discover"
MX:3

字段解析：

M-SEARCH * HTTP/1.1：表明是一個搜索請求。

Host：多播地址和端口。

ST：搜索目標類型，這里是IGD設備。

MX：最大響應事件，設備需要在3秒內(nèi)返回響應。

Man：搜索請求類型，固定。

M-SEARCH響應報文實例：

HTTP/1.1 200 OK
CACHE-CONTROL: max-age=60
DATE: Tue, 07 Jan 2025 06:43:49 GMT
EXT:
LOCATION: http://192.168.100.1:1900/igd.xml
SERVER: vxWorks/5.5 UPnP/1.0 TL-WR886N/6.0
ST: urn:schemas-upnp-org:device:InternetGatewayDevice:1
USN: uuid:8c15e41f-3d83-41c1-b35d-5D2A64377DE9::urn:schemas-upnp-org:device:InternetGatewayDevice:1

HTTP/1.1 200 OK：表示響應成功。

CACHE-CONTROL：響應有效時間為60秒。

DATE：響應的時間戳。

EXT：保留字段，目前為空。

LOCATION：設備描述文件的URL。

SERVER：設備的操作系統(tǒng)，UPnP版本和設備名稱。

ST：搜索目標類型，和請求中的ST字段一致。

USN：唯一設備標識符。

獲取設備標識符

這一步會通過HTTP GET方式去請求xml文件，有關HTTP GET報文以及HTTP響應報文這里不過多講解，有興趣的可以參考 HTTP Client章節(jié)。

請求示例：

GET /igd.xml HTTP/1.1
Accept: text/xml, application/xml
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; UPnP/1.0; Windows NT/5.1)
Host: 192.168.100.1:1900
Connection: Keep-Alive
Cache-Control: no-cache
Pragma: no-cache

響應示例：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/xml;charset=UTF-8
Content-Length: 2580
Connection: close
Cache-control: no-cache




1
0


urn:schemas-upnp-org:device:InternetGatewayDevice:1
http://192.168.100.1:80 
Wireless N Router TL-WR886N
TP-LINK
http://www.tp-link.com.cn
TL-WR886N 6.0
TL-WR886N
6.0
uuid:8c15e41f-3d83-41c1-b35d-5D2A64377DE9
123456789001


urn:schemas-upnp-org:service:Layer3Forwarding:1
urn:upnp-org:serviceId:L3Forwarding1
/l3f
/l3f
/l3f.xml




urn:schemas-upnp-org:device:WANDevice:1
WAN Device
TP-LINK
http://www.tp-link.com.cn
WAN Device
WAN Device
1.0

12345678900001
uuid:8c15e41f-3d83-41c1-b35d-5D2A64377DE9
123456789001


urn:schemas-upnp-org:service:WANCommonInterfaceConfig:1
urn:upnp-org:serviceId:WANCommonInterfaceConfig
/ifc
/ifc
/ifc.xml




urn:schemas-upnp-org:device:WANConnectionDevice:1
WAN Connection Device
TP-LINK
http://www.tp-link.com.cn
WAN Connection Device
WAN Connection Device
1.0

12345678900001
uuid:8c15e41f-3d83-41c1-b35d-5D2A64377DE9
123456789001


urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1
urn:upnp-org:serviceId:WANIPConnection
/ipc
/ipc
/ipc.xml

訂閱IGD事件

通過HTTP SUBSCRIBE訂閱IGD事件，示例：

SUBSCRIBE /ipc HTTP/1.1
Host: 192.168.100.1:1900
USER-AGENT: Mozilla/4.0 (compatible; UPnP/1.1; Windows NT/5.1)
CALLBACK: 
NT: upnp:event
TIMEOUT: Second-1800

響應示例：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/xml;charset=UTF-8
Content-Length: 0
Connection: close
Cache-control: no-cache
Server: vxWorks/5.5 UPnP/1.0 TL-WR886N/6.0
Timeout: Second-1800
SID: uuid:82-2150160019

添加映射端口報文

例如，我們想映射TCP協(xié)議的內(nèi)部端口8000到外部端口1000上，可以按照以下示例進行HTTP請求：

POST /ipc HTTP/1.1
Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
SOAPAction: "urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1#AddPortMapping"
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; UPnP/1.0; Windows NT/5.1)
Host: 192.168.100.1:1900
Content-Length: 1131
Connection: Keep-Alive
Cache-Control: no-cache
Pragma: no-cache








1000

TCP

8000

192.168.100.101
1
W5500_uPnPGetway
0

主要字段的描述如下：

m:AddPortMapping：添加端口映射

NewExternalPort：外部端口號

NewProtocol：協(xié)議類型

NewInternalPort：內(nèi)部端口號

NewInternalClient：內(nèi)部地址

響應內(nèi)容：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/xml;charset=UTF-8
Content-Length: 289
Connection: close
Cache-control: no-cache
Server: vxWorks/5.5 UPnP/1.0 TL-WR886N/6.0

