1. 前言

??從本章開始我們將用WIZnet的W5100S/W5500以太網(wǎng)芯片結(jié)合RP2040樹莓派Pico，通過簡單講解和演示示例來讓大家快速上手且更好應(yīng)用WIZnet的產(chǎn)品，助力快速開發(fā)。

2. 相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息

2.1 簡介

• MAC地址（Media Access Control Address）： MAC地址是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在局域網(wǎng)中的唯一標(biāo)識，它是由6組2個16進制數(shù)字組成的48位地址。例如：00:0A:95:9D:68:16。MAC地址通常由硬件制造商分配給每個網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC），用于在局域網(wǎng)內(nèi)進行唯一身份識別。MAC地址用于在數(shù)據(jù)鏈路層上定義通信，并且只能在同一局域網(wǎng)內(nèi)有效。
• IP地址（Internet Protocol Address）： IP地址是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在全球互聯(lián)網(wǎng)中的唯一標(biāo)識，它是由四個0到255之間的數(shù)字組成，被分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機部分。例如：192.168.1.1。IP地址用于在網(wǎng)絡(luò)層上定義通信，并且可以在互聯(lián)網(wǎng)中的任何位置有效。IP地址分為公網(wǎng)IP和私有IP，公網(wǎng)IP在全球范圍內(nèi)唯一，私有IP則是在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中使用。
• 子網(wǎng)掩碼（Subnet Mask）： 子網(wǎng)掩碼是用來劃分網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址的。在IPv4中，子網(wǎng)掩碼通常由連續(xù)的1和0組成，其中連續(xù)的1表示網(wǎng)絡(luò)部分，連續(xù)的0表示主機部分。例如，常見的子網(wǎng)掩碼255.255.255.0表示前三個數(shù)字是網(wǎng)絡(luò)部分（即24位），最后一個數(shù)字是主機部分（即8位）。子網(wǎng)掩碼可以用于判斷兩個IP地址是否在同一網(wǎng)絡(luò)中。
• 網(wǎng)關(guān)（Gateway）： 網(wǎng)關(guān)是連接不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它可以將數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)絡(luò)。在一個局域網(wǎng)中，網(wǎng)關(guān)通常是一個路由器或者一個具有路由功能的交換機。對于每個IP地址，都有一個默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，它是數(shù)據(jù)包離開當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)時必須通過的設(shè)備。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)時，目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備會將數(shù)據(jù)包發(fā)送回原始網(wǎng)絡(luò)，通過原始網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)返回原始設(shè)備。
• DNS（Domain Name System）： DNS是域名系統(tǒng)，它用于將易于記憶的域名轉(zhuǎn)換為計算機能夠理解的IP地址。例如，當(dāng)您在瀏覽器中鍵入www.example.com時，DNS將把www.example.com這個域名解析為相應(yīng)的IP地址（可能是192.168.1.1或其他）。DNS通常由DNS服務(wù)器提供，可以在公共DNS服務(wù)器（例如Google的8.8.8.8）上設(shè)置，也可以在私有DNS服務(wù)器（例如在您自己的網(wǎng)絡(luò)中運行的服務(wù)器）上設(shè)置。

2.2 優(yōu)點

• 方便遠程訪問：由于靜態(tài)IP地址固定不變，因此非常方便進行遠程訪問。
• 適合服務(wù)器：靜態(tài)IP地址適合用于服務(wù)器等需要長時間穩(wěn)定運行的場景。
• 易于管理：由于靜態(tài)IP地址固定不變，因此易于管理和維護。

2.3 應(yīng)用

??各大服務(wù)器，遠程辦公，安全監(jiān)控，VoIP電話和一些IP地址固定不需要頻繁變動的場合。

3. WIZnet以太網(wǎng)芯片

WIZnet 主流硬件協(xié)議棧以太網(wǎng)芯片參數(shù)對比

Model	Embedded Core	Host I/F	TX/RX Buffer	HW Socket	Network Performance
W5100S	TCP/IPv4， MAC & PHY	8bit BUS, SPI	16KB	4	Max 25Mbps
W6100	TCP/IPv4/IPv6, MAC & PHY	8bit BUS, Fast SPI	32KB	8	Max 25Mbps
W5500	TCP/IPv4, MAC & PHY	Fast SPI	32KB	8	Max 15Mbps

• W5100S/W6100 支持 8bit數(shù)據(jù)總線接口，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度會優(yōu)于W5500。
• W6100 支持IPV6，與W5100S 硬件兼容，若已使用W5100S的用戶需要支持IPv6，可以Pin to Pin兼容。
• W5500 擁有比 W5100S更多的 Socket數(shù)量以及發(fā)送與接收緩存

4. 靜態(tài)IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)置示例講解以及使用

4.1 程序流程圖

4.2 測試準(zhǔn)備

軟件：

• Visual Studio Code
• WIZnet UartTool

硬件：

• W5100SIO模塊 + RP2040 樹莓派Pico開發(fā)板 或者 WIZnet W5100S-EVB-Pico開發(fā)板
• Micro USB 接口的數(shù)據(jù)線
• TTL 轉(zhuǎn) USB
• 網(wǎng)線

4.3 連接方式

• 通過數(shù)據(jù)線連接PC的USB口（主要用于燒錄程序，也可以虛擬出串口使用）
• 通過TTL串口轉(zhuǎn)USB，連接UART0 的默認(rèn)引腳：
  • RP2040 GPIO0（UART0 TX） <----> USB_TTL_RX
  • RP2040 GPIO1（UART0 RX） <----> USB_TTL_TX
• 使用模塊連接RP2040進行連線時
  • RP2040 GPIO 16 <----> W5100S MISO
  • RP2040 GPIO 17 <----> W5100S CS
  • RP2040 GPIO 18 <----> W5100S SCK
  • RP2040 GPIO 19 <----> W5100S MOSI
  • RP2040 GPIO 20 <----> W5100S RST
• 通過網(wǎng)線直接連接PC網(wǎng)口（或：PC和設(shè)備都通過網(wǎng)線連接交換機或路由器LAN口）

