#w5500

以太網控制芯片W5500具有以下特點：

W5500支持硬件TCP/IP協議，包括TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP、IGMP、PPPoE和以太網的PHY和MAC層，TCP/IP協議的硬件實現

支持8個獨立的SOCKET同時工作，可同時工作在不同的工作模式

支持高速SPI接口（SPI MODE 0，3），SPI的時鐘最高可達到80MHz，極大地提高了網絡通信的數據傳輸速率

內部集成32KB存儲器用於發送/接收緩存

內嵌10BaseT/100BaseTX以太網物理層（PHY）

支持自動協商（10/100-Based全雙工/半雙工）

工作電壓為3.3V，但I/O信號口可承受5V電壓；

二、SNMP協議簡介

SNMP：“簡單網絡管理協議”，用於網絡管理的協議。 SNMP定義在IP協議上，使用無連接的UDP進行通信，SNMP支持5個基本的操作，分別是：GetRequest、GetNextRequest、SetRequest、GetResponse和Trap，這5個操作來自各自的PDU結構。 SNMP採用的是一個請求—應答的通信方式，Trap除外，Trap不需要應答。 在具體實現上，SNMP為管理員提供了一個網管平台(NMS)，又稱為管理站，負責網管命令的發出、數據存儲、及數據分析。 被監管的設備上運行一個SNMP代理(Agent)，代理實現設備與管理站的SNMP通信。 管理站與代理端通過MIB進行接口統一，MIB定義了設備中的被管理對象。 管理站和代理都實現了相應的MIB對象，使得雙方可以識別對方的數據，實現通信。 管理站向代理申請MIB中定義的數據，代理識別後，將管理設備提供的相關狀態或參數等數據轉換為MIB定義的格式，應答給管理站，完成一次管理操作。 Agent在161端口監聽傳來的GetRequest、GetNextRequest和SetRequest命令，NMS在162端口監聽傳來的Trap。 SNMP操作請求被封裝成一個簡單的UDP分組，接收端處理完請求後應答一個UDP的SNMP消息報文；一個請求對應一個應答就完成了一次操作。 SNMP的工作方式：管理員需要向設備獲取數據，所以SNMP提供了讀操作；管理員需要向設備執行設置操作，所以SNMP提供了寫操作；設備需要在重要狀況改變的時候，向管理員通報事件的發生，所以SNMP提供了Trap操作。 對於網絡管理，我們面對的數據是設備的配置、參數、狀態等信息，面對的操作是讀取和設置；同時，因為網絡設備眾多，為了能及時得到設備的重要狀態，還要求設備能主動地匯報重要狀態，這就是報警功能。

Get：讀取網絡設備的狀態信息。 Set：遠程配置設備參數。 Trap：管理站及時獲取設備的重要信息。

下面是管理信息庫的對象標識

對象命名樹的頂級對像有三個，即ISO、ITU-T和這兩個組織的聯合體。 Internet（標號是1）在ISO下的被標識組織的dod下,其標識符為{1.3.6.1}。 Internet結點下面的第二個結點是mgmt（管理），標號是2。 其標識為{1.3.6.1.2.1}或{Internet(1).2.1}。這種標識為對象標識符，即ObjectID ，簡稱OID。 這裡要提一下MIB中的對象{1.3.6.1.4.1}，即enterprises（企業），其所屬結點數已超過3000。 例如IBM為{1.3.6.1.4.1.2}，Cisco為{1.3.6.1.4.1.9}，Novell為{1.3.6.1.4.1.23}等。 世界上任何一個公司、學校只要用電子郵件發往[email protected]進行申請即可獲得一個結點名。 這樣各廠家就可以定義自己的產品的被管理對象名，使它能用SNMP進行管理。

三、Net-SNMP軟件包 目前，開發SNMP的軟件包有許多可以選擇如SNMP++、AGENT++、NET-SNMP等。 這裡我們選用的是NET-SNMP。 首先它是一個開源軟件，其次基於C語言開發，便於移植。 net-snmp早先是在Unix平台下開發的。 現可以移植到Linux 、 Windows等多個平台。 Net-snmp是一個代理端軟件，但也提供管理端的查詢工具。 安裝有兩種方式：一是直接安裝的二進制包，二是需要編譯的源代碼。 我們在windows平台上安裝的二進制包，在windows上的二進制包的安裝就非常簡單了，只需按提示就可完成。源代碼和二進制包可從www.net-snmp.org網站下載，本文中所用的是net-snmp5.2.1.2的版本。 之所以要先安裝一個可運行的net-snmp系統，是因為我們開發程序運行環境的配置文件，是按照默認安裝路徑內部設定搜索的；另外，還可以利用其提供的配置工具來生成配置文件，利用提供的查詢工具來測試程序。 運行net-snmp之前先要進行環境設置，否則無法查詢到結果。