刪除端口映射報文

例如，我們想刪除上面映射的1000端口，可以按照以下示例進行HTTP請求：

POST /ipc HTTP/1.1
Content-Type: text/xml; charset="utf-8"
SOAPAction: "urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1#DeletePortMapping"
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; UPnP/1.0; Windows NT/5.1)
Host: 192.168.100.1:1900
Content-Length: 604
Connection: Keep-Alive
Cache-Control: no-cache
Pragma: no-cache





1000
TCP

主要字段的描述如下：

m:DeletePortMapping：刪除端口映射

NewExternalPort：外部端口號

NewProtocol：協(xié)議類型

NewRemoteHost：外部訪問來源，可以為空

6實現(xiàn)過程

在這個例程中，我們實現(xiàn)了通過串口控制LED燈開關、獲取和設置網(wǎng)絡地址信息、TCP和UDP回環(huán)數(shù)據(jù)測試以及UPnP添加映射端口和刪除映射端口的功能。

注意：測試實例需要W55MH32接入在支持UPnP端口轉(zhuǎn)發(fā)的路由器下。

步驟1：設置以太網(wǎng)緩存大小

static uint8_t  tx_size[_WIZCHIP_SOCK_NUM_] = {4, 4, 2, 1, 1, 1, 1, 2};
static uint8_t  rx_size[_WIZCHIP_SOCK_NUM_] = {4, 4, 2, 1, 1, 1, 1, 2};
/* socket rx and tx buff init */
wizchip_init(tx_size, rx_size);

在這里我們給socket0-7的收發(fā)緩存分別設置為4KB，4KB，2KB，1KB，1KB，1KB，1KB，2KB。

其中socket0用于UPnP協(xié)議處理，socket1用于TCP和UDP回環(huán)處理，socket2用于監(jiān)聽IGD事件。

步驟2：LED控制函數(shù)注冊

UserLED_Control_Init(set_user_led_status);

set_user_led_status()函數(shù)為控制LED的函數(shù)，具體內(nèi)容如下：

/*void set_user_led_status(uint8_t val)
{
 if (val)
 {
     GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_14);
 }
 else
 {
     GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_14);
 }
}

步驟3：搜索UPnP設備

do
{
   printf("Send SSDP.. rn");
}   while (SSDPProcess(SOCKET_ID) != 0); // SSDP Search discovery

/**< SSDP Header */
unsigned char SSDP[] = "
M-SEARCH * HTTP/1.1rn
Host:239.255.255.250:1900rn
ST:urn:schemas-upnp-org:device:InternetGatewayDevice:1rn
Man:"ssdp:discover"rn
MX:3rn
rn
";
/**
* @brief This function processes the SSDP message.
* @return 0: success, -1: reply packet timeout, 1: received SSDP parse error
*/
signed char SSDPProcess(SOCKET sockfd)
{
 char          ret_value     = 0;
 long          endTime       = 0;
 unsigned char mcast_addr[4] = {239, 255, 255, 250};
 // unsigned char_t_t mcast_mac[6] = {0x28, 0x2C, 0xB2, 0xE9, 0x42, 0xD6};
 unsigned char  recv_addr[4];
 unsigned short recv_port;
 // UDP Socket Open
 close(sockfd);
 socket(sockfd, Sn_MR_UDP, PORT_SSDP, 0); /*Initialize socket for socket 0*/
 while (getSn_SR(sockfd) != SOCK_UDP);
#ifdef UPNP_DEBUG
 printf("%srn", SSDP);
#endif
 // Send SSDP
 if (sendto(sockfd, SSDP, strlen((char *)SSDP), mcast_addr, 1900) <= 0)
     printf("SSDP Send error!!!!!!!rn");
 // Receive Reply
 memset(recv_buffer, '', RECV_BUFFER_SIZE);
 endTime = my_time + 3;
 while (recvfrom(sockfd, (unsigned char *)recv_buffer, RECV_BUFFER_SIZE, recv_addr, &recv_port) <= 0 && my_time < endTime); // Check Receive Buffer
 if (my_time >= endTime)
 {                                                                                                                          // Check Timeout
     close(sockfd);
     return -1;
 }
 // UDP Socket Close
 close(sockfd);
#ifdef UPNP_DEBUG
 printf("rnReceiveDatarn%srn", recv_buffer);
#endif
 // Parse SSDP Message
 if ((ret_value = parseSSDP(recv_buffer)) == 0)
     UPnP_Step = 1;
 return ret_value;
}

在這個函數(shù)中，主要是使用SSDP協(xié)議搜索IGD設備，發(fā)送報文和前面我們介紹的一致。

步驟4：獲取IGD設備描述

if (GetDescriptionProcess(SOCKET_ID) == 0) // GET IGD description
{
   printf("GetDescription Success!!rn");
}
else
{
   printf("GetDescription Fail!!rn");
}

