高性能以太网芯片W5500 用户手册 V1.0(三)

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W5500是WIZnet最新推出的一款高性能以太网芯片,发扬了早期芯片W5100 & W5200的所有主要特征。全功能10/100以太网MAC&PHY,全硬件TCP/IP协议处理,8个独立socket,32KB RAM缓存。新的W5500独特处包括一个更快、多功能的SPI接口(80 MHz),主控芯片灵活地利用W5500缓存处理通用的数据,片上RAM比较小的低成本单片机也同样可以。

那么,今天给大家继续介绍W5500用户手册的最后一部分。

 

4.2       Socket 端口寄存器

 Sn3_MR (Socket n模式寄存器) [R/W] [0x0000] [0x00]

该寄存器用于配置所有 SOCKET 的选项或协议类型

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表格 12 Sn_MR 描述

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3n Socket 编号(01234567.n  设置了 SNUM[2:0]控制位集

n is Socket number (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). n is set ‘SNUM[2:0]’ in Control Bits sets.

Sn_CR (Socket n 配置寄存器) [R/W] [0x0001] [0x00]

该寄存器用于设置 Socket n 的配置命令如 OPEN、CLOSE、CONNECT、LISTEN、END 和 RECEIVE。经 W5500 识别这一命令后,Sn_CR 寄存器会自动清零为 0x00。尽管 Sn_CR 被清零为 0x00,但命令仍在处理中。为了验证该命令是否完成,请检查 Sn_IR 或 Sn_SR 寄存器。

表格 13 Sn_CR 描述

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Sn_IR (Socket n 中断寄存器) [R] [0x0002] [0x00]

Sn_IR 寄 存器用于提供给 Socket n 中断类型信息, 如建立(Establishment)、 终止

(Termination)、接收数据(Receiving data)和超时(Timeout)。当触发一个中断即 Sn_IMR

的对应位是’1’的时候,Sn_IR 的对应位也将会变成‘1’。 如果想把 Sn_IR 位清零的话,主机应该将该位置‘1’。

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表格 14 Sn_IR 描述

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Sn_SR (Socket n 状态寄存器) [R] [0x0003] [0x00]

Sn_SR 指示了 Socket n 的状态,并根据 Sn_CR 或者一些 TCP 模式下的特殊控制包,

如 SYN,FIN 包而改变。

表格 15 Sn_SR 状态描述

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下表显示了 Socket n 状态改变时的临时状态。

表格 16 Sn_SR 临时状态描述

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Sn_PORT (Socket n 源端口寄存器) [R/W] [0x0004-0x0005] [0x0000]

该寄存器配置了 Socket n 的源端口号。当 Socket n 工作在 TCP 或 UDP 模式下,该寄

存器生效。注意:必须在 OPEN 命令生效前,完成对该寄存器的设置。 例) 如 SOCKET 0 的端口=5000(0x1388),配置应如下,

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Sn_DHAR (Socket n 目的 MAC 地址寄存器) [R/W] [0x0006-0x000B] [0xFFFFFFFFFFFF]

Sn_DHAR 寄存器指示的为:UDP 模式下,使用 Send_MAC 配置命令,配置 Socket n

的目标主机 MAC 地址;或者 CONNECT/SEND 配置命令,ARP 过程获取到的 MAC 地址。

) 如 Socket 0 的目标 MAC 地址 = 08.DC.00.01.02.10,配置应如下,

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Sn_DIPR (Socket 目标 IP 地址寄存器) [R/W] [0x000C-0x000F] [0x00000000]

Sn_DIPR 配置或指示的为 Socket n 的目标主机 IP 地址,在 TCP/UDP 模式下生效。

在 TCP 客户端模式下,在 CONNECT 配置命令前,该寄存器设置了 TCP 服务器的 IP

地址。

在 TCP 服务器模式下,他显示了在成功建立连接后,TCP 客户端的 IP 地址;

在 UDP 模式下,他配置了对方主机的 IP 地址以供 SEND 或 SEND_MAC 配置命令后接 收 UDP 包。

例) 如 Socket 0 的目标 IP 地址= 192.168.0.11, 配置应如下,

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Sn_DPORT (Socket n 目标端口寄存器) [R/W] [0x0010-0x0011] [0x00]

Sn_DPORT 配置或指示了 Socket n 的目标主机端口号,在 TCP/UDP 模式下生效。

在 TCP 客户端模式下,在 CONNET 配置命令前,该寄存器配置了 TCP Server 监听的 端口号。

在 TCP 服务器模式下,他显示了在成功建立连接后,TCP 客户端的端口号;

