单片网络接口芯片W5100的原理与应用

基于FPGA与W5100的网络传输系统【摘要】本文通过分析现场可编程门阵列（FPGA）在数据处理中的优势和W5100固体网络芯片的特点，采用FPGA与W5100相结合的方式，设计一种网络传输系统，使得该系统具有高性能的逻辑功能、信号处理功能和网络传输功能，同时具有硬件结构简单、软件开发简便和可移植性强等特点。

【关键词】FPGA；W5100；以太网；TCP/IP协议1.引言使用现场可编程门阵列（FPGA）器件设计数字电路，不仅可以简化设计过程，而且可以降低整个系统的体积和成本，增加系统的可靠性。

具有工作速度快、设计灵活和可靠性高等优势，其应用领域从原来的通信扩展到消费电子、汽车电子、工业控制、测试测量等广泛的领域，越来越多的系统厂商选择用FPGA来实现最终产品。

[1]在远程工业控制、远程测试测量等应用领域中，通过FPGA测试和处理的数据往往经网络高速传输给其他系统，一种方法是将数据由FPGA发送给由MCU 与网络接口芯片相结合组成的网络传输模块[2][3]，另一种方法采用FPGA的逻辑资源综合网络通信协议，再通过PHY芯片将数据传输到物理层[4]。

前者使得设计复杂，而且网络传输速率相对较低，后者需开发者耗用大量时间和精力开发FPGA软件，并且占用大量FPGA片上逻辑资源，即便如此，可靠性仍需进一步提高。

W5100固体网络芯片将TCP/IP协议栈、以太网的MAC和PHY三种功能集为一体。

具有与MCU接口的并行总线接口，还增加了SPI串行总线接口。

大大简化了硬件电路设计，使系统在没有操作系统的支持下，真正实现了单芯片接入以太网的目的[5]。

本文采用FPGA与W5100固体网络芯片相结合的方式设计网络传输系统，只需采用FPGA对W5100进行简单的逻辑控制，就可实现网络传输功能，该系统即具有FPGA并行高性能的特点，又能使FPGA实现网络传输功能模块的软硬件设计简化，调试方便，可靠性高。

图1 W5100结构框图2.W5100网络接口芯片2.1 总体介绍W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。

单片网络接口芯片W5100的原理与应用
王计元
【期刊名称】《上海电力学院学报》
【年(卷),期】2011(027)002
【摘要】W5100是WIZnet公司推出的一款TCP/IP硬件协议栈的升级产品,是一种多功能的单片网络接口芯片.它除了集成TCP/IP协议栈外,还集成以太网MAC 层和物理层.介绍了W5100芯片的性能特点和内部结构,分析了其软硬件应用设计方法.
【总页数】7页(P153-159)
【作者】王计元
【作者单位】上海电力学院计算机与信息工程学院,上海,200090
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.04
【相关文献】
1.基于SPI总线和W5100的医疗仪器网络接口设计 [J], 刘关德;余学飞
2.单片射频收发芯片TRF6901的原理与应用 [J], 霍修坤
3.单片专用PABX芯片SC11390的原理与应用 [J], 马宗龙;吕亚林
4.基于W5100芯片的网络通信电路设计 [J], 王勇;孙立功;张立文;李娜;刘博;孙孟方
5.74HC595芯片对单片机IO口的扩展原理与应用 [J], 杨恒敏
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W5100单片网络接口芯片简单介绍
W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。

使用W5100可以实现没有操作系统的Internet连接。

W5100与IEEE802.310BASE-T和802.3u100BASE-TX兼容。

W5100内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层（MAC）和物理层（PHY）。

硬件TCP/IP协议栈支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP和PPPoE，这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。

W5100内部还集成有16KB 存储器用于数据传输。

使用W5100不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口编程。

W5100提供3种接口：直接并行总线、间接并行总线和SPI总线。

W5100与MCU接口非常简单，就像访问外部存储器一样。

应用产品W5100可用于多种嵌入式应用产品，包括：
-家用网络设备：机顶盒，PVRs，数字媒体适配器
-串口转以太网：访问控制，LED显示器，无线AP等
-并行转以太网：POS/Mini打印机，复印机
-USB转以太网：存储设备，网络打印机
-GPIO转以太网：家用网络传感器
-安防系统：DVRs,网络照相机，终端机
-工业和楼宇自动化
-医用检测设备
-嵌入式服务器
特点-支持全硬件TCP/IP协议：TCP,UDP,ICMP,IPv4ARP,IGMP,PPPoE,Ethernet
-内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层
-支持自动应答（全双工/半双工模式）。