/**
* @brief This function gets the description message from IGD(Internet Gateway Device).
* @return 0: success, -2: Invalid UPnP Step, -1: reply packet timeout, 1: received xml parse error
*/
signed char GetDescriptionProcess(
SOCKET sockfd /**< a socket number. */
)
{
char           ret_value = 0;
long           endTime   = 0;
unsigned long  ipaddr;
unsigned short port;
// Check UPnP Step
if (UPnP_Step < 1) return -2;
// Make HTTP GET Header
memset(send_buffer, '', SEND_BUFFER_SIZE);
MakeGETHeader(send_buffer);
#ifdef UPNP_DEBUG
printf("%srn", send_buffer);
#endif
ipaddr = inet_addr((unsigned char *)descIP);
ipaddr = swapl(ipaddr);
port   = ATOI(descPORT, 10);
// Connect to IGD(Internet Gateway Device)
close(sockfd);
socket(sockfd, Sn_MR_TCP, PORT_UPNP, Sn_MR_ND); /*Open a port of the socket*/
while (getSn_SR(sockfd) != SOCK_INIT)
{
 delay_ms(100);
}
if (connect(sockfd, (unsigned char *)&ipaddr, port) == 0)
 printf("TCP Socket Error!!rn");
// Send Get Discription Message
while ((getSn_SR(sockfd) != SOCK_ESTABLISHED));
send(sockfd, (void *)send_buffer, strlen(send_buffer));
// Receive Reply
memset(recv_buffer, '', RECV_BUFFER_SIZE);
delay_ms(500);
endTime = my_time + 3;
while (recv(sockfd, (void *)recv_buffer, RECV_BUFFER_SIZE) <= 0 && my_time < endTime); // Check Receive Buffer
if (my_time >= endTime)
{                                                                                      // Check Timeout
 close(sockfd);
 return -1;
}
// TCP Socket Close
close(sockfd);
#ifdef UPNP_DEBUG
printf("rnReceiveDatarn%srn", recv_buffer);
#endif
// Parse Discription Message
if ((ret_value = parseDescription(recv_buffer)) == 0) UPnP_Step = 2;
return ret_value;
}

請求報文通過MakeGETHeader()函數(shù)進行組包，具體報文如下：

/**
* @brief   This function makes the HTTP GET header.
* @param   dest:Target string pointer
* @return  none
*/
void MakeGETHeader(char *dest)
{
   char local_port[6] = {''};
   strcat(dest, "GET ");
   strcat(dest, descLOCATION);
   strcat(dest, " HTTP/1.1rn");
   strcat(dest, "Accept: text/xml, application/xmlrn");
   strcat(dest, "User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; UPnP/1.0; Windows NT/5.1)rn");
   strcat(dest, "Host: ");
   strcat(dest, descIP);
   sprintf(local_port, ":%s", descPORT);
   strcat(dest, local_port);
   strcat(dest, "rnConnection: Keep-AlivernCache-Control: no-cachernPragma: no-cachernrn");
}

然后將接收到的內(nèi)容，通過parseDescription()函數(shù)進行解析，如果設備描述中不支持WANIPConnection服務，則說明不支持端口映射，返回錯誤。

parseDescription()函數(shù)內(nèi)容如下：

/**
* @brief This function parses the received description message from IGD(Internet Gateway Dev
* @return 0: success, 1: received xml parse error
*/
signed char parseDescription(
   const char *xml /**< string for parse */
)
{
   const char controlURL_[]  = "";
   const char eventSubURL_[] = "";
   char      *URL_start = 0, *URL_end = 0;
   if (parseHTTP(xml) != 0) return 1;
   //printf("rn%srn", xml);
   // Find Control URL("/etc/linuxigd/gateconnSCPD.ctl")
   if ((URL_start = strstr(xml, "urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1")) == NULL) retur
   if ((URL_start = strstr(URL_start, controlURL_)) == NULL) return 1;
   if ((URL_end = strstr(URL_start, "")) == NULL) return 1;
   strncpy(controlURL, URL_start + strlen(controlURL_), URL_end - URL_start - strlen(controlURL_)
   // Find Eventing Subscription URL("/etc/linuxigd/gateconnSCPD.evt")
   if ((URL_start = strstr(xml, "urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1")) == NULL) retur
   if ((URL_start = strstr(URL_start, eventSubURL_)) == NULL) return 1;
   if ((URL_end = strstr(URL_start, "")) == NULL) return 1;
   strncpy(eventSubURL, URL_start + strlen(eventSubURL_), URL_end - URL_start - strlen(eventSubUR
   return 0;
}

步驟5：訂閱IGD事件

if (SetEventing(SOCKET_ID) == 0) // Subscribes IGD event messages
{
   printf("SetEventing Success!!rn");
}
else
{
   printf("SetEventing Fail!!rn");
}