在 UDP 模式下,他配置了对方主机的端口号以供 SEND 或 SEND_MAC 配置命令后接收

UDP 包。

) 如 Socket 0 的目标端口号 = 5000(0x1388) ,配置应如下,

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Sn_MSSR (Socket n-th 最大分段寄存器) [R/W] [0x0012-0x0013] [0x0000]

该寄存器配置或显示了 Socket n 的最大传输单元 MTU(Maximum Transfer Unit)。

在 TCP/UDP 模式下,默认该寄存器设定的最大传输单元生效。

然而,在 PPPoE 模式下(MR[PPPoE] = ‘1’),该寄存器将取决于 PPPoE 的最大传输单元。

表格 17 Sn_MSSR 描述

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当 Socket n 处于 MACRAW 模式时,由于 MTU 不在内部处理,默认的 MTU 将会生效,

因此,当传输的数据比默认的 MTU 大时,主机需要手动的将数据划分成默认 MTU 大小 单元进行传输。

当 Socket n 处于 TCP/UDP 模式,而传输的数据比 MTU 大时,数据将会被自动的划分 成默认 MTU 单元大小传输。

在 UDP 模式下,由于不像 TCP 模式那样涉及到一些连接过程,所以使用了 MTU 配置。 当不同大小的 MTU 数据传输给对方是时,可能会收到 ICMP 包(MTU 分片)。这样的话 IR(FMTU)置‘1’,对方的信息如 MTU 大小以及 IP 地址将分别由 FMTUR 和 UIPR 指定。 如果 IR[MTU] = ‘1’,用户不能发送数据到对方。如果要重新恢复与对方的通讯,可以按 照以下操作:

1.  通过 CLOSED 配置命令关闭 Socket。

2.  设置 Sn_MSS 指定 FMTUR 中的 MTU。

3.  通过 OPEN 配置命令打开 Socket n。

4.  重新与对方通信

例) 如 Socket 0 的 MSS = 1460(0x05B4) , 配置应如下,

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Sn_TOS (Socket IP 服务类型寄存器) [R/W] [0x0015] [0x00]

该寄存器设置在 IP 层里 IP header 的 TOS(Type of Service – 服务类型) 字段。它应在执 行 OPEN 命令之前设置。请参考 http://www.iana.org/assignments/ip-parameters.

Sn_TTL (Socket IP 生存时间寄存器) [R/W] [0x0016] [0x80]

该寄存器设置在 IP 层里 IP 头的 TTL(Time-To-Live – 生存时间) 字段。它应在执行

OPEN 命令之前设置。请参考 Uhttp://www.iana.org/assignments/ip-parametersU . Sn_RXBUF_SIZE (Socket n 接收缓存大小寄存器 – Socket n RX Buffer Size Register) [R/W] [0x001E] [0x02]

Sn_RXBUF_SIZE 配置了 Socket n 的接收缓存大小。Socket n 接收缓存区大小可以配置 为 1,2,4,8 和 16Kbytes。如果配置为其他大小,则 W5500 不能正常的从对方主机接 收数据。

即使  Socket  n  的 接收 缓存 大 小初始 默认为  2Kbytes 。 用户仍 然可 以 使用 Sn_RXBUF_SIZE 重新定义。但是所有 Socket 接收缓存(Sn_RXBUF_SIZE)的总大小不能 超过 16Kbytes。否则,将会使得接收异常。

当 所 有 的  Sn_RXBUF_SIZE 配 置 完 成 后 , 就 会 按 照  Socket 0  到  7  的 顺 序 依 次 将

16Kbytes 的接收内存分配给各个 Socket 作为接收缓存使用。

不论 Socket n 的接收缓存配置的大小如何,都可以被 16 位的偏移地址寻址找到。(寻 址范围:0x0000 到 0xFFFF)

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) Socket 0 RX Buffer Size = 8KB

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Sn_TXBUF_SIZE (Socket n 发送缓存大小寄存器) [R/W] [0x001F] [0x02]

Sn_TXBUF_SIZE 配置了 Socket n 的发送缓存大小。Socket n 发送缓存区大小可 以配置为 1,2,4,8 和 16Kbytes。如果配置为其他大小,则 W5500 不能正常给对 方主机发送数据。

即使  Socket  n  的 发送 缓 存 大小 初始默 认 为  2Kbytes 。用 户 仍然 可以使用 Sn_RXBUF_SIZE 重新定义。但是所有 Socket 发送缓存的总大小不能超过 16Kbytes。 否则,将会使得发送异常。