W5100应用笔记介绍：本篇应用笔记描述了在W5100和W3150A中怎样建立SPI应用。

因为它们二者有着相同的结构。

W5100被当做SPI从机设备，那么你应当将W5100同主机设备连接起来，通常是MCU对于SPI操作来说，在W5100中，SEN端口通常被维持在高电平。

SPI 模式通常使用四根线，分别是SCLK,SCS,MOSI,MISO进行通信。

SCLK: 串行时钟SCS: 从机片选（低电平有效）MOSI:主机输出，从机输入MISO:主机输入，从机输出通常可供选择的名字包括以下几种：SCK,CLK:串行时钟SS,NCS,CS,NSS,STE:从机芯片选择，从机传输使能SDI,DI,SI:串行数据输入SDO,DO,SO:串行数据输出设备操作：W5100由通常作为SPI主机的主控制器发送的一系列指令进行操作。

SPI主机通过由四根信号线构成的SPI总线与W5100进行通信。

SPI协议定义了四种操作。

每一种模式根据SCLK的极性和相位进行区分。

W5100作为SPI从机设备，仅仅支持模式0，在这种模式下，在SCLK的上升沿，数据总是被锁存，在SCLK的下降沿，数据总是输出。

SPI总线可以在一个主机和一个或者多个从机的状态下进行操作。

如果在你的设计中有一个或者多个SPI从设备需要操作，你需要仔细定义W5100的SPI信号。

更多的信息请参考下面多从机SPI 的使用。

单一从机使用：当你的设计中仅仅有一个SPI从机设备使用，仅仅是W5100的时候，请参考下面表格。

因为SPI接口用四根线进行通信，所以将不用的引脚拉向一边。

一些引脚在内部可以下拉，比如地址引脚。

但是我们从电磁干扰的方面考虑，我们建议你把未使用的引脚从外部进行下拉或者上拉。

多SPI从机使用：基本上，多SPI从机使用与单SPI使用是相同的，W5100同其他的SPI从机设备不同的一点是——不管SCS是被维持在高电平还是低电平，在W5100中，MISO 引脚的输出总是被连续不断的驱动。

W5100 数据手册Version 1.1.8谢氏电子2009-03谢氏电子在线技术支持如果你有技术或产品方面的问题，请访问深圳谢氏电子网站：http://www.cise.hk电话：+86-755-88823277传真：+86-755-83343747简介W5100 是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100 以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。

使用W5100 可以实现没有操作系统的Internet 连接。

W5100 与IEEE802.3 10BASE-T 和802.3u 100BASE-TX 兼容。

W5100 内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的TCP/IP 协议栈、以太网介质传输层（MAC） 和物理层（PHY）。

硬件TCP/IP 协议栈支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP 和PPPoE，这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。