SetEventing()函數(shù)內(nèi)容如下：

/**
* @brief This function subscribes to the eventing message from IGD(Internet Gateway Device).
* @return 0: success, -2: Invalid UPnP Step, -1: reply packet timeout
*/
signed char SetEventing(
 SOCKET sockfd /**< a socket number. */
)
{
 long           endTime = 0;
 unsigned long  ipaddr;
 unsigned short port;
 // Check UPnP Step
 if (UPnP_Step < 2) return -2;
 // Make Subscription message
 memset(send_buffer, '', SEND_BUFFER_SIZE);
 MakeSubscribe(send_buffer, PORT_UPNP_EVENTING);
#ifdef UPNP_DEBUG
 printf("%srn", send_buffer);
#endif
 ipaddr = inet_addr((unsigned char *)descIP);
 ipaddr = swapl(ipaddr);
 port   = ATOI(descPORT, 10);
 // Connect to IGD(Internet Gateway Device)
 close(sockfd);
 socket(sockfd, Sn_MR_TCP, PORT_UPNP, Sn_MR_ND); /*Open a port of the socket*/
 while (getSn_SR(sockfd) != SOCK_INIT)
 {
     delay_ms(100);
 }
 if (connect(sockfd, (unsigned char *)&ipaddr, port) == 0)
     printf("TCP Socket Error!!rn");
 // Send Get Discription Message
 while ((getSn_SR(sockfd) != SOCK_ESTABLISHED));
 send(sockfd, (void *)send_buffer, strlen(send_buffer));
 // Receive Reply
 memset(recv_buffer, '', RECV_BUFFER_SIZE);
 delay_ms(500);
 endTime = my_time + 3;
 while (recv(sockfd, (void *)recv_buffer, RECV_BUFFER_SIZE) <= 0 && my_time < endTime); // Check Receive Buffer
 if (my_time >= endTime)
 {                                                                                      // Check Timeout
     close(sockfd);
     return -1;
 }
 // TCP Socket Close
 close(sockfd);
#ifdef UPNP_DEBUG
 printf("rnReceiveDatarn%srn", recv_buffer);
#endif
 return parseHTTP(recv_buffer);
}

請求報文通過MakeSubscribe()函數(shù)進行組包，具體報文如下：

/**
* @brief   This function makes the Subscription message.
* @param   dest:Target string pointer
* @param   listen_port:Listen port
* @return  none
*/
void MakeSubscribe(char *dest, const unsigned int listen_port)
{
   char          local_port[6] = {''}, ipaddr[16] = {''};
   unsigned char ip[4];
   strcat(dest, "SUBSCRIBE ");
   strcat(dest, eventSubURL);
   strcat(dest, " HTTP/1.1rn");
   strcat(dest, "Host: ");
   strcat(dest, descIP);
   sprintf(local_port, ":%s", descPORT);
   strcat(dest, local_port);
   strcat(dest, "rnUSER-AGENT: Mozilla/4.0 (compatible; UPnP/1.1; Windows NT/5.1)rn");
   strcat(dest, "CALLBACK: ", listen_port);
   strcat(dest, local_port);
   strcat(dest, "rnNT: upnp:eventrnTIMEOUT: Second-1800rnrn");
}

最后，通過parseHTTP()函數(shù)解析HTTP響應報文，判斷是否訂閱成功。

parseHTTP()函數(shù)如下：

/*-----String Parse Functions-----*/
/**
 * @brief This function parses the HTTP header.
 * @return 0: success, 1: received xml parse error
 */
signed char parseHTTP(
   const char *xml /**< string for parse */
)
{
   char *loc = 0;
   if (strstr(xml, "200 OK") != NULL)
       return 0;
   else
   {
       loc = strstr(xml, "rn");
       memset(content, '', CONT_BUFFER_SIZE);
       strncpy(content, xml, loc - xml);
       printf("rnHTTP Error:rn%srnrn", content);
       return 1;
   }
}

步驟6：執(zhí)行UPnP主程序

Main_Menu(SOCKET_ID, SOCKET_ID + 1, SOCKET_ID + 2, ethernet_buf, tcps_port, udps_port); // Main menu

/**
* @brief   Display/Manage a Menu on HyperTerminal Window
* @param   sn: use for SSDP; sn2: use for run tcp/udp loopback; sn3: use for listenes IGD event message
* @param   buf: use for tcp/udp loopback rx/tx buff; tcps_port: use for tcp loopback listen; udps_port: use 
for udp loopback receive
* @return  none
*/
void Main_Menu(uint8_t sn, uint8_t sn2, uint8_t sn3, uint8_t *buf, uint16_t tcps_port, uint16_t udps_port)
{
   static char           choice[3];
   static char           msg[256], ipaddr[12], protocol[4];
   static unsigned short ret, external_port, internal_port;
   static uint8_t        bTreat;
   static uint8_t        Sip[4];
   while (1)
   {
       /* Display Menu on HyperTerminal Window */
       bTreat = RESET;
       printf("rn====================== WIZnet Chip Control Point ===================rn");
       printf("This Application is basic example of UART interface withrn");
       printf("Windows Hyper Terminal. rn");
       printf("rn==========================================================rn");
       printf("                          APPLICATION MENU :rn");
       printf("rn==========================================================rnn");
       printf(" 1 - Set LED on rn");
       printf(" 2 - Set LED off rn");
       printf(" 3 - Show network settingrn");
       printf(" 4 - Set  network settingrn");
       printf(" 5 - Run TCP Loopbackrn");
       printf(" 6 - Run UDP Loopbackrn");
       printf(" 7 - UPnP PortForwarding: AddPortrn");
       printf(" 8 - UPnP PortForwarding: DeletePortrn");
       printf("Enter your choice : ");
       memset(choice, 0, sizeof(choice));
       scanf("%s", choice);
       printf("%crn", choice[0]);

