1、By:liu guo qing目錄1引言51.1編寫目的51.2定義51.3參考資料52W5300控制器的實現流程62.1實現流程圖62.2流程簡要說明63流程控制73.1W5300 RESET73.2W5300初始化73.2.1數據位寬設置73.2.2主機接口模式和時序設置73.2.3host主機中斷設置93.2.4基本網絡信息設置103.2.5重新發送參數設置113.2.6SOCKETn 的內部TX/RX 存儲器空間分配設置113.3數據通信123.3.1SOCKET初始化133.3.2SOCKET建鏈153.3.3SOCKET數據通信183.3.4SOCKET關閉194邏輯實現方案194

2、.1邏輯架構194.2接口控制模塊204.2.1讀時序實現204.2.2寫時序實現214.2.3實現狀態機224.2.4接口定義234.3主控制模塊234.3.1實現狀態機234.3.2接口定義244.4初始化配置模塊244.4.1實現狀態機244.4.2接口定義254.5SOCKET驅動模塊254.5.1實現狀態機254.5.2接口定義265性能指標265.1支持SOCKET數以及協議265.2網絡延時265.3傳輸帶寬266使用指南276.1接口說明276.2配置參數說明296.3關鍵時序296.4狀態寄存器291 引言1.1 編寫目的1.2 定義1.3 參考資料Ø High-p

3、erformance_Internet_Connectivity_Solution_W5300_V1.2.3Ø W5300中文用戶數據手冊_V1.2.22 W5300控制器的實現流程本W5300控制器在16位數據的直接模式地址方式的基礎上實現。2.1 實現流程圖2.2 流程簡要說明1. W5300 reset：W5300工作之前，需要對其進行復位，復位低電平有效，并且至少保持2us（W5300不支持上電復位，必須通過/reset接口對其進行復位）。2. Wait for at least 10ms：W5300復位后，需要等待至少10ms使得W500內部鎖相環穩定后，才能進行W5300

4、初始化操作。3. W5300 initialization：初始化W5300就是將相應的參數按照寫時序要求寫入寄存器。初始化分為3個步驟：1) 主機接口配置：設置主機接口模式和時序，設置數據位寬，設置主機中斷。2) 設置網絡信息：設置數據通信的基本信息（SHAR、GAS、SBUS和SIPR）；設置重新發送的時間間隔和重發次數。3) 內部TX/RX存儲器分配：定義內部TX/RX存儲器大小及SOCKTEn的TX/RX存儲器大小。4. Data communicate：對使用的COCKETn初始化，進行發送、接收數據及相關配置。3 流程控制3.1 W5300 RESET通過W5300芯片的/RESE

5、T接口對芯片進行復位，低電平有效。RESET信號低電平至少持續2us ，為了使鎖相環邏輯穩定，復位信號恢復高電平后至少等待10ms，見圖3.1-1。W5300不支持上電復位。因此必須由外部系統給出復位信號。在復位信號有效的2us期間，需要對BIT16EN接口進行配置。BIT16EN為 16/8 位數據位選擇，它確定W5300的數據位的寬度：高電平選擇16位數據位，低電平選擇8位數據位。在復位期間，它被鎖存在模式寄存器（MR）的第15位，復位后它的改變不會產生影響。即數據位的寬度在復位后不會發生改變。圖3.1-1 W5300復位初始化3.2 W5300初始化3.2.1 數據位寬設置數據位寬的設置

6、可參見3.1節，根據實際使用，BIT16EN接口信號可以始終配置為1。3.2.2 主機接口模式和時序設置主機的接口模式和時序設置即為對W5300的模式（MR）寄存器進行配置：Ø MR寄存器地址：0x000Ø MR基礎器配置值：0xB800下表3.2.2-1為MR寄存器的配置說明：表3.2.2-1 MR寄存器位符號說明MR15DBW數據總線寬度 0 ：8 位數據總線寬度 1 ：16位數據總線寬度 在W5300復位期間，這個值由BIT16EN引腳的電平確定。復位后，這個值不改變 。MR14MPFMAC層終止數據報文 0 ：正常報文 1 ：終止報文 當從路由器或交換機收到終止報文