4.4 相關(guān)代碼

??我們直接打開network_install.c文件（路徑：examples/network_install/network_install.c）看下具體實現(xiàn)：先是用一個結(jié)構(gòu)體變量初始化我們的網(wǎng)絡(luò)基本信息，分別有MAC地址、IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、DNS地址；然后又聲明了個結(jié)構(gòu)體變量用于回讀配置信息，并通過串口打印出來，方便通過串口看到我們的配置信息是否配置成功了。

??主函數(shù)即按照我們流程圖進行，首先系統(tǒng)初始化，然后初始化我們的芯片，寫入配置信息，回讀并通過串口打印出來，然后進行phy鏈路的檢測，注意在初始化芯片時已經(jīng)進行PHY檢測，這里在配置信息后有進行了一次，以保證接下來的測試正常；PHY檢測異常超時后會報錯然后進入while循環(huán)阻塞，正常的話會打印PHY的工作模式，10M/100M、半雙工/全雙工，并提示我們進行PING命令的操作，然后進入阻塞；整體比較簡單，如下所示：

/* Network information to be configured. */
wiz_NetInfo net_info = {.mac = {0x00, 0x08, 0xdc, 0x1e, 0xed, 0x2e}, // Configured MAC address.ip = {192, 168, 1, 10},                     // Configured IP address.sn = {255, 255, 255, 0},                    // Configured subnet mask.gw = {192, 168, 1, 1},                      // Configured gateway.dns = {8, 8, 8, 8},                         // Configured domain address
};/* This parameter is used to receive the configuration information read back. */
wiz_NetInfo get_info;int main()
{uint8_t link_status;wiz_PhyConf phyconf;uint32_t count = 0;stdio_init_all(); // Initialize the main control peripheralwizchip_initialize();                 // Chip initializationprintf("wiznet chip network install example.\r\n");wizchip_setnetinfo(&net_info);        // Write configuration informationprint_network_information(&get_info); // Read the configuration information and print itdo{link_status = wizphy_getphylink();if (link_status == PHY_LINK_OFF){count++;if (count > 10){printf("Link failed of Internal PHY.\r\n");break;}}sleep_ms(500);} while (link_status == PHY_LINK_OFF);if (link_status == PHY_LINK_ON){wizphy_getphyconf(&phyconf);printf("Link OK of Internal PHy.\r\n");printf("the %d Mbtis speed of Internal PHYrn.\r\n", phyconf.speed == PHY_SPEED_100 ? 100 : 10);printf("The %s Duplex Mode of the Internal PHy.\r\n", phyconf.duplex == PHY_DUPLEX_HALF ? "Half-Duplex" : "Full-Duplex");printf("\r\nTry ping the ip:%d.%d.%d.%d.\r\n", get_info.ip[0], get_info.ip[1], get_info.ip[2], get_info.ip[3]);}else{printf("\r\nPlease check whether the network cable is loose or disconnected.\r\n");}while (true){}
}

4.5 編譯燒錄

編譯、生成

1. 點擊左邊的CMake

2. 找到examples下面的對應(yīng)工程network_install

3. 點擊右邊的生成即可開始編譯，如下圖所示：

燒錄

1. 點擊左邊的資源管理器：編譯完成之后會在build文件夾下的examples文件夾里的對應(yīng)工程文件夾（路徑：build/examples/network_install）下面生成.uf2文件，這是我們燒錄所需要的二進制文件

2. 找到對應(yīng)工程文件下的對應(yīng)的network_install.uf2文件

3. 鼠標(biāo)右擊選擇在文件資源管理器中顯示，如下所示：

1. 接下來燒錄，板子通過USB接口用數(shù)據(jù)線連接電腦后，按下boot鍵后，接著按下復(fù)位上電，進入程序燒錄模式

2. 然后可以看到開發(fā)板虛擬出來的u盤，如果沒看到虛擬出來的u盤，重試第一步

3. 緊接著將要燒錄的.uf2文件拖入復(fù)制到虛擬出來的u盤，即可完成燒錄，如下圖所示：

現(xiàn)象

1. 打開WIZ UartTool，選擇對應(yīng)的COM口，填入?yún)?shù)：波特率115200，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗位，無流控，填完參數(shù)后點擊open打開

2. 按下復(fù)位鍵，可以看到回讀打印的配置信息等；我們按下“Windows + R”輸入“cmd”打開cmd終端后

3. 根據(jù)串口打印的信息使用PING命令，來PING下配置的IP，可以看到成功PING通的PING回復(fù)，如下所示：

5. 注意事項

• 靜態(tài)配置的IP設(shè)置應(yīng)避免IP重復(fù)導(dǎo)致IP沖突。

• 如果采用的是WIZnet的W5500來實現(xiàn)本章的示例，我們只需修改兩個地方即可

1. 在library/ioLibrary_Driver/Ethernet/下找到wizchip_conf.h這個頭文件，將WIZCHIP 宏定義修改為W5500；
2. 在library下找到CMakeLists.txt文件，將COMPILE_SEL設(shè)置為ON即可，OFF為W5100S，ON為W5500。

6. 相關(guān)鏈接

WIZnet官網(wǎng)

WIZnet官方庫鏈接

本章例程鏈接

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