單芯片解決方案，開啟全新體驗——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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第二十七章 W55MH32Interrupt示例

本篇文章，我們將詳細(xì)介紹如何在W55MH32芯片上面使用TOE中斷功能，并通過實戰(zhàn)例程，為大家講解如何通過中斷進(jìn)行回環(huán)數(shù)據(jù)測試。

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

1 TOE中斷簡介

在TOE中斷模式下，可以設(shè)置多種中斷事件，例如網(wǎng)絡(luò)建立連接、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送完成等。當(dāng)某個事件發(fā)生時，通過PD9通知給處理器，處理可以立即響應(yīng)中斷，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。這種方式可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和效率，減少處理器在輪詢狀態(tài)下的資源浪費。

2中斷特點

實時性：在中斷事件發(fā)生后，處理器會暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)，立刻響應(yīng)中斷，當(dāng)存在多個中斷處理時，處理器會基于優(yōu)先級進(jìn)行對應(yīng)處理。

提高系統(tǒng)效率：如果沒有中斷機(jī)制，處理器需要不斷輪詢寄存器狀態(tài)，以檢查是否需要進(jìn)行處理，這會占用大量的處理器資源，而中斷方式可以讓處理器專注運行主程序，需要處理時再去處理相應(yīng)的任務(wù)，提高了系統(tǒng)資源的利用率。

事件驅(qū)動：中斷是由事件驅(qū)動的，這些事件可以是外部的（如外部設(shè)備的操作、信號變化等），也可以是內(nèi)部的（如定時器溢出、計算結(jié)果異常等）

中斷服務(wù)程序：每個中斷源通常都有對應(yīng)的中斷服務(wù)程序，它們是專門為處理該中斷事件而編寫的一段獨立的程序代碼。

3 TOE中斷應(yīng)用場景

網(wǎng)絡(luò)喚醒： 啟用魔術(shù)包中斷后，當(dāng)W55MH32接收到魔術(shù)包時會觸發(fā)中斷，進(jìn)而通知設(shè)備執(zhí)行喚醒操作。

網(wǎng)絡(luò)配置： 啟用Socket接收中斷后，W55MH32在接收到數(shù)據(jù)時觸發(fā)中斷，系統(tǒng)在中斷觸發(fā)后才進(jìn)行消息讀取配置，無需持續(xù)輪詢，從而節(jié)省系統(tǒng)資源。

錯誤處理：當(dāng)遇到錯誤時（例如IP地址沖突，網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)），W55MH32可以立即進(jìn)行處理，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 TOE中斷源

IP沖突：在收到ARP請求時，發(fā)現(xiàn)發(fā)送方IP與本地IP重復(fù)時觸發(fā)中斷。

目標(biāo)不可抵達(dá)：在接收到ICMP（目的端口不可達(dá)）包后觸發(fā)中斷。

PPPoE連接關(guān)閉：在PPPoE模式下，PPPoE連接斷開時觸發(fā)中斷。

Magic Packet：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)喚醒模式啟用并通過UDP接收到Magic Packet網(wǎng)絡(luò)喚醒包時觸發(fā)中斷。