7、時，該位置1 。當設置為1 時，將停止數據傳輸，直到該位為0MR13WDF2寫數據訪問時間 當寫數據操作時，/CS為低電平后，W5300在WDF×PLL_CLK時間后取寫入的數據，如果主機寫操作在WDF×PLL_CLK完成（/CS 恢復為高電平），寫入的數據在/CS為高電平時取走MR12WDF1MR11WDF0MR10RDH讀數據保持時間 0 ：沒有數據保持時間 1 ：數據保持時間為2×PLL_CLK 在主機進行讀操作時，當主機的讀操作完成（/CS 恢復高電平）后，W5300在2×PLL_CLK時間之內保持讀取的數據。在這種情況下，注意數據總線上的數據沖

8、突MR9-保留MR8FSFIFO交換 0 ：禁止交換 1 ：允許交換 它用于高字節和低字節的交換。W5300的字節一般采用大端模式。如果主機系統采用小端模式，那么將該位置1 ，將Sn_TX_FIFOR 和Sn_RX_FIFOR 的字節順序交換，使用效果與小端模式相同MR7RST軟件復位 該位置1 ，對W5300軟件復位。復位結束后自動清0 MR6-保留MR5MT存儲器測試 0 ：禁止內部RX/TX 存儲器測試 1 ：允許內部存儲器測試 一般來講，W5300內部TX存儲器支持主機通過Sn_TX_FIFOR寄存器的寫操作，而內部RX存儲器只支持主機通過Sn_RX_FIFOR 寄存器的讀操作。如果該

9、位置1，內部RX/TX 存儲器同時支出通過Sn_TX_FIFOR和Sn_RX_FIFOR 的讀寫操作，從而校驗內部TX/RX 存儲器。測試W5300內部TX/RX 完成后，需要對系統重新復位或關閉端口。MR4PBPing 功能阻止模式 0 ：允許Ping 1 ：禁止Ping 自動Ping應答支持最多119 個字節。Ping功能阻止模式還需要考慮Sn_MR和Sn_PROTOR的設置。MR3PPPoEPPPoE模式 0 ：禁止PPPoE模式 1 ：啟動PPPoE模式MR2DBS數據總線交換 0 ：禁止交換 1 ：允許交換 DBS位只交換Sn_TX_FIFOR/Sn_RX_FIFOR的高字節和低字節

10、。然而該位交換所有寄存器的高字節和低字節，包括Sn_TX_FIFOR/ Sn_RX_FIFOR 寄存器。該位只有DBW為1時有效。MR1-保留MR0IND間接總線模式 0 ：直接總線模式 1 ：間接總線模式 它設置W5300與主機的接口模式3.2.3 host主機中斷設置主機中斷設置即為對中斷屏蔽寄存器進行配置，它配置W5300的中斷并報告給主機。IMR 的每一個中斷屏蔽位對應IR的每一個中斷位。當IR的任何一個位為1且相應的IMR 位也為1時，將向主機產生中斷（/INT 輸出低電平）。如果相應的IMR位為0，將不產生中斷（/INT 保持高電平），即使IR位為1。Ø IMR寄存器地址

11、：0x004Ø IMR基礎器配置值：0x80FF下表2.2.3-1為IR寄存器的位說明，可以根據IR寄存器對IMR寄存器進行配置：表3.2.3-1 IR寄存器位符號說明IR15IPCFIP 沖突 當IP 地址產生沖突時，該位置1時（當接收到ARP請求數據包的IP 地址與W5300本機IP地址相同）。當它置1時，網絡中的另外一個設備使用了相同的IP 地址，將造成通信錯誤。因此需要盡快采取措施解決這個問題。IR14DPUR目標端口無法到達 當收到ICMP （目的端口無法到達）數據包時，該位置1 。該中斷用于UDP協議傳輸。IR13PPPTPPPoE中止 在PPPoE模式，當與服務器連接關

12、閉時，該位置1。IR12FMTU分片最大傳輸單元（MTU） 當收到ICMP （分片最大傳輸單元）數據包時，該位置1 。在基于UDP協議傳輸時，需要考慮。TCP協議下可以不需要考慮。IR11:8-保留IR7S7_INTSOCKET7中斷 當SOCKET7產生中斷時，該位置1。該中斷信息對應于S7_IR1。當S7_IR1被主機清0后，該位自動清0。IR6S6_INTSOCKET6中斷 當SOCKET6產生中斷時，該位置1。該中斷信息對應于S6_IR1。當S6_IR1被主機清0后，該位自動清0。IR5S5_INTSOCKET5中斷 當SOCKET5產生中斷時，該位置1。該中斷信息對應于S5_IR1。