在這里會執(zhí)行一個用戶選項菜單，選項1和2控制LED開關，選項3和4打印和設置網(wǎng)絡地址信息，選項5運行一個TCP回環(huán)測試程序（回環(huán)測試程序可參考TCP Server章節(jié)），選項6運行一個UDP回環(huán)測試程序（回環(huán)測試程序可參考UDP章節(jié)）。選項7添加一個UPnP端口映射表，選項8刪除一個UPnP端口映射表。這里我們主要講解UPnP相關的選項7和選項8。

步驟7：添加一個UPnP端口映射表

代碼如下：

if (choice[0] == '7')
{
 bTreat = SET;
 printf("rnType a Protocol(TCP/UDP) : ");
 memset(msg, 0, sizeof(msg));
 scanf("%s", msg);
 printf("%srn", msg);
 strncpy(protocol, msg, 3);
 protocol[3] = '';
 printf("rnType a External Port Number : ");
 memset(msg, 0, sizeof(msg));
 scanf("%s", msg);
 printf("%srn", msg);
 external_port = ATOI(msg, 10);
 printf("rnType a Internal Port Number : ");
 memset(msg, 0, sizeof(msg));
 scanf("%s", msg);
 printf("%srn", msg);
 internal_port = ATOI(msg, 10);
 if(strcmp(protocol,"tcp") || strcmp(protocol,"TCP"))
     tcps_port     = internal_port;
 else
     udps_port     = internal_port;
 close(sn2);
 // Try to Add Port Action
 getSIPR(Sip);
 sprintf(ipaddr, "%d.%d.%d.%d", Sip[0], Sip[1], Sip[2], Sip[3]);
 if ((ret = AddPortProcess(sn, protocol, external_port, ipaddr, internal_port, "W5500_uPnPGetway")) == 0)
     printf("AddPort Success!!rn");
 else
     printf("AddPort Error Code is %drn", ret);
}

在這里，我們需要外部輸入端口映射的協(xié)議類型(TCP或UDP)，以及外部端口號和內(nèi)部端口號。輸入完成后，選項5或選項6的端口號會替換為輸入的內(nèi)部端口號，然后通過AddPortProcess()函數(shù)執(zhí)行添加端口映射處理。AddPortProcess()函數(shù)內(nèi)容如下：

/**
* @brief This function processes the add port to IGD(Internet Gateway Device).
* @return 0: success, -2: Invalid UPnP Step, -1: reply packet timeout, 1: received xml parse error, other: UPnP error code
*/
signed short AddPortProcess(
SOCKET             sockfd,         /**< a socket number. */
const char        *protocol,       /**< a procotol name. "TCP" or "UDP" */
const unsigned int extertnal_port, /**< an external port number. */
const char        *internal_ip,    /**< an internal ip address. */
const unsigned int internal_port,  /**< an internal port number. */
const char        *description     /**< a description of this portforward. */
)
{
 short          len     = 0;
 long           endTime = 0;
 unsigned long  ipaddr;
 unsigned short port;
 // Check UPnP Step
 if (UPnP_Step < 2) return -2;
 // Make "Add Port" XML(SOAP)
 memset(content, '', CONT_BUFFER_SIZE);
 MakeSOAPAddControl(content, protocol, extertnal_port, internal_ip, internal_port, description);
 // Make HTTP POST Header
 memset(send_buffer, '', SEND_BUFFER_SIZE);
 len = strlen(content);
 MakePOSTHeader(send_buffer, len, ADD_PORT);
 strcat(send_buffer, content);
 //#ifdef UPNP_DEBUG
 printf("%srn", send_buffer);
 //#endif
 ipaddr = inet_addr((unsigned char *)descIP);
 ipaddr = swapl(ipaddr);
 port   = ATOI(descPORT, 10);
 // Connect to IGD(Internet Gateway Device)
 socket(sockfd, Sn_MR_TCP, PORT_UPNP, Sn_MR_ND); /*Open a port of the socket*/
 while (getSn_SR(sockfd) != SOCK_INIT);
 if (connect(sockfd, (unsigned char *)&ipaddr, port) == 0)
     printf("TCP Socket Error!!rn");
 // Send "Delete Port" Message
 while (getSn_SR(sockfd) != SOCK_ESTABLISHED);
 send(sockfd, (void *)send_buffer, strlen(send_buffer));
 // Receive Reply
 memset(recv_buffer, '', RECV_BUFFER_SIZE);
 delay_ms(500);
 endTime = my_time + 3;
 while (recv(sockfd, (void *)recv_buffer, RECV_BUFFER_SIZE) <= 0 && my_time < endTime); // Check Receive Buffer
 if (my_time >= endTime)
 {                                                                                      // Check Timeout
     close(sockfd);
     return -1;
 }
 // TCP Socket Close
 close(sockfd);
 //#ifdef UPNP_DEBUG
 printf("rnReceiveDatarn%srn", recv_buffer);
 //#endif
 // Parse Replied Message
 return parseAddPort(recv_buffer);
}