W5100 内部还集成有16KB 存储器用于数据传输。

使用W5100 不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口（Socket）编程。

W5100 提供3 种接口：直接并行总线、间接并行总线和SPI 总线。

W5100 与MCU 接口非常简单，就像访问外部存储器一样。

特点：结构图z 支持硬件化TCP/IP 协议：TCP，UDP，ICMP，IPv4 ARP，IGMP，PPPoE ，以太网z 内嵌10BaseT/100BaseTX 以太网物理层z 支持自动通信握手（全双工和半双工）z 支持自动MDI/MDIX，自动校正信号极性z 支持ADSL 连接（支持PPPoE 协议中的PAP/CHAP 认证模式）z 支持4 个独立端口同时运行z 不支持IP 的分片处理z 内部16KB 存储器用于数据发送/接收缓存0.18µm CMOS 工艺3.3V 工作电压，I/O 口可承受5V 电压80 脚LQFP 小型封装z 环保无铅封装z 支持SPI 接口（SPI 模式0）z 多功能LED 信号输出（TX、RX、全双工/半双工、地址冲突、连接、速度等）1. 管脚定义1.1 MCU 接口信号符号 管脚 I/O 说明/RESET 59 I 复置输入，低电平有效低电平初始化或重新初始化W5100低电平持续时间不小于2µs，所有内部寄存器均置为默认状态ADDR[14～0]38，39，40，41，42，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54I 地址总线这些引脚用来选择寄存器或存储器，地址总线内部下拉为低电平DATA[7-0] 19，20，21，22，23，24，25，26I/O 数据总线这些引脚用来读/写W5100 内部寄存或存储器谢氏电子http://www.cise.hk/CS 55 I 片选，低电平有效片选是用于MCU 访问W5100 内部寄存器或存储器，/WR 和/RD 选择数据传输方向/INT 56 O 中断输出，低电平有效当W5100 在端口(Socket)产生连接、断开、接收数据、数据发送完成以及通信超时等条件下，该引脚输出信号以指示MCU 。

W5100在嵌入式系统中实现TCP/IP网络通信的应用成都加联科技有限公司 黎明摘要：W5100是WIZnet公司最新推出的固件网络芯片，它是在W3150A+的基础上，集成了以太网物理层RTL8201CP核，因此W5100集TCP/IP协议栈、以太网MAC和PHY为一体。

W5100支持TCP，UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPoE，Ethernet等网络协议；支持4个独立的Socket通信，内部16K字节的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换，最大通信速率达到25Mbps；提供多种总线（两种并行总线和SPI总线）接口方式，可以很方便地与各种单片机连接。

关键词： W5100，TCP/IP协议，以太网，单片机引言我们原来介绍过W3150A网络芯片，由于W3150A使用时还必需要在外面接一个以太网物理层接口器件(RTL8201CP)，增加了使用时的硬件难度，因此Wiznet公司最新推出了W5100，将TCP/IP协议栈、以太网的MAC和PHY三种功能集为一体。

W5100不仅保留了原来与MCU接口的并行总线接口，还增加了SPI串行总线接口。

W5100器件的推出，大大简化了硬件电路设计，使单片机系统在没有操作系统的支持下，真正实现了单芯片接入Internet的理想。

芯片介绍W5100有如下特性：与MCU多种接口选择，直接总线接口、间接总线接口和SPI总线；支持硬件TCP/IP协议：TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet；支持ADSL连接(支持PPPOE协议，带PAP/CHAP验证)；支持4个独立的端口（Sockets）连接；内部16K字节存储器作TX/RX缓存；内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层，支持自动应答（全双工/半双工模式）；支持自动极性变换（MDI/MDIX）；多种指示灯输出（Tx，Rx，Full/Duplex，Collision，Link，Speed）；0.18µm CMOS工艺；3.3V工作电压，I/O口可承受5V电压；LQFP80无铅封装，符合环保要求。