以下為Socket中斷：

發(fā)送完成：成功發(fā)送數(shù)據(jù)給對方時觸發(fā)中斷。

超時：當(dāng)ARP超時或者TCP超時時觸發(fā)中斷。

接收到數(shù)據(jù)：接收到對方數(shù)據(jù)時觸發(fā)中斷。

關(guān)閉連接：接收到對方的FIN或 FIN/ACK包時觸發(fā)中斷。

建立連接：成功與對方建立連接時觸發(fā)中斷。

5使用中斷接收數(shù)據(jù)的流程

初始化中斷引腳；

開啟對應(yīng)Socket的中斷功能，相關(guān)寄存器及描述如下：

開啟Socket RECV中斷功能，相關(guān)寄存器及描述如下：

編寫中斷處理函數(shù)，在接收到數(shù)據(jù)時進(jìn)行處理。

6實現(xiàn)過程

接下來，我們看看如何在W55MH32上實現(xiàn)中斷回環(huán)數(shù)據(jù)測試。

注意：測試實例需要PC端和W55MH32處于同一網(wǎng)段。

步驟1：初始化中斷引腳

 1. void wizchip_int_init(void)
 2. {
 3.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 4.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 5.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
 6.  
 7.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD| RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
 8.  
 9.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_8;
10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;
11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
12.     GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
13.  
14.  
15.     GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOD, GPIO_PinSource8);
16.  
17.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel                  = EXTI9_5_IRQn;
18.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =2;
19.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority       =3;
20.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd               = ENABLE;
21.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
22.  
23.  
24.     EXTI_InitStructure.EXTI_Line   = EXTI_Line8;
25.     EXTI_InitStructure.EXTI_Mode   = EXTI_Mode_Interrupt;
26.     EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger= EXTI_Trigger_Falling;
27.     EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd= ENABLE;
28.     EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
29. }
30.  

步驟2：中斷處理

 1. void EXTI9_5_IRQHandler(void)
 2. {
 3.     if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line8)== SET)
 4.     {
 5.         if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD, GPIO_Pin_8)== RESET)
 6.         {
 7.             wizchip_ISR();
 8.         }
 9.     }
10.     EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line8);
11. }
12.  
13.  
14. /**
15.  * @brief Determine the interrupt type and store the value in I STATUS
16.  * @param none
17.  * @returnnone
18.  */
19. void wizchip_ISR(void)
20. {
21.     uint8_t SIR_val=0;
22.     uint8_t tmp, sn;
23.     SIR_val= getSIR();
24.     if(SIR_val!=0xff)
25.     {
26.         setSIMR(0x00);
27.         for(sn=0; sn< _WIZCHIP_SOCK_NUM_; sn++)
28.         {
29.             tmp?=?0;
30.             if?(SIR_val?& IR_SOCK(sn))
31.             {
32.                 tmp?          = getSn_IR(sn);
33.                 I_STATUS[sn]?|= tmp;
34.                 tmp?         &=?0x0f;
35.                 setSn_IR(sn, tmp);
36.             }
37.         }
38.         setSIMR(0xff);
39.     }
40. }
41.  

在TOE成功觸發(fā)中斷后，會調(diào)用wizchip_ISR()函數(shù)，在這里會記錄中斷標(biāo)志位并清空中斷標(biāo)志。

步驟3：開啟中斷功能

1.     setSIMR(0x01);// enable socket0 interrupt
2.     setSn_IMR(SOCKET_ID,0x0f);//enable all interrupt functions of socket 0.
3.  