四、系統設計

1.硬件設計 下圖是控制板實物圖和LED內部接線圖。 MCU選用Cotex M3系列STM32F103芯片，以太網控制芯片選用WIZnet的W5500。 程序以控制D3為例詳細介紹SNMP協議的應用。 D3和MCU的PA3相連，低電平有效。

2.程序設計 在分析細節代碼之前，我們還是先來看一下主函數。 在這裡完成了對W5500EVB的初始化，並在主函數中加入簡單的LED燈閃爍提示，同時也為SNMP協議啟動做好準備，之後便進入SNMP協議操作進程。 SNMP協議操作程序主要是snmplib和snmpdemo兩個子函數。 以下是系統基本的工作流程。

在snmplib程序中詳細介紹了SNMP協議的工作流程。 以下主要對報警報文的發送進行簡單地分析。 NMS網管平台在UDP模式下打開162端口監聽傳來的Trap，成功得到Trap後關閉SOCK_SNMP。 int32 SnmpXTrapSend(… …) { ……………… // Send Packet { uint8 svr_addr[6]; //UDPOpen(SOCK_SNMP, 162); socket(SOCK_SNMP,Sn_MR_UDP,162,0); ipToByteArray(managerIP, svr_addr); sendto(SOCK_SNMP, packet_trap, packet_index, svr_addr, 162); close(SOCK_SNMP); return 0; } }

Agent工作在UDP模式下，在SOCK_SNMP中打開161端口監聽傳來的GetRequest、GetNextRequest和SetRequest命令。 成功打開端口以後，首先通過讀取空閒接收緩存寄存器來判斷是否接收到數據。 如果接收到數據，就通過recvfrom（）從具體的端口和地址把數據讀出來。 之後判斷數據是否正確，若果不正確就返回再次讀取，如果數據正確，就發送到網絡端執行命令。 。 最後關閉SOCK_SNMP，執行下一次操作。 int32 SnmpXDaemon() { int32 snmpfd = 0; int32 fromlen = 0; int32 retStatus = 0; int32 len = 0; uint8 loopsnmpd = 1; uint8 svr_addr[6]; uint16 svr_port; UNUSED(snmpfd); UNUSED(fromlen); UNUSED(retStatus); // UDPOpen(SOCK_SNMP, 161); socket(SOCK_SNMP,Sn_MR_UDP,161,0); WDEBUG(“Start SNMP Daemon(Agent) “); while(loopsnmpd) { if ( (len = getSn_RX_RSR(SOCK_SNMP))>0 ) { request_msg.len= recvfrom(SOCK_SNMP, (uint8 *)&request_msg.buffer[0], len, svr_addr, &svr_port); } else { request_msg.len = 0; continue; } if (request_msg.len > 0) { dumpCode(“\r\n[Request]\r\n”,”\r\n”,request_msg.buffer,request_msg.len); request_msg.index = 0; response_msg.index = 0; errorStatus = errorIndex = 0; if (parseSNMPMessage() != -1) { sendto(SOCK_SNMP, response_msg.buffer, response_msg.index, svr_addr, svr_port); } dumpCode(“\r\n[Response]\r\n”,”\r\n”,response_msg.buffer,response_msg.index); } } close(SOCK_SNMP); return(0); }