当所有的 Sn_TXBUF_SIZE 配置完成后,就会按照 Socket 0 到 7 的顺序依次将

16Kbytes 的发送内存分配给各个 Socket 作为发送缓存使用。

不论 Socket n 的接发送存配置的大小如何,都可以被 16 位的偏移地址寻址找到。

(寻址范围:0x0000 到 0xFFFF)

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例) Socket 0 TX Buffer Size = 4KB

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Sn_TX_FSR (Socket n 空闲发送缓存寄存器) [R] [0x0020-0x0021] [0x0800]

Sn_TX_FSR 显 示了 Socket n 发送缓 存的 空闲空 间 大小。 该寄存 器初 始化 配 置为 Sn_TXBUF_SIZE 大小。当传输数据比 Sn_TX_FSR 大时,将不能保存到 Socket n 的发送 缓存中。因为多出来的数据会覆盖之前未传输完成的数据。因此在向 Socket n 发送缓 保存数据之前,需要先检查一下数据大小是否等于或小于其剩余空间,然后再保存数据 到发送缓存并通过 SEND/SEND_MAC 配置命令发送。如果数据比检查到的剩余空间大, 需要将数据划分成小于或等于剩余空间的大小之后,再保存数据到 Socket n 发送缓存。

如果 Sn_MR(P[3:0])不是 TCP 模式(‘0001’),W5500 将计算发送写指针(Sn_TX_WR)和

Socket n 发送读指针之间的空间,并自动将数据划分成相应大小。

如果 Sn_MR(P[3:0])是 TCP 模式(‘0001’),W5500 将计算发送写指针(Sn_TX_WR)与内 部 ACK 指针(指示已经从连接对方接收数据的节点位置)之间的空间。

例) 如 2048(0x0800) 在 S0_TX_FSR 时,

例) In case of 2048(0x0800) in S0_TX_FSR,

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Sn_TX_RD (Socket n 发送读指针寄存器) [R] [0x0022-0x0023] [0x0000]

Sn_TX_RD 寄存器可以通过 OPEN 配置命令进行初始化。然而,如果 Sn_MR(P[3:0])是

TCP 模式(‘0001’),该寄存器将会在 TCP 连接期间,重新进行初始化。 该寄存器初始化之后,会根据 SEND 配置命令自增。SEND 配置命令传输的是 Socket n

发送缓存中,当前 Sn_TX_RD 到 Sn_TX_WR 之间保存的数据。在传输完保存的数据之后,

SEND 配置命令会使得 Sn_TX_RD 等于 Sn_TX_WR。当 Sn_TX_RD 增加的值超出最大值

0xFFFF(大于 0x10000 并产生进位),Sn_TX_RD 会忽略进位,仅使用低 16 位的值。

Sn_TX_WR (Socket n 发送写指针寄存器) [R/W] [0x0024-0x0025] [0x0000]

Sn_TX_WD 寄存器可以通过 OPEN 配置命令进行初始化。然而,如果 Sn_MR(P[3:0])是

TCP 模式(‘0001’),该寄存器将会在 TCP 连接期间,重新进行初始化。 该寄存器需要读取或更新如下。

1.  读取发送缓存中将要保存传输数据的首地址。

2.  从 Socket n 的发送缓存对应的首地址开始,保存需要传输的数据;

3.  在保存完传输数据之后,将 Sn_TX_WR 的值增加到传输数据大小。如果增加后, 超过最大值 0xFFFF(比 0x10000 大且产生进位),那么将自动忽略进位,并自动 更新为低 16 位的值。

4.  通过使用 SEND 命令发送保存在 Socket n 发送缓存中的数据。

Sn_RX_RSR (Socket n 空闲接收缓存寄存器) [R] [0x0026-0x0027] [0x0000]

Sn_RX_RSR 显示了 Socket n 接收缓存中已接收和保存的数据大小。

Sn_RX_RSR 不会超过 n_RXBUF_SIZE 大小,且计算的为 Socket n 接收写指针(Sn_RX_WR)

和 Socket n 接收读指针之间的空间大小。 例) 2048(0x0800) S0_RX_RSR 时,

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Sn_RX_RD (Socket n 接收读指针寄存器) [R/W] [0x0028-0x0029] [0x0000]

Sn_RX_RD 寄存器可以通过 OPEN 配置命令进行初始化。请确保该寄存器按照以下步 骤读取并更新:

1.  读取保存在接收缓存中数据的首地址;

2.  从保存在 Socket n 接收缓存中数据的首地址开始读取数据;

3.  在读取完毕接收数据,将 Sn_RX_RD 的值更新为所读数据大小。如果增加后的值 超过最大值 0xFFFF,即超过 0x10000 并产生进位,将会忽略进位,只取低 16 位 值。

4.  在接收到 RECV 命令后,将更新后的 Sn_RX_RD 值告知 W5500.