程序首先會通過MakeSOAPAddControl()函數(shù)組裝請求報文中的XML部分，具體內(nèi)容如下：

/**< SOAP header & tail */
const char soap_start[] =
   "
rn

";
const char soap_end[] =
   "
rn
";
/**< Delete Port Mapping */
const char DeletePortMapping_[] = "";
const char _DeletePortMapping[] = "";
/**< New Remote Host */
const char NewRemoteHost_[] = "";
const char _NewRemoteHost[] = "";
/**< New External Port */
const char NewExternalPort_[] = "";
const char _NewExternalPort[] = "";
/**< New Protocol */
const char NewProtocol_[] = "";
const char _NewProtocol[] = "";
/**< Add Port Mapping */
const char AddPortMapping_[] = "";
const char _AddPortMapping[] = "";
/**< New Internal Port */
const char NewInternalPort_[] = "";
const char _NewInternalPort[] = "";
/**< New Internal Client */
const char NewInternalClient_[] = "";
const char _NewInternalClient[] = "";
/**< New Enabled */
const char NewEnabled[]  = "1";
const char NewEnabled_[] = "";
const char _NewEnabled[] = "";
/**< New Port Mapping Description */
const char NewPortMappingDescription_[] = "";
const char _NewPortMappingDescription[] = "";
/**< New Lease Duration */
const char NewLeaseDuration[]  = "0";
const char NewLeaseDuration_[] = "";
const char _NewLeaseDuration[] = "";
/**
* @brief   This function makes the Add Port Control message in SOAP.
* @param   dest:Target string pointer
* @param   protocol:Protocol type
* @param   extertnal_port:External port
* @param   internal_ip:Internal IP address
* @param   internal_port:Internal port
* @param   description:Description
* @return  none
*/
void MakeSOAPAddControl(char *dest, const char *protocol, const unsigned int extertnal_port, const char * internal_ip, const unsigned int internal_port, const char *description)
{
   char local_port[6] = {''};
   strcat(dest, soap_start);
   strcat(dest, AddPortMapping_);
   strcat(dest, NewRemoteHost_);
   strcat(dest, _NewRemoteHost);
   strcat(dest, NewExternalPort_);
   sprintf(local_port, "%d", extertnal_port);
   strcat(dest, local_port);
   strcat(dest, _NewExternalPort);
   strcat(dest, NewProtocol_);
   strcat(dest, protocol);
   strcat(dest, _NewProtocol);
   strcat(dest, NewInternalPort_);
   sprintf(local_port, "%d", internal_port);
   strcat(dest, local_port);
   strcat(dest, _NewInternalPort);
   strcat(dest, NewInternalClient_);
   strcat(dest, internal_ip);
   strcat(dest, _NewInternalClient);
   strcat(dest, NewEnabled);
   strcat(dest, NewPortMappingDescription_);
   strcat(dest, description);
   strcat(dest, _NewPortMappingDescription);
   strcat(dest, NewLeaseDuration);
   strcat(dest, _AddPortMapping);
   strcat(dest, soap_end);
}

然后通過MakePOSTHeader()函數(shù)制作HTTP頭部內(nèi)容，具體內(nèi)容如下：

  /**
 * @brief   This function makes the HTTP POST Header.
 * @param   dest:Target string pointer
 * @param   content_length: content length
 * @param   action: action type
 * @return  none
 */
 void MakePOSTHeader(char *dest, int content_length, int action)
 {
     char local_length[6] = {''}, local_port[6] = {''};
     sprintf(local_length, "%d", content_length);
     strcat(dest, "POST ");
     strcat(dest, controlURL);
     strcat(dest, " HTTP/1.1rn");
     strcat(dest, "Content-Type: text/xml; charset="utf-8"rn");
     strcat(dest, "SOAPAction: "urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1#");
     switch (action)
     {
     case DELETE_PORT:
         strcat(dest, "DeletePortMapping"");
         break;
     case ADD_PORT:
         strcat(dest, "AddPortMapping"");
         break;
     }
     strcat(dest, "rnUser-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; UPnP/1.0; Windows NT/5.1)rn");
     strcat(dest, "Host: ");
     strcat(dest, descIP);
     sprintf(local_port, ":%s", descPORT);
     strcat(dest, local_port);
     strcat(dest, "rnContent-Length: ");
     strcat(dest, local_length);
     strcat(dest, "rnConnection: Keep-AlivernCache-Control: no-cachernPragma: no-cachernrn");
 }