5100芯片5100芯片是一款由英特尔公司推出的高性能芯片。

它被设计用于数据中心和云计算领域，具有卓越的性能和可靠性。

首先，5100芯片采用了英特尔先进的14纳米工艺制造。

这种工艺使芯片能够集成更多的晶体管，提供更高的计算性能和更低的能耗。

与此同时，14纳米工艺还大大减小了芯片的尺寸，使得芯片可以更紧凑地集成在各种设备中。

其次，5100芯片采用了英特尔最新的处理器架构。

它配备了多个处理器核心，每个核心都能独立执行指令，实现并行计算。

这种设计使得5100芯片在处理多任务和复杂计算时能够更加高效地运行。

此外，该芯片还配备了强大的缓存和内存管理功能，能够更快地访问和处理数据。

5100芯片还支持英特尔超线程技术。

这项技术可以将单个物理核心模拟为两个逻辑核心，从而使芯片能够同时执行多个线程。

这不仅提高了系统的总体处理能力，还能更好地处理高并发的应用程序。

另外，5100芯片还配备了丰富的扩展接口和高速互联技术。

它支持PCIe Gen 3.0总线，可以快速传输数据，以满足高带宽的需求。

同时，5100芯片还支持英特尔QuickAssist技术，提供硬件加速功能，可以加速密集计算和数据压缩任务。

最后，5100芯片拥有强大的安全性能。

它支持英特尔安全保护扩展技术，能够提供硬件级别的安全保护，抵御恶意软件和网络攻击。

此外，该芯片还支持指令级别的内存加密和虚拟化安全技术，确保数据的安全性和隔离性。

综上所述，5100芯片是一款功能强大的芯片，适用于数据中心和云计算领域。

它具有高性能、低能耗、强大的处理能力和丰富的扩展接口，同时还提供了高级的安全保护功能。

5100芯片有望推动数据中心和云计算领域的发展，为用户提供更高效、可靠的计算体验。

W5100学习之功能描述
 W5 1 0 0芯片的推出，大大简化了硬件电路设计，使单片机系统在没有操作系统支持下，真正使单芯片接人I n t e r ac t成为现实。

W5100在以往的网络接口芯片基础上，将T C P/ I P协议栈、以太网MA C和P H Y集成在一块芯片上，大大简化了硬件设计难度。

而且通过内部嵌入硬件协议栈，省去了传统繁琐的以太网协议编写和调试步骤，加快了系统开发速度，因此该芯片应用前景良好。

1.功能描述
 通过设置寄存器和存储器，W5100就可以进行Internet连接。

这一章叙述操作过程。

1.1初始化
 n 基本设置
 对于1100的操作需要设置以下寄存器的参数：。

Wiznet发布固件网络芯片W5100，支持PPPoE协议
Wiznet公司于日前开幕的第十二届国际集成电路研讨会暨展览会(IIC China 2007)深圳站的展会上，展出了其新近推出的固件网络协议芯片W5100。

W5100是其早些时候的W3150A的升级版本，它在W3150A的基础上增加了一个以太网PHY，利用逻辑硬件实现，使系统设计更加简单，紧凑。

目前，很多嵌入式网络芯片是直接通过软件实现的，但是由于网络协议都比较大，写入软件后稳定性欠佳，而且客户时常会有新的需求，这种用软件实现的方式就很难满足频繁更新升级的要求。

因此，一种方式就是将网络协议的处理独立于系统处理器之外，让应用程序与资料的输入/输出分别执行于不同的硬件，来适应多方面的条件。

它将网络协议的处理分成一个由特定处理器执行的控制部分和一个硬件线路部分。

这种方式的优点是具有较短的开发周期与较高的弹性，而其主要的成本则来自于处理器本身的授权费。

Wiznet一级代理商成都加联科技有限公司的刘国辉介绍说：“W5100将10/100Mbps以太网MAC和PHY集成到自动MDIX，具有16KB数据缓冲区，线路传输率可达25Mbps。

此外，它最大的特点是除了支持TCP，ARP，ICMP等硬件协议栈外，还支持PPPoE协议，不需要经过电脑就能直接接入ADSL，实现数据通信。

W5100可以用于要求高通信速率的地方，如机顶盒，数字录像机，以太网络，远程控制等。

”
据了解，目前国内应用还不太多，主要是用于办公室局域网，国外则应用较普遍，多用于机顶盒。

W5100现已开始量产。

W5100使用手册一、 板子尺寸尺寸单位毫米，插针间距2.54毫米。

二、 接线说明3V3--------------3.3伏GND-------------接地RST---------------P1_1SCS---------------P1_0SCLK-------------P1_2MISO-------------P1_3MOSI-------------P1_4以上是51单片机程序接线。

三、 模块的测试接好线后，打开提供的“TCP服务端”程序,修改网络参数设置，让模块的IP设置在你在连接的网络的范围内，程序默认的，网关是192.168.0.1，根据实际修改。

Gateway_IP数组是网关设置，Sub_Mask数组是子码掩网设置，数组Phy_Addr是模块物理地址设置，同一局域网内不能有相同的物理地址。

IP_Addr数组是模块的IP设置，S0_Port数组是端口设置，程序设置默认是5000，S0_DIP数组是目标IP地址设置，在模块工作在UDP或TCP客户端里才用到，S0_DPort数组是目标连接端口设置，在模块工作在UDP或TCP客户端才用到。

