W5100在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用

摘要：W5100是WIZnet公司最新推出的固件網(wǎng)絡(luò)芯片，它是在W3150A+的基礎(chǔ)上，集成了以太網(wǎng)物理層RTL8201CP核，因此W5100集TCP/IP協(xié)議棧、以太網(wǎng)MAC和PHY為一體。W5100支持TCP，UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPoE，Ethernet等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；支持4個(gè)獨(dú)立的Socket通信，內(nèi)部16K字節(jié)的發(fā)送/接收緩沖區(qū)可快速進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，最大通信速率達(dá)到25Mbps；提供多種總線(xiàn)（兩種并行總線(xiàn)和SPI總線(xiàn)）接口方式，可以很方便地與各種單片機(jī)連接。
關(guān)鍵詞： W5100，TCP/IP協(xié)議，以太網(wǎng)，單片機(jī)

引言

我們?cè)瓉?lái)介紹過(guò)W3150A網(wǎng)絡(luò)芯片，由于W3150A使用時(shí)還必需要在外面接一個(gè)以太網(wǎng)物理層接口器件(RTL8201CP)，增加了使用時(shí)的硬件難度，因此Wiznet公司最新推出了W5100，將TCP/IP協(xié)議棧、以太網(wǎng)的MAC和PHY三種功能集為一體。W5100不僅保留了原來(lái)與MCU接口的并行總線(xiàn)接口，還增加了SPI串行總線(xiàn)接口。

W5100器件的推出，大大簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，使單片機(jī)系統(tǒng)在沒(méi)有操作系統(tǒng)的支持下，真正實(shí)現(xiàn)了單芯片接入Internet的理想。

芯片介紹
W5100有如下特性：
·� 與MCU多種接口選擇，直接總線(xiàn)接口、間接總線(xiàn)接口和SPI總線(xiàn)；
·� 支持硬件TCP/IP協(xié)議： TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet；
·� 支持ADSL連接 (支持PPPOE協(xié)議，帶PAP/CHAP驗(yàn)證)；
·� 支持4個(gè)獨(dú)立的端口（Sockets）連接；
·� 內(nèi)部16K字節(jié)存儲(chǔ)器作TX/RX緩存；
·� 內(nèi)嵌10BaseT/100BaseTX以太網(wǎng)物理層，支持自動(dòng)應(yīng)答（全雙工/半雙工模式）；
·� 支持自動(dòng)極性變換（MDI/MDIX）；
·� 多種指示燈輸出（Tx，Rx，F(xiàn)ull/Duplex，Collision，Link，Speed）；
·      0.18µm CMOS工藝；
·      3.3V工作電壓，I/O口可承受5V電壓；
·      LQFP80無(wú)鉛封裝，符合環(huán)保要求。

W5100的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

典型應(yīng)用

1．網(wǎng)絡(luò)考勤機(jī)/門(mén)禁系統(tǒng)

W5100在網(wǎng)絡(luò)考勤機(jī)/門(mén)禁系統(tǒng)中的應(yīng)用如圖2所示，使用MCS-51單片機(jī)以直接總線(xiàn)方式與W5100接口，組成了一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)功能的考勤機(jī)/門(mén)禁設(shè)備，這種考勤機(jī)/門(mén)禁系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在公司寫(xiě)字樓、商場(chǎng)/超市、住宅小區(qū)等場(chǎng)所的管理。

考慮到考勤機(jī)/門(mén)禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)傳輸速率相對(duì)于其它實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不是很高，因此單片機(jī)可以采用SPI接口與W5100連接。而讀卡器芯片TRH031M也可用使用SPI接口，因此它們可以共用總線(xiàn)，使硬件系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單。[!--empirenews.page--]

2．網(wǎng)絡(luò)電力儀表

W5100應(yīng)用在電力儀表中，可以及時(shí)采集電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在本地/遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集、故障分析判斷。網(wǎng)絡(luò)儀表主要應(yīng)用在發(fā)電廠(chǎng)、變電站、配電站、工廠(chǎng)電力系統(tǒng)等領(lǐng)域，也可以用于居民電量管理。

用W5100實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電力儀表結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3．?dāng)?shù)字電視前端設(shè)備

數(shù)字電視前端設(shè)備種類(lèi)很多，有諸如衛(wèi)星接收機(jī)、數(shù)字編碼器、數(shù)字復(fù)用器、數(shù)字加擾機(jī)及QAM調(diào)制器等等。

W5100可以用在數(shù)字電視前端設(shè)備中，以建立起設(shè)備與控制臺(tái)之間、設(shè)備與設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通道。由于W5100內(nèi)部具有4個(gè)完全獨(dú)立的端口，高速的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)吞吐能力，不僅可以傳輸一般的控制信息，還可以傳輸音視頻信號(hào)。

結(jié)束語(yǔ)

W5100“3合1”的功能可以滿(mǎn)足各種單片機(jī)在沒(méi)有操作系統(tǒng)的支持下接入Internet網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)單、可靠，價(jià)格低廉，已廣泛應(yīng)用于各種安全監(jiān)測(cè)、電力系統(tǒng)的測(cè)量監(jiān)控、音視頻傳輸、遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)阮I(lǐng)域。隨著嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的廣泛應(yīng)用，相信W5100一定會(huì)被更多的工程師所喜歡。深圳市謝氏電子與浩然電子聯(lián)合致力于WIZNET 嵌入式系統(tǒng)在中國(guó)的推廣與應(yīng)用。