步驟4：主循環(huán)中運行TCP回環(huán)服務(wù)器

1. void loopback_tcps_interrupt(uint8_t sn,uint8_t*buf,uint16_t port)
 2. {
 3.     uint16_t len=0;
 4.     uint8_t destip[4];
 5.     uint16_t destport;
 6.  
 7.     if(I_STATUS[sn]== SOCK_CLOSED)
 8.     {
 9.         if(!ch_status[sn])
10.         {
11. #ifdef INTERRUPT_DEBUG
12.             printf("%d:TCP server startrn", sn);
13. #endif
14.             ch_status[sn]= ready_status;
15.  
16.             if(socket(sn,Sn_MR_TCP, port,0x00)!= sn)
17.             {
18.                 ch_status[sn]= closed_status;
19.             }
20.             else
21.             {
22. #ifdef INTERRUPT_DEBUG
23.                 printf("%d:Socket openedrn", sn);
24. #endif
25.                 listen(sn);
26. #ifdef INTERRUPT_DEBUG
27.                 printf("%d:Listen, TCP server loopback, port [%d]rn", sn, port);
28. #endif
29.             }
30.         }
31.     }
32.     if(I_STATUS[sn]&Sn_IR_CON)
33.     {
34.         getSn_DIPR(sn, destip);
35.         destport= getSn_DPORT(sn);
36. #ifdef INTERRUPT_DEBUG
37.         printf("%d:Connected - %d.%d.%d.%d : %drn", sn, destip[0], destip[1], destip[2], destip[3], destport);
38.  
39. #endif
40.         ch_status[sn] = connected_status;
41.         I_STATUS[sn] &=~(Sn_IR_CON);
42.     }
43.  
44.     if(I_STATUS[sn]&Sn_IR_DISCON)
45.     {
46.         printf("%d:Socket disconnectedrn", sn);
47.         if((getSn_RX_RSR(sn))>0)
48.         {
49.             if(len> ETHERNET_BUF_MAX_SIZE)
50.             {
51.                 len= ETHERNET_BUF_MAX_SIZE;
52.             }
53.             recv(sn, buf, len);
54.             buf[len]=0x00;
55.             printf("%d:recv data:%srn", sn, buf);
56.             I_STATUS[sn]&=~(Sn_IR_RECV);
57.             send(sn, buf, len);
58.         }
59.         disconnect(sn);
60.         ch_status[sn] = closed_status;
61.         I_STATUS[sn] &=~(Sn_IR_DISCON);
62.     }
63.  
64.     if(I_STATUS[sn]&Sn_IR_RECV)
65.     {
66.         setIMR(0x00);
67.         I_STATUS[sn]&=~(Sn_IR_RECV);
68.         setIMR(0xff);
69.         if((len= getSn_RX_RSR(sn))>0)
70.         {
71.             if(len> ETHERNET_BUF_MAX_SIZE)
72.             {
73.                 len= ETHERNET_BUF_MAX_SIZE;
74.             }
75.             len     = recv(sn, buf, len);
76.             buf[len]=0x00;
77.             printf("%d:recv data:%srn", sn, buf);
78.             send(sn, buf, len);
79.         }
80.     }
81.  
82.     if(I_STATUS[sn]&Sn_IR_SENDOK)
83.     {
84.         I_STATUS[sn]&=~(Sn_IR_SENDOK);
85.     }
86. }

進(jìn)入函數(shù)后，首先檢查Socket狀態(tài)。如果Socket處于關(guān)閉狀態(tài)，則啟動一個TCP服務(wù)器。接著，根據(jù)記錄的中斷標(biāo)志位判斷是否觸發(fā)了中斷，并根據(jù)中斷類型進(jìn)行相應(yīng)的處理。

7運行結(jié)果

燒錄例程運行后，首先可以看到進(jìn)行了PHY鏈路檢測，然后打印了設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)地址信息，接著是TCP中斷回環(huán)測試，W55MH32接收到Socket數(shù)據(jù)后觸發(fā)中斷并進(jìn)行回傳。如下圖所示：

8總結(jié)

本文講解了如何在 W55MH32芯片上使用 TOE中斷功能并進(jìn)行回環(huán)數(shù)據(jù)測試，通過實戰(zhàn)例程展示了從初始化中斷引腳、處理中斷、開啟中斷功能到在主循環(huán)中運行 TCP回環(huán)服務(wù)器的完整過程。文章詳細(xì)介紹了 TOE中斷的概念、特點、應(yīng)用場景、中斷源以及使用中斷接收數(shù)據(jù)的流程，幫助讀者理解其在提升系統(tǒng)響應(yīng)速度和資源利用率方面的實際應(yīng)用價值。

下一篇文章將講解在 W55MH32 芯片上實現(xiàn)以太網(wǎng)測速功能，解析其核心原理及在網(wǎng)絡(luò)性能評估中的應(yīng)用，同時通過實戰(zhàn)例程講解如何借助 Jperf工具進(jìn)行測速，敬請期待！

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。

WIZnet在全球擁有 70多家分銷商，在香港、韓國、美國設(shè)有辦事處，提供技術(shù)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）。

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