在snmpdemo子函數下有兩個函數，第一個定義了一個大的數組，將MIB的不同對像都放在其中，這樣我們就可在具體的位置得到需要的信息。 本次實驗中控制LED動作的MIB對象分別定義為： {8, {0x2b, 6, 1, 4, 1, 0, 2, 0},SNMPDTYPE_INTEGER, 4, {“”}, NULL, setWIZnetLed} 其中8為OID長度，0x2b是ASN.1中“1.3”的縮寫，即：1*40+3=0x2b。 整個OID其實為1.3.6.1.4.1.0.2.0。 setfuction函數為setWIZnetLed： void setWIZnetLed(int32 val) { wiznetLedStatus = val; if ( wiznetLedStatus==0 ) GPIO_SetBits(GPIOA, LED3); // LED in the W5500-EVB else GPIO_ResetBits(GPIOA, LED3); } 此為函數名，同樣也為函數的指針，在解析SET函數過程中有一句代碼：snmpData[id].setfunction(snmpData[id].u.intval)； 就是執行了該函數，其中snmpData[id].u.intval為從set Request當中解析到的綁定變量值。 下面為查詢LED狀態的MIB對象： {8, {0x2b, 6, 1, 4, 1, 0, 1, 0}, SNMPDTYPE_OCTET_STRING, 30, {“”},getWIZnetLed, NULL} 其中getWIZnetLed定義為： void getWIZnetLed(void *ptr, uint8 *len) { if ( wiznetLedStatus==0 ) *len = sprintf((int8 *)ptr, “LED Off”); else *len = sprintf((int8 *)ptr, “LED On”); } 五、測試效果及注意問題 1.測試效果 首先打開網絡連接，點擊本地連接選擇屬性，設置PC為靜態IP（與W5500在同一網段），完成後點擊確定。 用網線把PC和W5500EVB連接，打開串口軟件，選擇正確的COM口並打開串口，以獲取調試信息。 點擊復位可以看到LED2在閃爍，之後進入SNMP Agent模式，以下是正常進入系統後串口的打印信息。

然後打開運行–>“CMD” ,輸入“cd \usr\bin”,之後輸入SNMP命令。

上圖輸入“snmpget -v 1 -c public 192.168.1.111 .1.3.6.1.4.1.0.2.0”回車，通過Get命令得到此變量為1。

輸入“snmpget -v 1 -c public 192.168.1.111 .1.3.6.1.4.1.0.1.0”回車，如上圖所示，得到LED狀態為“LED ON”。 輸入“snmpset -v 1 -c public 192.168.1.111 .1.3.6.1.4.1.0.2.0 i 0”回車，如上圖所示，設置變量為0。 輸入“snmpget -v 1 -c public 192.168.1.111 .1.3.6.1.4.1.0.2.0”回車，如圖所示，得到該變量為0。 輸入“snmpget -v 1 -c public 192.168.1.111 .1.3.6.1.4.1.0..0”回車，如上圖所示，得到LED狀態為“LED OFF”。

通過以上5步可以清楚地發現，通過snmpset命令可以方便快速設置LED的狀態；在不清楚LED狀態的情況下，也可以通過snmpget命令得到，從而實現快速有效的控制。 我們通過串口助手可得下圖Request和Response包

2.注意問題

1． 最基本的要注意保持程序和串口工具波特率一致，否則無法正常觀察操作信息，以免引起誤導 2． 切記如果是EVB和電腦通過網線直接，需修改電腦IP為靜態IP且和W5500EVB設置IP在同一個網段，否則不能實現測試效果，如果是通過路由器測試則不需修改 3． 如果大家需要在自己的調試板測試，需要將所有LED燈修改為和自己的調試版對應，以免產生錯誤 4． 輸入測試指令時要注意不同指令之間的空格以及點，Public後面的IP地址正是你在程序中給調試板設置IP地址；後面的OID信息跟snmpdemo子函數下定義的數組中信息對應，對照看也可以幫助大家理解 5． Net-SNMP軟件一定要安裝，安裝哪個盤不限制，但是安裝在C盤最好，更方便SNMP協議啟動

代碼請登錄來源的阿莫電子論壇下載

“Adafruit provides an Ethernet FeatherWing for its popular Feather ecosystem—a valuable option for IoT and automation projects. But it has its limitations. The Feather still needs to be powered separately, and no globally unique MAC address is provided for the user, making deployment hard. What if we could fix these issues? What if there was a drop-in replacement that would not only provide Ethernet, but also power your Feather, and give you a globally unique MAC? And still be 100% compatible in size, connections and software support? Enter the PoE-FeatherWing!”