修改好上面的参数好，把程序下载到单片机，连接好线，上电后，正常状态，黄灯常亮，绿灯不规则闪烁。

模块跟电脑直接连接采用的是交叉网线，模块跟路由器或交换机，采用的是直通网线。

对于这两个网线的区别，用户自己找资料。

看到以上灯的正常闪烁后，打开WINDOWS的命令窗口，PING模块的地址，下面是连接正常的界面。

打开提供的网络调试助手工具，设置界面如下点击连接，成功后界面如下TCP服务端程序例程提供的测试程序，向模块发送数据，模块会把收到的数据返回给发送方。

程序开始处的Rx_Buffer跟Tx_Buffer数组分别表示发送跟接收到的缓冲数组，一次发送的数据不能超过数组的长度，用户根据需要自己修改。

例如发送1234567890界面如下。

51单⽚机驱动W5100以太⽹接⼝芯⽚51单⽚机驱动W5100以太⽹接⼝芯⽚****************************************************************************** * @file W5100.c* 本⽂件包括5个部分：* 1. W5100初始化* 2. W5100的Socket初始化* 3. Socket连接* 如果Socket设置为TCP服务器模式，则调⽤Socket_Listen()函数,W5100处于侦听状态，直到远程客户端与它连接。

* 如果Socket设置为TCP客户端模式，则调⽤Socket_Connect()函数，* 每调⽤⼀次Socket_Connect(s)函数，产⽣⼀次连接，* 如果连接不成功，则产⽣超时中断，然后可以再调⽤该函数进⾏连接。

* 如果Socket设置为UDP模式,则调⽤Socket_UDP函数* 4. Socket数据接收和发送* 5. W5100中断处理** 置W5100为服务器模式的调⽤过程：W5100_Init()-->Socket_Init(s)-->Socket_Listen(s)，设置过程即完成，等待客户端的连接。

* 置W5100为客户端模式的调⽤过程：W5100_Init()-->Socket_Init(s)-->Socket_Connect(s)，设置过程即完成，并与远程服务器连接。

* 置W5100为UDP模式的调⽤过程：W5100_Init()-->Socket_Init(s)-->Socket_UDP(s)，设置过程即完成，可以与远程主机UDP通信。

** W5100产⽣的连接成功、终⽌连接、接收数据、发送数据、超时等事件，都可以从中断状态中获得。

****************************************************************************** */#include"W5100.h" /* 定义W5100的寄存器地址、状态*/#include"REG51.h"typedef unsigned char SOCKET;sbit SPI_CS= P1^0;sbit SPI_SCK= P1^1;sbit SPI_SO= P1^2;sbit SPI_SI= P1^3;sbit SPI_EN= P1^4;sbit KEY= P1^5;/* 端⼝数据缓冲区*/unsigned char Rx_Buffer[20]; /* 端⼝接收数据缓冲区*/unsigned char Tx_Buffer[20]; /* 端⼝发送数据缓冲区*//* ⽹络参数寄存器*/unsigned char Gateway_IP[4]={192,168,2,254}; /* Gateway IP Address */unsigned char Sub_Mask[4]={255,255,255,0}; /* Subnet Mask */unsigned char Phy_Addr[6]={0x00,0x08,0xDC,0x01,0x02,0x03}; /* Physical Address */ unsigned char IP_Addr[4]= {192,168,2,1}; /* Loacal IP Address */unsigned char S0_Port[2]={0x13,0x88}; /* Socket0 Port number 5000 */unsigned char S0_DIP[4]={192,168,2,43}; /* Socket0 Destination IP Address */ unsigned char S0_DPort[2]={0x13,0x88}; /* Socket0 Destination Port number 5000*/ unsigned char S0_State=0; /* Socket0 state recorder */unsigned char S0_Data; /* Socket0 receive data and transmit OK */unsigned char W5100_Interrupt;/* UDP Destionation IP address and Port number */unsigned char UDP_DIPR[4];unsigned char UDP_DPORT[2];void Delay(unsigned int x){unsigned int i;for(i=0;iSPI_EN=1;}}unsigned char SPI_ReadByte(void){unsigned char i,rByte=0;for(i=0;i<8;i++){rByte<<=1;rByte|=SPI_SO;SPI_SCK=0;Delay(10);SPI_SCK=1;SPI_SCK=0;}return rByte;}void SPI_SendByte(unsigned char dt){unsigned char i;for(i=0;i<8;i++){if((dt<{SPI_SI=1;}else{SPI_SI=0;}SPI_SCK=0;Delay(10);SPI_SCK=1;SPI_SCK=0;}}unsigned char Read_W5100(unsigned short addr){unsigned char i;/* 置W5100的CS为低电平*/SPI_CS=0;/* 发送读命令*/SPI_SendByte(0x0f);/* 发送地址*/SPI_SendByte(addr/256);SPI_SendByte(addr);/* 读取数据*/i=SPI_ReadByte();/* 置W5100的CS为⾼电平*/SPI_CS=1;return i;}void Write_W5100(unsigned short addr, unsigned char dat) {/* 置W5100的CS为低电平*/SPI_CS=0;Delay(100);/* 发送写命令*/SPI_SendByte(0xf0);/* 发送地址*/SPI_SendByte(addr/256);SPI_SendByte(addr);/* 写⼊数据*/SPI_SendByte(dat);Delay(100);/* 置W5100的CS为⾼电平*/SPI_CS=1;}void W5100_Init(void){unsigned char i;SPI_EN=1;SPI_SCK=0;SPI_CS=1;SPI_SO=1;Write_W5100(W5100_MODE,MODE_RST); /*软复位W5100*/ Delay(100);///Write_W5100(W5100_MODE,0); /*软复位W5100*/Delay(100); /*延时100ms，⾃⼰定义该函数*//*设置⽹关(Gateway)的IP地址，4字节*//*使⽤⽹关可以使通信突破⼦⽹的局限，通过⽹关可以访问到其它⼦⽹或进⼊Internet*/ for(i=0;i<4;i++)Write_W5100(W5100_GAR+i,Gateway_IP); /*Gateway_IP为4字节unsigned char数组,⾃⼰定义*/for(i=0;i<4;i++)Gateway_IP=Read_W5100(W5100_GAR+i);/*设置⼦⽹掩码(MASK)值，4字节。