13、當S5_IR1被主機清0后，該位自動清0。IR4S4_INTSOCKET4中斷 當SOCKET4產生中斷時，該位置1。該中斷信息對應于S4_IR1。當S4_IR1被主機清0后，該位自動清0。IR3S3_INTSOCKET3中斷 當SOCKET3產生中斷時，該位置1。該中斷信息對應于S3_IR1。當S3_IR1被主機清0后，該位自動清0。IR2S2_INTSOCKET2中斷 當SOCKET2產生中斷時，該位置1。該中斷信息對應于S2_IR1。當S2_IR1被主機清0后，該位自動清0。IR1S1_INTSOCKET1中斷 當SOCKET1產生中斷時，該位置1。該中斷信息對應于S1_IR1。當S1_

14、IR1被主機清0后，該位自動清0。IR0S0_INTSOCKET0中斷 當SOCKET0產生中斷時，該位置1。該中斷信息對應于S0_IR1。當S0_IR1被主機清0后，該位自動清0。3.2.4 基本網絡信息設置基本網絡信息設置，即為對W5300的本機硬件地址（MAC）寄存器（SHAR）、網關IP地址寄存器（GAR）、子網掩碼寄存器（SUBR）和本機IP地址寄存器（SIPR）進行配置。1) 本機硬件地址（MAC）寄存器（SHAR）配置：Ø SHAR0寄存器地址：0x008Ø SHAR0寄存器配置值：MAC47:32Ø SHAR2寄存器地址：0x00AØ S

15、HAR2寄存器配置值：MAC31:16Ø SHAR4寄存器地址：0x00CØ SHAR4寄存器配置值：MAC15:02) 網關IP地址寄存器（GAR）配置：Ø GAR0寄存器地址：0x010Ø GAR0寄存器配置值：GAR31:16Ø GAR1寄存器地址：0x012Ø GAR1寄存器配置值：GAR15:03) 子網掩碼寄存器（SUBR）配置：Ø SUBR0寄存器地址：0x014Ø SUBR0寄存器配置值：SUBR 31:16Ø SUBR1寄存器地址：0x016Ø SUBR1寄存器配置值：SUBR

16、 15:04) 本機IP地址寄存器（SIPR）Ø SIPR0寄存器地址：0x014Ø SIPR0寄存器配置值：SUBR 31:16Ø SIPR1寄存器地址：0x016Ø SIPR1寄存器配置值：SUBR 15:03.2.5 重新發送參數設置重新發送參數設置，即為對W5300的重復發送超時寄存器（RTR）和重復發送計數寄存器（RCR）進行配置。1) 重復發送超時寄存器（RTR）用于配置重復發送超時周期的值。RTR的標準單位是100us ，RTR初始化設置為2000（0x7D0 ），超時的時間周期為200ms。Ø RTR寄存器地址：0x01C

17、16; RTR寄存器配置值：0x07D0（200ms）2) 重復發送計數寄存器（RCR）用于配置重復發送的次數。當重復發送的次數達到RCR+1時，將產生超時中斷（Sn_IR 的TIMEOUT位置1）。Ø RCR寄存器地址：0x01EØ RCR寄存器配置值：0x3（3次）APP和TCP的超時計算可參見W5300的數據手冊。3.2.6 SOCKETn 的內部TX/RX 存儲器空間分配設置W5300內部包含16個8K字節的存儲單元。這些存儲單元依次映射在128K字節的存儲器空間。128K存儲器分為發送存儲器（TX）和接收存儲器（RX）。內部TX和RX存儲器以8K字節為單元分布在1