最后則是發(fā)送請求，然后通過parseAddPort()函數(shù)解析響應內(nèi)容判斷是否添加端口映射成功。

signed short parseAddPort(
 const char *xml /**< string for parse */
)
{
 parseHTTP(xml);
 if (strstr(xml, "u:AddPortMappingResponse xmlns:u="urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1"") == NULL)
 {
     return parseError(xml);
 }
 return 0;
}

步驟8：刪除一個UPnP端口映射表

if (choice[0] == '8')
{
 bTreat = SET;
 printf("rnType a Protocol(TCP/UDP) : ");
 memset(msg, 0, sizeof(msg));
 scanf("%s", msg);
 printf("%srn", msg);
 //GetInputString(msg);
 strncpy(protocol, msg, 3);
 protocol[3] = '';
 printf("rnType a External Port Number : ");
 //   TCP_LISTEN_PORT=num;
 //   UDP_LISTEN_PORT=num;
 //   printf("%drn",TCP_LISTEN_PORT);
 memset(msg, 0, sizeof(msg));
 scanf("%s", msg);
 printf("%srn", msg);
 external_port = ATOI(msg, 10);
 // Try to Delete Port Action
 if ((ret = DeletePortProcess(sn, protocol, external_port)) == 0)
     printf("DeletePort Success!!rn");
 else
     printf("DeletePort Error Code is %drn", ret);
}
/* OTHERS CHOICE*/
if (bTreat == RESET)
{
 printf(" wrong choice  rn");
}

在這里，我們需要外部輸入刪除端口映射的協(xié)議類型(TCP或UDP)，以及外部端口號。輸入完成后，通過DeletePortProcess()函數(shù)執(zhí)行添加端口映射處理。DeletePortProcess()函數(shù)內(nèi)容如下：

/**
* @brief This function processes the delete port to IGD(Internet Gateway Device).
* @return 0: success, -2: Invalid UPnP Step, -1: reply packet timeout, 1: received xml parse error, other: UPnP error code
*/
signed short DeletePortProcess(
 SOCKET             sockfd,        /**< a socket number. */
 const char        *protocol,      /**< a procotol name. "TCP" or "UDP" */
 const unsigned int extertnal_port /**< an external port number. */
)
{
 short          len     = 0;
 long           endTime = 0;
 unsigned long  ipaddr;
 unsigned short port;
 // Check UPnP Step
 if (UPnP_Step < 2) return -2;
 // Make "Delete Port" XML(SOAP)
 memset(content, '', CONT_BUFFER_SIZE);
 MakeSOAPDeleteControl(content, protocol, extertnal_port);
 // Make HTTP POST Header
 memset(send_buffer, '', SEND_BUFFER_SIZE);
 len = strlen(content);
 MakePOSTHeader(send_buffer, len, DELETE_PORT);
 strcat(send_buffer, content);
 //#ifdef UPNP_DEBUG
 printf("%srn", send_buffer);
 //#endif
 ipaddr = inet_addr((unsigned char *)descIP);
 ipaddr = swapl(ipaddr);
 port   = ATOI(descPORT, 10);
 // Connect to IGD(Internet Gateway Device)
 close(sockfd);
 socket(sockfd, Sn_MR_TCP, PORT_UPNP, Sn_MR_ND); /*Open a port of the socket*/
 while (getSn_SR(sockfd) != SOCK_INIT);
 if (connect(sockfd, (unsigned char *)&ipaddr, port) == 0)
     printf("TCP Socket Error!!rn");
 // Send "Delete Port" Message
 while (getSn_SR(sockfd) != SOCK_ESTABLISHED);
 send(sockfd, (void *)send_buffer, strlen(send_buffer));
 // Receive Reply
 memset(recv_buffer, '', RECV_BUFFER_SIZE);
 delay_ms(500);
 endTime = my_time + 3;
 while (recv(sockfd, (void *)recv_buffer, RECV_BUFFER_SIZE) <= 0 && my_time < endTime); // Check Receive Buffer 
 if (my_time >= endTime)
 {                                                                                      // Check Timeout
     close(sockfd);
     return -1;
 }
 // TCP Socket Close
 close(sockfd);
 //#ifdef UPNP_DEBUG
 printf("rnReceiveDatarn%srn", recv_buffer);
 //#endif
 // Parse Replied Message
 return parseDeletePort(recv_buffer);
}

首先會通過MakeSOAPDeleteControl()函數(shù)組裝請求報文中的XML部分，具體內(nèi)容如下：

/**
* @brief   This function makes the Delete Port Control message in SOAP.
* @param   dest:Target string pointer
* @param   protocol:Protocol type
* @param   extertnal_port:External port
* @return  none
*/
void MakeSOAPDeleteControl(char *dest, const char *protocol, const unsigned int extertnal_port)
{
    char local_port[6] = {''};
    strcat(dest, soap_start);
    strcat(dest, DeletePortMapping_);
    strcat(dest, NewRemoteHost_);
    strcat(dest, _NewRemoteHost);
    strcat(dest, NewExternalPort_);
    sprintf(local_port, "%d", extertnal_port);
    strcat(dest, local_port);
    strcat(dest, _NewExternalPort);
    strcat(dest, NewProtocol_);
    strcat(dest, protocol);
    strcat(dest, _NewProtocol);
    strcat(dest, _DeletePortMapping);
    strcat(dest, soap_end);
}