关于W5100的一些调试经验:
●UDP接收时会硬件自动封装远端主机的IP和端口号和数据长度总共8字节做成一个帧头储存到输入buff里,而TCP则没有这种功能
●使用不同的网络调试助手可能会观察到不同的结果,有时并不是W5100的问题,而是网络调试助手的问题
●注意W5100在服务器模式下是不能设置远端IP和port的●W5100在输入模式下,虽然默认输入缓冲是2k,但实际上只有1460字节(默认分片长度，你可以设置),当输入的数据超过1460字节时,W5100触发一个接收中断并重新覆盖那1460个字节;当输入的数据少于1460字节时,W5100同样会触发一个接收中断；这种中断类似于STM32的串口空闲中断,也就是检测输入缓存是否空闲,一闲了就中断.
●W5100发热很严重
●W5100工作在TCP模式下时,不要一开始就设为client或server模式,因为这样很可能导致W5100错误地以为已经连接上了,而实际上根本没连接,这应该是w5100的一个bug
应该在之后的while大循环里检测连接,而且检测要有一定时间间隔!像这样
还有一个要注意的,如上图,调用W5100_Socket_Connect(0);以后还得延迟一下才能发送数据!另外，如果是在UDP模式下，UDP主机应该每隔一定时间就往外发一个心跳报文（UDP是无连接的，两个机子并不知道彼此连上没有），UDP从机在收到心跳包文后有利于建立连接
附:W5100的中断函数。

W5100S使用FSMC总线方式解析W5100S介绍W5100S 是一款多功能的单芯片网络接口芯片，内部集成全硬件的TCP/IP协议栈，以太网MAC和10Base-T/100Base-TX以太网控制器。

主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中使用W5100S，用户MCU可以方便的处理IPv4，TCP，UDP，ICMP，IGMP，ARP，PPPoE等各种TCP/IP协议。

W5100S分别拥有8KB的发送缓存和接收缓存，可以最大限度地减少MCU的开销。

主机还可以同时使用W5100S的4个独立的硬件SOCKETs，并基于每个硬件SOCKET开发独立的互联网应用。

W5100S支持SPI接口和并行系统总线接口。

它还提供低功耗/低热量设计，WOL （Wake On LAN），以太网PHY掉电模式等。

W5100S是基于W5100改进的低成本网络接口芯片。

W5100使用的任何固件及程序都可以直接在W5100S上使用，无需任何修改。

此外，W5100S采用48引脚LQFP和QFN无铅封装，明显小于W5100的80引脚封装，方便产品小型化W5100S总线方式W5100S连接的MCU型号是STM32F103VCT6。