18、28K字節空間。內部TX/RX 存儲器可以在064K 字節空間以1K字節為單元從新分配給每個SOCKET。1) 定義內部TX/RX 存儲器大小可以在存儲器單元類型寄存器（MYTPER）中配置，每個8K字節的存儲單元對應MTYPER的一個位。當該位為1時，它用于TX存儲器，當該位為0時，它用于RX存儲器。MTYPER的低位都配置為TX存儲器。其余沒有配置為TX存儲器的都應該設置為0。Ø MYTPER寄存器地址：0x030Ø MYTPER寄存器配置值：0x00FF（平均分配）2) 每個SOCKET的內部TX存儲器的大小由TX存儲器大小配置寄存器（TMSR）配置。每個SOCKET

19、在復位后自動分配8K字節的TX存儲空間。Ø TMS01R寄存器地址：0x020Ø TMS01R寄存器配置值：高8位為SOCKET0的配置值，低8位為SOCKET1的配置值（0x190E）Ø TMS23R寄存器地址：0x022Ø TMS23R寄存器配置值：高8位為SOCKET0的配置值，低8位為SOCKET1的配置值（0x1900）Ø TMS45R寄存器地址：0x024Ø TMS45R寄存器配置值：高8位為SOCKET0的配置值，低8位為SOCKET1的配置值（0x0000）Ø TMS67R寄存器地址：0x026Ø

20、TMS67R寄存器配置值：高8位為SOCKET0的配置值，低8位為SOCKET1的配置值（0x0000）3) 每個SOCKET的內部RX存儲器的大小由RX存儲器大小配置寄存器（RMSR）配置。每個SOCKET在復位后自動分配8K字節的RX存儲空間。Ø RMS01R寄存器地址：0x028Ø RMS01R寄存器配置值：高8位為SOCKET0的配置值，低8位為SOCKET1的配置值（0x190E）Ø RMS23R寄存器地址：0x02AØ RMS23R寄存器配置值：高8位為SOCKET0的配置值，低8位為SOCKET1的配置值（0x1900）Ø RMS

21、45R寄存器地址：0x02CØ RMS45R寄存器配置值：高8位為SOCKET0的配置值，低8位為SOCKET1的配置值（0x0000）Ø RMS67R寄存器地址：0x02EØ RMS67R寄存器配置值：高8位為SOCKET0的配置值，低8位為SOCKET1的配置值（0x0000）3.3 數據通信完成初始化設置以后，W5300可以以TCP 、UDP、IPRAW 或MACRAW的方式打開SOCKET發送或接收數據。根據實際使用，在此只描述基于TCP協議的W5300工作方法。在TCP 模式，首先要根據IP 地址和端口號與對端建立SOCKET連接。通過連接的SOCKET

22、發送和接收數據。建立SOCKET的連接有“TCP 服務器”和“TCP 客戶端”之分。區分它們的方法是誰首先發送連接請求（SYS數據包）。“TCP 服務器”等待對端的連接請求，當收到連接請求時建立SOCKET連接（被動打開）。“TCP 客戶端”主動發出連接請求，與對端建立連接（主動打開）。下圖3.3-1為W5300在TCP模式下數據通信的工作流程：圖3.3-1 TCP模式下數據通信工作流程3.3.1 SOCKET初始化為了實現TCP 通信，需要對SOCKET進行初始化設置并打開SOCKET。為了打開SOCKET，選擇其中的一個SOCKET（被選擇的SOCKET稱之為SOCKETn）， 通過SOC

23、KETn 模式寄存器(Sn_MR) 和SOCKETn源端口號寄存器（Sn_PORTR）分別設置通信協議和本機端口號（在TCP 服務器模式，稱之為偵聽端口號），然后執行OPEN 命令。執行完OPEN 命令后，如果Sn_SSR 改變為SOCK_INIT，則SOCKET的初始化設置完成。3.3.1.1 SOCKETn 模式寄存器設置SOCKETn模式寄存器(Sn_MR)用于配置SOCKET的協議類型及相關一些選項。Ø Sn_MR寄存器地址：0x200（0x240、0x280）Ø Sn_MR寄存器配置值：0x0121（隊列對齊、允許無延時響應、TCP模式）下表2.3.1.1-1為S