然后通過MakePOSTHeader()函數(shù)制作HTTP頭部內(nèi)容，具體內(nèi)容如下：

 /**
* @brief   This function makes the HTTP POST Header.
* @param   dest:Target string pointer
* @param   content_length: content length
* @param   action: action type
* @return  none
*/
void MakePOSTHeader(char *dest, int content_length, int action)
{
   char local_length[6] = {''}, local_port[6] = {''};
   sprintf(local_length, "%d", content_length);
   strcat(dest, "POST ");
   strcat(dest, controlURL);
   strcat(dest, " HTTP/1.1rn");
   strcat(dest, "Content-Type: text/xml; charset="utf-8"rn");
   strcat(dest, "SOAPAction: "urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1#");
   switch (action)
   {
   case DELETE_PORT:
       strcat(dest, "DeletePortMapping"");
       break;
   case ADD_PORT:
       strcat(dest, "AddPortMapping"");
       break;
   }
   strcat(dest, "rnUser-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; UPnP/1.0; Windows NT/5.1)rn");
   strcat(dest, "Host: ");
   strcat(dest, descIP);
   sprintf(local_port, ":%s", descPORT);
   strcat(dest, local_port);
   strcat(dest, "rnContent-Length: ");
   strcat(dest, local_length);
   strcat(dest, "rnConnection: Keep-AlivernCache-Control: no-cachernPragma: no-cachernrn");
}

最后則是發(fā)送請求，然后通過parseDeletePort()函數(shù)解析響應內(nèi)容判斷是否添加端口映射成功。

signed short parseDeletePort(
 const char *xml /**< string for parse */
)
{
 parseHTTP(xml);
 if (strstr(xml, "u:DeletePortMappingResponse xmlns:u="urn:schemas-upnp-org:service:WANIPConnection:1"") == NULL)
 {
     return parseError(xml);
 }
 return 0;
}

7運行結(jié)果

燒錄例程運行后，首先進行了PHY鏈路檢測，然后是通過DHCP獲取網(wǎng)絡地址并打印網(wǎng)絡地址信息：

接下來是搜索IGD設備，搜索成功后會進行獲取設備描述以及設置訂閱IGD事件，全部成功后則進入主菜單。

接著，我們輸入7，添加一個TCP協(xié)議的端口映射，外部端口為12345，內(nèi)部端口為8000。

打開UPnP Wizard軟件，點擊刷新后可以看到我們添加的端口映射表。（UPnP Wizard下載鏈接：https://upnp-wizard.en.softonic.com/）

然后我們輸入5，打開TCP回環(huán)測試程序。

隨后，我們打開一個網(wǎng)絡調(diào)試助手，例如SocketTester，選擇為TCP Client模式，服務器地址為外部IP地址也就是192.168.1.135，端口號為外部端口號12345，點擊”Connect”連接后，可以看到成功連接到內(nèi)部的W55MH32上了。UDP也是同樣進行操作，這里不再演示。

接著我們輸入Q退出回環(huán)測試程序，然后輸入8，將之前添加的TCP協(xié)議的12345外部端口刪除。在UPnP Wizard上點擊刷新，可以看到已經(jīng)成功刪除，再次執(zhí)行回環(huán)測試程序，已經(jīng)無法連接上內(nèi)部的W55MH32上。

8總結(jié)

本文講解了如何在 W55MH32芯片上實現(xiàn) UPnP協(xié)議的端口轉(zhuǎn)發(fā)功能，通過實戰(zhàn)例程詳細展示了從設備搜索、獲取設備描述、訂閱事件到添加和刪除端口映射的完整流程，包括各步驟涉及的協(xié)議報文、函數(shù)實現(xiàn)和具體操作。文章還對 UPnP協(xié)議的簡介、特點、應用場景進行了分析，幫助讀者理解其在網(wǎng)絡設備互聯(lián)互通中的實際應用價值。

下一篇文章將聚焦 TFTP協(xié)議，解析其核心原理及在文件傳輸中的應用，同時講解如何在W55MH32上實現(xiàn) TFTP功能，敬請期待！

WIZnet是一家無晶圓廠半導體公司，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，基于獨特的專利全硬連線 TCP/IP。iMCU?面向各種應用中的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設備。

WIZnet在全球擁有 70多家分銷商，在香港、韓國、美國設有辦事處，提供技術支持和產(chǎn)品營銷。

香港辦事處管理的區(qū)域包括：澳大利亞、印度、土耳其、亞洲（韓國和日本除外）。

審核編輯黃宇

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