STM32使用HAL库驱动W5500

W5500 芯片是一款集成全硬件 TCP/IP 协议栈的嵌入式以太网控制器，为单片机提供了更加简单、快速、稳定、安全的以太网接入方案。采用标准4线SPI接口，理论速率上可以达到 80MHz。

硬件设计

原理图如下，需要注意的是R12~R17几个电阻是模式选择，根据实际需求选择焊接哪些。

芯片采样SPI接口与单片机连接，再加上INT和RST引脚，共占用6个IO，其中INT引脚可以不用，RST一般需要连接。

网口可以使用带网络变压器的接口，或者网络变压器和接口独立的，都可以，这里使用的HR911105A是带网络变压器的。、

软件设计

W5500官方提供了一个完整的驱动库，可以使用户不必太关心底层寄存器的配置，使用起来非常方便。驱动库下载地址：

https://github.com/Wiznet/ioLibrary_Driver

接下来，使用STM32CubeMx软件初始化配置，主要是SPI配置如下：

配置完成后，生成代码。然后将官方的驱动库添加到工程中。

下载完成后，可以看到，驱动库中包含了W5100、W5200等多个芯片的驱动：

我们只需将W5500文件夹下的.c文件以及socket.c和wizchip_conf.c文件添加到工程中即可。如下：

打开wizchip_conf.c文件，可以看到，里面定义了一些SPI片选及读写的函数，但内容都是空的，这些是需要我们自己实现的。我们直接添加如下程序到文件中，实现芯片的复位和参数初始化功能。

wiz_NetInfo gWIZNETINFO = { .mac = {0x78, 0x83, 0x68, 0x88, 0x56, 0x72},
                            .ip =  {192, 168, 0,72},
                            .sn =  {255,255,255,0},
                            .gw =  {192, 168,0,1},
                            .dns = {180,76,76,76},
                            .dhcp = NETINFO_DHCP};




//W5500复位
void W5500_RESET(void)
{
    W5500_REST_L;//
    HAL_Delay(50);
    W5500_REST_H;//
    HAL_Delay(50);
}


//初始化芯片参数
void ChipParametersConfiguration(void)
{
    uint8_t tmp;
    uint8_t memsize[2][8] = {{2,2,2,2,2,2,2,2},{2,2,2,2,2,2,2,2}};
    if(ctlwizchip(CW_INIT_WIZCHIP,(void*)memsize) == -1)
    {
        while(1);
    }


    do{
        if(ctlwizchip(CW_GET_PHYLINK, (void*)&tmp) == -1)
        {
          while(1);
        }
    }while(tmp == PHY_LINK_OFF);
}


//初始化网络参数 mac ip等
void NetworkParameterConfiguration(void)  //Intialize the network information to be used in WIZCHIP
{
  uint8_t tmpstr[6];


  ctlnetwork(CN_SET_NETINFO, (void*)&gWIZNETINFO);
  ctlnetwork(CN_GET_NETINFO, (void*)&gWIZNETINFO);
  ctlwizchip(CW_GET_ID,(void*)tmpstr);
}


//W5500初始化
void W5500_ChipInit(void)
{
    W5500_RESET();
    reg_wizchip_cris_cbfunc(SPI_CrisEnter, SPI_CrisExit); //注册临界函数
    reg_wizchip_cs_cbfunc(SPI_CS_Select, SPI_CS_Deselect); //注册SPI片选函数
    reg_wizchip_spi_cbfunc(SPI_ReadByte, SPI_WriteByte); //注册SPI读写函数
    ChipParametersConfiguration();//初始化芯片
    NetworkParameterConfiguration();//初始化网络参数配置 MAC IP等
}

其中，W5500_ChipInit初始化函数中注册的SPI相关函数定义如下：

void SPI_WriteByte(uint8_t TxData)
{                
  uint8_t data;
  HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1,&TxData,&data,1,100);
}


uint8_t SPI_ReadByte(void)
{     
    uint8_t data[2]={0xFF,0xFF};
    HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1,data,data+1,1,100);
    return data[1];
}


void SPI_CrisEnter(void)
{
    __set_PRIMASK(1);
}


void SPI_CrisExit(void)
{
    __set_PRIMASK(0);
}


void SPI_CS_Select(void)
{
    W5500_CS_L;
}


void SPI_CS_Deselect(void)
{
    W5500_CS_H;
}

添加完成后，直接在主函数中调用W5500_ChipInit();即可完成初始化。初始化完成后，可以实现TCP、UDP等的通讯，以TCP客户端程序为例，程序如下。程序比较简单，就不做详细分析了。

void do_tcpc(void)
{
    uint16_t Len;


    Net_Status = getSn_SR(0);


    switch(Net_Status)                  /*获取socket的状态*/
    {
    case SOCK_CLOSED:                   /*socket处于关闭状态*/
        socket(0,Sn_MR_TCP,8123,Sn_MR_ND);
        break;
    case SOCK_INIT:                      /*socket处于初始化状态*/
        connect(0,Parameters.ServerIP,Parameters.ServerPort);/*socket连接服务器*/
        break;
    case SOCK_ESTABLISHED:               /*socket处于连接建立状态*/
        if(getSn_IR(0) & Sn_IR_CON) 
        {
            setSn_IR(0, Sn_IR_CON);      /*清除接收中断标志位*/
        }
        Len=getSn_RX_RSR(0);            /*获取接收的数据长度*/
        if(Len>0)  //接收到数据
        {
            recv(0,RevBuf,Len);     /*接收来自Server的数据*/
            send(0,RevBuf,Len);    //返回给服务器
        }


        break;
    case SOCK_CLOSE_WAIT:        /*socket处于等待关闭状态*/
        close(0);
        break;
    }
}

另外，官网还有很多其它应用的例程可供参考，非常实用：

链接：https://www.w5500.com/code.html

总结

对于大多数内部没有以太网控制器的单片机来说，W5500是个很不错的选择。即使是带有以太网控制器的单片机，如STM32F407系列，也需要外部的PHY芯片才行，而且占用IO多，还需要移植软件协议栈，软件上更复杂一些。

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