24、OCKETn模式寄存器(Sn_MR)的配置位說明：表3.3.1.1-1 Sn_MR寄存器位符號說明Sn_MR15:9-保留Sn_MR8ALIGN隊列對齊 0：不使用對齊 1：使用對齊 只有在TCP 模式下有效，在TCP 通信過程中，當每次收到的數據包的字節數為偶數且該位置為1時，接收數據可直接刪去附在接收數據包中的PACKET-INFO（數據的字節數），使讀取數據的操作大大增強。Sn_MR7MULTI多播 0：禁止多播 1：允許多播 只有在UDP模式下有效 Sn_MR6MFMAC地址過濾 0：禁止MAC地址過濾 1：允許MAC地址過濾 只有在MACRAW模式下有效Sn_MR5ND使用無延時的A

25、CK 0：禁止延時ACK選項 1：允許延時ACK選項 只有在TCP 模式下有效，當該位置1，收到對端的數據包后立即發送ACK數據包響應。建議將該位置1，以提高TCP 通信的性能。Sn_MR4-保留Sn_MR3:0P3:0協議類型。它用于配置每個SOCKET的通信協議（TCP、UDP、IPRAW，MACRAW等）或PPPoE SOCKET與PPPoE服務器之間的操作。4b0000 : SOCKET Closed；4b0001 : TCP；4bxxx0 :其它3.3.1.2 SOCKETn中斷屏蔽寄存器設置SOCKETn中斷屏蔽寄存器（Sn_IMR）配置SOCKETn 向主機產生的中斷，Sn_IM

26、R的中斷屏蔽位與SOCKETn中斷寄存器（Sn_IR）是對應的。參考2.2.3主機中斷設置。Ø Sn_IMR寄存器地址：0x204（0x244、0x284）Ø Sn_IMR寄存器配置值：0x001B（send_OK、timeout、discon、con）下表3.3.1.2-1為Sn_IR寄存器的位說明，可以根據Sn_IR寄存器對Sn_IMR寄存器進行配置：表3.3.1.2-1 IR寄存器位符號說明Sn_IR7PRECVPPP接收中斷接收到不支持的可選數據（Option Data）時，該位置位。Sn_IR6PFAILPPP失敗中斷PAP認證失敗時該位置位Sn_IR5PNEXT

27、PPP下一過程中斷 在PPPoE連接過程中，該過程改變時置位Sn_IR4SENDOK發送完成中斷 SEND 命令完成后置位Sn_IR 3TIMEOUT超時中斷 在ARP和TCP 過程中超時置位Sn_IR 2RECV接收數據中斷端口從對端接收到數據時置位Sn_IR 1DISCON斷開連接中斷接收到從對端來的FIN或FIN/ACK 數據包時置位Sn_IR0CON連接中斷與對端成功建立連接時置位3.3.1.3 SOCKETn目的IP 地址寄存器在TCP 客戶端模式下，運行CONNECT 命令之前，必須將SOCKETn目的IP 地址寄存器（Sn_DIPR）設置為TCP 服務器的IP 地址。而在TCP

28、服務器模式，當成功建立連接以后，它被W5300自動配置為TCP 客戶端的IP 地址。Ø Sn_DIPR 0寄存器地址：0x214（0x254、0x294）Ø Sn_DIPR 0寄存器配置值：DIPR 31:16Ø Sn_DIPR 1寄存器地址：0x216（0x256、0x296）Ø Sn_DIPR 1寄存器配置值：DIPR 15:03.3.1.4 端口號寄存器設置端口號寄存器設置包括對SOCKETn源端口號寄存器（Sn_PORTR）和SOCKETn目的端口號寄存器（Sn_DPORTR）的配置。1) SOCKETn源端口號寄存器（Sn_PORTR）用于配置

29、源端口的端口號，必須在OPEN 命令之前設置。Ø Sn_PORTR寄存器地址： 0x20A（0x24A、0x28A）Ø Sn_PORTR寄存器配置值： 2) SOCKETn目的端口號寄存器（Sn_DPORTR）用于設置SOCKETn 的目的端口號。在TCP 客戶端模式下運行CONNECT 命令之前，需要將它設置為處于TCP 服務器模式下的偵聽端口的端口號。而在TCP 服務器模式，當成功建立連接以后，它被W5300自動配置為TCP 客戶端的端口號。Ø Sn_DPORTR寄存器地址：0x212（0x252、0x252）Ø Sn_DPORTR寄存器配置值：3.