（以下简称为STM32）STM32与W5100S采用间接总线的通信方式。

并行接口通过下表中的寄存器访问通用寄存器/SOCKET寄存器，TX/RX数据缓冲区，并支持多字节数据的顺序读写。

并行总线数据写入，多字节数据写入时序，如下图所示：图间接模式连续写入并行总线数据读取，多字节数据读取时序，如下图所示：图间接模式连续读取FSMC简介FSMC包含四个主要模块：●AHB接口(包含FSMC配置寄存器)●NOR闪存和PSRAM控制器●NAND闪存和PC卡控制器●外部设备接口W5100S如何使用FSMC总线STM32的FSMC支持数据与地址线复用或非复用两种模式：1、非复用模式：16位数据线及26位地址线分开使用。

W5100 是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100Mbps 以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。

使用W5100 可以实现没有操作系统的Internet 连接。

W5100与IEEE802.3 10BASE-T和802.3u 100BASE-TX兼容。

W5100 内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的TCP/IP 协议栈、以太网介质传输层（MAC）和物理层（PHY）。

全硬件TCP/IP协议栈支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP 和PPPoE，这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。

W5100 内部还集成有16KB 存储器用于数据传输。

使用W5100不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口编程。

W5100提供3种接口：直接并行总线、间接并行总线和SPI总线。

W5100与MCU接口非常简单，就像访问外部存储器一样。

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特性：l 与MCU多种接口选择：直接总线接口、间接总线接口和SPI总线；l 支持硬件TCP/IP协议：TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet；I 可选择1：1 YL18-2050S YT37-1107S,YL2J011D,YL2J201A网络变压器l 支持ADSL连接(支持PPPOE协议，带PAP/CHAP验证)；l 支持4个独立的端口（sockets）同时连接；l 内部16K字节存储器作TX/RX缓存；l 内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层，支持自动应答（全双工/半双工模式）；l 支持自动极性变换（MDI/MDIX）；l 多种指示灯输出（Tx，Rx，Full/Duplex，Collision，Link，Speed）；l 0.18μm CMOS工艺；l 3.3V工作电压，I/O口可承受5V电压；l LQFP80无铅封装，符合环保要求；l 工作温度：-45 ~ 80℃工业级。

单片网络接口芯片W5100的原理与应用W5100是一种单片以太网控制器，它支持10/100Mbps以太网传输速度，并且集成了TCP/IP协议栈。

这种芯片被广泛应用于嵌入式以太网应用中，包括IoT设备、网关、传感器、自动化设备等。

W5100的工作原理是将数据包从以太网物理层转换成网络层的数据包，然后在协议栈中处理数据包，最终将它们传输到应用层。

使用W5100时，可以直接连接到以太网，并使用通信接口进行通信。

W5100芯片具有许多应用，例如：①IoT设备-使用W5100将IoT设备连接到互联网，并使用TCP/IP协议进行远程监测和控制。

②网关-使用W5100将不同的网络连接到一起，如：以太网、Wi-Fi、电视线、同轴电缆等，以便在室内和室外传输数据。

③传感器-使用W5100将传感器连接到以太网，并将数据传输到云中进行分析和处理。

④智能家居系统-使用W5100将家庭设备连接到互联网，并使用TCP/IP协议进行远程监测和控制。

W5100芯片具有许多优点，在嵌入式应用中体现得淋漓尽致。

首先，它具有低成本、高性能、可靠性高等特点。

其次，它可以使用标准的API进行编程，易于开发，且有广泛的开发人员社区支持。

第三，它可以同时处理几个连接，支持多通道数据传输，因此使得并发连接成为可能。

此外，它还支持硬件加速和流控制，可以在高负荷情况下保持网络性能的稳定。

总体来说，W5100芯片是嵌入式以太网应用的理想选择。

其高性能、低成本、易于使用和广泛的应用范围使得它在IoT、直播、视频会议和其他嵌入式应用中得到了广泛的应用。