) 2048(0x0800) S0_RX_RD 时,

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Sn_RX_WR (Socket n 接收写指针寄存器) [R] [0x002A-0x002B] [0x0000]

Sn_RX_WR 寄存器可以通过 OPEN 配置命令进行初始化。并且随着数据接收自动增加。 如果 Sn_RX_WR 的值增长到超过最大值 0xFFFF(即超过 0x10000 并产生进位),那么

将自动忽略进位,并自动更新为低 16 位的值。 例) 如 2048(0x0800) 在 S0_RX_WR 时,

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Sn_IMR (Socket n 中断屏蔽寄存器) [R/W] [0x002C] [0xFF]

Sn_IMR 负责屏蔽 Socket n 的中断。每一位都对应了 Sn_IR 寄存器的相应位。Socket n 的中断触发并且 Sn_IMR 的对应位为‘1’时,Sn_IR 的对应位变为‘1’。如果 Sn_IMR 和 Sn_IR 的对应位均为‘1’且 IR 寄存器的相应为‘1’,INTn 引脚便会拉低并使主机 产生中断。

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表格 18 Sn_IMR 描述

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Sn_FRAG (Socket n 分段寄存器) [R/W] [0x002D-0x002E] [0x4000]

它设置了 IP 层中 IP 报头的分段字段。 例) Sn_FRAG0 = 0x4000 (不要分段)

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Sn_KPALVTR (Socket 在线时间寄存器) [R/W] [0x002F] [0x00]

Sn_KPALVTR 配置了 SOCKET n 的‘KEEP ALIVE(KA)’在线验证心跳包传输时间。他只在

TCP 模式下生效,在其他模式下将会被忽略。单位时间为 5 秒。

KA 包会在 Sn_SR 变为 SOCK_ESTABLISHED 且与对方至少进行过一次收或发的通讯后 进行传输。如果‘Sn_KPALVTR > 0’,W5500 在一定时间周期会自动传输 KA 包以检查 TCP 的连接状态(自动在线验证)。如果‘Sn_KPALVTR = 0’,将不会启动自动在线验 证,主机可以通过 SEND_KEEP 配置命令发送 KA 包(手动在线验证)。在‘Sn_KPALVTR

> 0’时,将会无视手动在线验证。

例)Sn_KPALVTR = 10(会每 50 秒自动发送一次在线验证包)

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5          电气规范

5.1       绝对最大额定值

                                       表格 19 绝对最大额定值

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*备注:设备加载超过‘绝对最大额定值’时,可能造成永久性损坏。

5.2       绝对最大额定值 (电气灵敏度)

静电释放

表格 20 ESD

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静态锁定

                                                 表格 21 静态锁定

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5.3       直流特性

                                                       表格 22 直流特性

5.4       功耗

(测试环境: VDD=3.3V, AVDD=3.3V, Ta = 25°C)

表格 23 功耗

5.5       交流特性 

5.5.1     复位时钟

图 22 复位时钟

表格 24 复位时钟

5.5.2     唤醒时间

整流器的唤醒时间为:10us

5.5.3     晶体特性

表格 25 晶体特性

5.5.4     SPI 时钟

图 23 SPI 时钟

表格 26 SPI 时钟

4  理论值速度

即使理论设定值速率为 80MHz,但是高速信号在受电磁串扰和长信号线的影响下可能会失真。目前实测具

有稳定波形的速率,至少能够保证为 33.3MHz.

详情参考 SPI 应用笔记,里面展示了 WIZnet 的测试环境及结果。

5.5.5     变压器特性

表格 27 变压器特性

图 24 变压器类型

5.5.6     极性变换 MDIX

W5500 不支持自动极性变换功能。 因此,用户需要使用直连线与交换机或路由器连接,使用交叉线与终端设备(如服务器,工作站 或其他 W5500)相连。 然而,用户可以使用任何一种类型的网线与具有自动极性变换的其他设备相连。对应接口会自动 纠正不正确的布线。

6   封装描述

图 25 封装描述

注意:1.    以上尺寸不包括模具突出部分;

2.    ( )代表仅供参考;

3.    [ ]基于组装质量

4.    单位:mm

感谢阅读!

W5500相关文章参考:

高性能以太网芯片W5500 用户手册 V1.0(一)

高性能以太网芯片W5500 用户手册 V1.0(二)

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