30、3.2 SOCKET建鏈基于TCP模式的SOCKET建鏈，建鏈過程中需要配置及查詢SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）、SOCKETn中斷寄存器（Sn_IR）和SOCKETn 狀態寄存器（Sn_SSR）。Ø SOCKETn命令寄存器地址：0x202（0x242、0x282）Ø SOCKETn中斷寄存器地址：0x206（0x246、0x286）Ø SOCKETn 狀態寄存器地址：0x208（0x248、0x288）下表3.3.2-1為SOCKETn命令寄存器說明：表3.3.2-1 SOCKETn命令寄存器值命令說明0x01打開端口 OPEN它根據Sn_MR(P3P

31、0)所定義的協議類型初始化端口并打開端口0x02偵聽 LISTEN只有在TCP 模式下有效(Sn_MR(P3:P0)=Sn_MR _TCP) 它將SOCKETn 設置為TCP 服務器模式。它將改變Sn_SSR 寄存器的SOCK_INIT為SOCK_LISTEN，以等待其它TCP 客戶端的連接請求（SYN數據包） 當Sn_SSR 為SOCK_LISTEN 且成功處理了其它TCP 客戶端的連接請求時，Sn_IR(0)將置1 ，而Sn_SSR 變為SOCK_ESTABLISHED。如果沒有處理連接請求(SYN/ACK 傳輸失敗)，TCP 產生超時（Sn_IR(3)=1）且Sn_SSR 變為SOCK_

32、CLOSED0x04連接 CONNECT它將端口設置為TCP 客戶端模式 它發送連接請求到由Sn_DIPR和Sn_DPORTR 指定的TCP 服務器。 當連接請求被成功處理(收到SYN/ACK數據包)，Sn_IR(0) 置1，且Sn_SSR的狀態變為SOCK_ESTABLISHED 。如果連接失敗，可能有三種情況 1 ARP 產生超時，因為目標硬件地址無法獲得 2 沒有收到SYN/ACK數據包而產生超時(Sn_IR(3)=1) 3 收到RST 數據包而不是SYN/ACK數據包 以上三種情況Sn_SSR 都將變為SOCK_CLOSED狀態0x08斷開連接 DISCON不論是TCP 服務器還是客戶

33、端，它都將執行斷開連接的處理。 1 主動關閉：它發送斷開連接的請求(FIN 數據包)到連接的對端 2 被動關閉：當收到對端的斷開連接請求(FIN 數據包)時，它發送FIN數據包。如果斷開連接成功( 收到對端的FIN/ACK 數據包) ，Sn_SSR 的狀態將變為SOCK_CLOSED。 如果斷開連接失敗，產生TCP 超時(Sn_IR(3)=1) 且Sn_SSR 的狀態變為SOCK_CLOSED。另外，如果直接使用CLOSE命令而不是DISCON 命令，只有Sn_SSR 的狀態變為SOCK_CLOSED，不產生斷開連接的處理(斷開連接的請求)。如果在通信過程中收到對端發送來的RST 數據包，Sn

34、_SSR 無條件變為SOCK_CLOSED狀態。0x10端口關閉 CLOSE關閉端口，Sn_SSR 的狀態變為SOCK_CLOSED。0x20發送數據 SEND啟動數據發送，發送的字節長度由Sn_TX_WRSR確定。當發送過程結束，Sn_IR(SENDOK)將置1，主機檢測到Sn_IR(SENDOK)=1 后，可以進行下一次的傳輸。 如果通過SEND 命令數據包成功傳輸到對端（當收到對端的DATA/ACK數據包），Sn_TX_FSR根據傳輸的數據長度自動增加。如果沒有傳輸成功（沒有收到DATA/ACK 的數據包），將產生超時（Sn_IR(3)=1），且Sn_SSR 進入SOCK_CLOSED狀

35、態。另外，主機在使用SEND 命令發送數據之前，首先通過Sn_TX_FIFOR寄存器將數據寫入到TX存儲器，然后寫入要發送數據的字節數到Sn_TX_WRSR。0x40接收數據 RECV它表示主機接收到SOCKETn 的數據 在使用RECV 命令前，主機需要通過Sn_RX_FIFOR 寄存器從RX存儲器讀取接收的數據。下表3.3.2-2為SOCKETn狀態寄存器中與TCP模式相關的說明：表3.3.2-2 SOCKETn狀態寄存器值符號說明0x00SOCK_CLOSEDSOCKETn 端口資源釋放狀態 當執行DISCON 或CLOSE命令，或產生ARP、TCP 超時，不管以前是什么狀態，此時它都變

