一、W5100S/W5500+RP2040树莓派Pico＜静态配置网络信息＞

1. 前言

  从本章开始我们将用WIZnet的W5100S/W5500以太网芯片结合RP2040树莓派Pico，通过简单讲解和演示示例来让大家快速上手且更好应用WIZnet的产品，助力快速开发。

2. 相关网络信息

2.1 简介

• MAC地址（Media Access Control Address）： MAC地址是网络设备在局域网中的唯一标识，它是由6组2个16进制数字组成的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给每个网络接口卡（NIC），用于在局域网内进行唯一身份识别。MAC地址用于在数据链路层上定义通信，并且只能在同一局域网内有效。
• IP地址（Internet Protocol Address）： IP地址是网络设备在全球互联网中的唯一标识，它是由四个0到255之间的数字组成，被分为网络部分和主机部分。例如：192.168.1.1。IP地址用于在网络层上定义通信，并且可以在互联网中的任何位置有效。IP地址分为公网IP和私有IP，公网IP在全球范围内唯一，私有IP则是在内部网络中使用。
• 子网掩码（Subnet Mask）： 子网掩码是用来划分网络地址和主机地址的。在IPv4中，子网掩码通常由连续的1和0组成，其中连续的1表示网络部分，连续的0表示主机部分。例如，常见的子网掩码255.255.255.0表示前三个数字是网络部分（即24位），最后一个数字是主机部分（即8位）。子网掩码可以用于判断两个IP地址是否在同一网络中。
• 网关（Gateway）： 网关是连接不同网络的设备，它可以将数据从一个网络传输到另一个网络。在一个局域网中，网关通常是一个路由器或者一个具有路由功能的交换机。对于每个IP地址，都有一个默认网关，它是数据包离开当前网络时必须通过的设备。当数据包到达目标网络时，目标网络的设备会将数据包发送回原始网络，通过原始网络的网关返回原始设备。
• DNS（Domain Name System）： DNS是域名系统，它用于将易于记忆的域名转换为计算机能够理解的IP地址。例如，当您在浏览器中键入www.example.com时，DNS将把www.example.com这个域名解析为相应的IP地址（可能是192.168.1.1或其他）。DNS通常由DNS服务器提供，可以在公共DNS服务器（例如Google的8.8.8.8）上设置，也可以在私有DNS服务器（例如在您自己的网络中运行的服务器）上设置。

2.2 优点

• 方便远程访问：由于静态IP地址固定不变，因此非常方便进行远程访问。
• 适合服务器：静态IP地址适合用于服务器等需要长时间稳定运行的场景。
• 易于管理：由于静态IP地址固定不变，因此易于管理和维护。

2.3 应用

  各大服务器，远程办公，安全监控，VoIP电话和一些IP地址固定不需要频繁变动的场合。

3. WIZnet以太网芯片

WIZnet 主流硬件协议栈以太网芯片参数对比

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数据总线接口，网络传输速度会优于W5500。
• W6100 支持IPV6，与W5100S 硬件兼容，若已使用W5100S的用户需要支持IPv6，可以Pin to Pin兼容。
• W5500 拥有比 W5100S更多的 Socket数量以及发送与接收缓存

4. 静态IP网络设置示例讲解以及使用

4.1 程序流程图

4.2 测试准备

软件：

• Visual Studio Code
• WIZnet UartTool

硬件：

• W5100SIO模块 + RP2040 树莓派Pico开发板 或者 WIZnet W5100S-EVB-Pico开发板
• Micro USB 接口的数据线
• TTL 转 USB
• 网线

4.3 连接方式

• 通过数据线连接PC的USB口（主要用于烧录程序，也可以虚拟出串口使用）
• 通过TTL串口转USB，连接UART0 的默认引脚：
  • RP2040 GPIO0（UART0 TX） <----> USB_TTL_RX
  • RP2040 GPIO1（UART0 RX） <----> USB_TTL_TX
• 使用模块连接RP2040进行连线时
  • 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
• 通过网线直接连接PC网口（或：PC和设备都通过网线连接交换机或路由器LAN口）

4.4 相关代码

  我们直接打开network_install.c文件（路径：examples/network_install/network_install.c）看下具体实现：先是用一个结构体变量初始化我们的网络基本信息，分别有MAC地址、IP地址、子网掩码、网关、DNS地址；然后又声明了个结构体变量用于回读配置信息，并通过串口打印出来，方便通过串口看到我们的配置信息是否配置成功了。

  主函数即按照我们流程图进行，首先系统初始化，然后初始化我们的芯片，写入配置信息，回读并通过串口打印出来，然后进行phy链路的检测，注意在初始化芯片时已经进行PHY检测，这里在配置信息后有进行了一次，以保证接下来的测试正常；PHY检测异常超时后会报错然后进入while循环阻塞，正常的话会打印PHY的工作模式，10M/100M、半双工/全双工，并提示我们进行PING命令的操作，然后进入阻塞；整体比较简单，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 编译烧录

编译、生成

1. 点击左边的CMake

2. 找到examples下面的对应工程network_install

3. 点击右边的生成即可开始编译，如下图所示：

烧录

1. 点击左边的资源管理器：编译完成之后会在build文件夹下的examples文件夹里的对应工程文件夹（路径：build/examples/network_install）下面生成.uf2文件，这是我们烧录所需要的二进制文件

2. 找到对应工程文件下的对应的network_install.uf2文件

3. 鼠标右击选择在文件资源管理器中显示，如下所示：

1. 接下来烧录，板子通过USB接口用数据线连接电脑后，按下boot键后，接着按下复位上电，进入程序烧录模式

2. 然后可以看到开发板虚拟出来的u盘，如果没看到虚拟出来的u盘，重试第一步

3. 紧接着将要烧录的.uf2文件拖入复制到虚拟出来的u盘，即可完成烧录，如下图所示：

现象

1. 打开WIZ UartTool，选择对应的COM口，填入参数：波特率115200，8位数据位，1位停止位，无校验位，无流控，填完参数后点击open打开

2. 按下复位键，可以看到回读打印的配置信息等；我们按下“Windows + R”输入“cmd”打开cmd终端后

3. 根据串口打印的信息使用PING命令，来PING下配置的IP，可以看到成功PING通的PING回复，如下所示：

5. 注意事项

• 静态配置的IP设置应避免IP重复导致IP冲突。

• 如果采用的是WIZnet的W5500来实现本章的示例，我们只需修改两个地方即可

1. 在library/ioLibrary_Driver/Ethernet/下找到wizchip_conf.h这个头文件，将WIZCHIP 宏定义修改为W5500；
2. 在library下找到CMakeLists.txt文件，将COMPILE_SEL设置为ON即可，OFF为W5100S，ON为W5500。

6. 相关链接

WIZnet官网

WIZnet官方库链接

本章例程链接

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