Features of the PoE FeatherWing include :

– PoE: Isolated IEEE 802.3at Class 1, Mode A and Mode B Power over Ethernet, with 4 W of output power available. – Globally unique MAC address: A Microchip 24AA02E48 provides a real globally unique MAC address, allowing actual field deployment. – Works with existing software: A WIZnet W5500 Ethernet controller ensures full compatibility with existing software written for the Adafruit Ethernet FeatherWing. – Drop-in replacement: With board size and connections identical to the Adafruit Ethernet FeatherWing, it’s a true drop-in replacement. – Giant Board compatibility: A solder jumper allows for easy compatibility with the Giant Board Feather form-factor Linux SBC, without needing to add a fly wire for the IRQ (interrupt request signal).

Unfortunately, no information on pricing or worldwide availability has been released as yet for the PoE FeatherWing, but as soon as information is made available, we will keep you up to date as always.

Arduino MKR zero 보드를 이용한 응용 예제

Mobile app 으로 제어하기 ; Arduino Ethernet Library v2.0을 이용한 예제 구현 및 Blogging, WIZnet IoT Tool을 이용하여 Mobile device 에서 간단하게 아두이노 보드를 다룰 수 있다.

스마트폰으로 간단하게 Arduino 제어하기 (1) - Arduino MKR ETH + Arduino MKR Zero platform

스마트폰으로 간단하게 Arduino 제어하기 (2) - WIZnet IoT Tool app

스마트폰으로 간단하게 Arduino 제어하기 (3) - Simple remote display function with WIZnet IoT Tool

과거 Reference

Arduino Ethernet Library 2.0.0 - PJRC - 사실 Arduino Ethenret library v2.0의 원조 라이브러리, 이 저자가 최근 official version 릴리즈를 담당해주었다.

Adafruit Ethernet2

WIZ_Ethernet_Library-IDE1.6.x-master.zip

Seeed Studio Ethernet Shield V2.0 Library

Benchmarks & Test Results 를 포함하고 있다. 이 페이지는 필독!!!!

SPI 속도로 인해 W5100 보다 W5200/W5500 이 나은 속도를 보이고 있음을 알 수 있다. (숫자는 Byte/sec)

Adafruit에서 만든 W5500을 지원하기 위해 만들어진 라이브러리

업데이트 중단 선언! 최근 릴리즈된 Arduino Ethernet library v2.0 를 쓸 것을 권고

Adafruit Ethernet FeatherWing to Ubidots over HTTP

Arduino Ethernet + SD Card

아주 작은 모듈로 제작된 FeatherWing과 대표적인 IoT Cloud 솔루션인 Ubidots 와 연결하는 예제

소스코드와 구현 결과물은 링크페이지에 자세히 나와 있다.

대표적인 웹서버 예제로 Arduino Ethernet shield에 있는 SD 카드의 파일정보를 읽어 제공하는 tutorial이다.

소스코드와 구현방법을 순차적으로 아주 잘 정리해 두어 초보자가 아주 쉽게 따라할 수 있다.

Github source

W5500 을 지원하기 위해 Seeed Studio 에서 수정한 라이브러리

WIZnet 에서 제공하고 있는 WIZ_Ethernet_Library for IDE1.5.x 소스와 유사하다.

Arduino IDE1.6.x 이하 버전에서만 사용해야 하며, compile-time 에 반드시 chipset 을 선택해야 한다. 아래 코드 참조

W5500 Ethernet Shield v1.0 Webserver

Select device: W5100, W5200 or W5500

// In the W5100.h file(\libraries\Ethernet\utility\w5100.h), uncomment the device(shield) you want to use. #ifndef W5100_H_INCLUDED #define W5100_H_INCLUDED #include <avr/pgmspace.h> #include <SPI.h> typedef uint8_t SOCKET; //#define W5100_ETHERNET_SHIELD //#define W5200_ETHERNET_SHIELD #define W5500_ETHERNET_SHIELD

in Main .ino file

// By default, "WIZ550io_WITH_MACADDRESS" is commented and if you uncomment it, you can use the MAC address stored in the WIZ550io. #if defined(W5500_ETHERNET_SHIELD) //#define WIZ550io_WITH_MACADDRESS // Use assigned MAC address of WIZ550io #include "w5500.h" #endif

가장 기본적인 온도와 습도값을 보여주는 웹서버 기능을 잘 구현한 예제로 초보자가 쉽게 따라할 수 있도록 구성되어 있다.

소스코드는 물론 하드웨어 연결구조 및 설명이 자세히 되어 있다.

W5200 Shield 제품 출시와 함께 만들어서 배포

W5200 Shield 제품을 사용하고 있다면 아직도 유용한 라이브러리

Webserver Example