36、為SOCK_CLOSED狀態0x13SOCK_INITSOCKETn 以TCP 模式打開時的狀態 當Sn_MR(P3P0)為Sn_MR_TCP 且執行OPEN 命令時，它變為SOCK_INIT狀態。它是建立TCP 連接的第一步。 這時可以使用LISTEN命令設置TCP 服務器模式，或CONNECT 命令設置TCP客戶端模式0x14SOCK_LISTEN它是SOCKETn 在TCP 服務器狀態等待TCP 客戶端的連接請求(SYN 數據包)當運行LISTEN命令時，它改變為SOCK_LISTEN 狀態。當成功處理了TCP 客戶端的連接請求(SYN 數據包) ，SOCK_LISTEN 變為SOCK_

37、ESTABLISHED。如果失敗，將產生超時中斷(Sn_IR(TIMEOUT)= 1) ，且狀態改變為SOCK_CLOSED0x17SOCK_ESTABLISHED它是TCP 建立連接的狀態 在SOCK_LISTEN 狀態，收到TCP 客戶端SYN數據包并成功處理，它將變成SOCK_ESTABLISHED，或CONNECT命令成功運行。在這種狀態，可以進行數據傳輸，即可以運行SEND 或RECV 命令。0x1CSOCK_CLOSE_WAIT該狀態是收到對端斷開連接請求(FIN 數據包) 由于TCP 連接處于半關閉狀態，但可以進行數據傳輸。為了徹底斷開TCP 連接，必須執行DISCON 命令。如

38、果關閉SOCKEn而沒有斷開連接的處理，可以只運行CLOSE命令0x15SOCK_SYNSENT該狀態表示連接請求(SYN 數據包)發送到TCP 服務器 該狀態顯示CONNECT 命令從SOCK_INIT到SOCK_ESTABLISHED的狀態改變過程 在這種狀態，如果收到TCP服務器允許連接信息(SYN/ACK 數據包) ，狀態自動轉換為SOCK_ESTABLISHED 。如果在產生TCP 超時（Sn_IR(TIMEOUT)=1）之前沒有收到TCP 服務器的SYN/ACK數據包，那么它自動轉變為SOCK_CLOSED0x16SOCK_SYNRECV該狀態表示收到TCP 客戶端的連接請求(SY

39、N 數據包) 當W5300向TCP 客戶端發出允許連接(SYN/ACK 數據包)信息后，它自動變換為SOCK_ESTABLISHED。如果失敗，將產生超時 (Sn_IR(TIMEOUT)=1)，且改變為SOCK_CLOSED0x18SOCK_FIN_WAITSOCKETn 被關閉的狀態 當SOCKET完成主動關閉或被動關閉的斷開連接處理時出現這種狀態。當成斷開連接處理或TCP 超時（Sn_IR (TIMEOUT)=1），它的狀態將改變為SOCK_CLOSED0X1BSOCK_TIME _WAIT0X1DSOCK_LAST_ACK3.3.2.1 SOCKET打開運行OPEN命令將所操作的SOCK

40、ET打開。1) 打開設置向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）寫入OPEN命令：0x01；2) 打開狀態查詢讀取SOCKETn 狀態寄存器（Sn_SSR），如果寄存器值為0x13(SOCK_LISTEN)， SOCKET即處于打開狀態。3.3.2.2 SOCKET偵聽運行LISTEN命令將W5300設置為TCP 服務器模式。1) 偵聽設置向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）寫入LISTEN命令：0x02；2) 偵聽狀態查詢讀取SOCKETn 狀態寄存器（Sn_SSR），如果寄存器值為0x14(SOCK_LISTEN)，SOCKET即處于偵聽狀態。3.3.2.3 SOCKET鏈接運行CON

41、NECT命令將W5300設置為TCP 服務器模式。1) 鏈接設置向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）寫入CONNECT命令：0x03；2) 鏈接狀態查詢讀取SOCKETn 狀態寄存器（Sn_SSR），如果寄存器值為0x17(SOCK_ESTABLISHED)，或者檢測到SOCKETn中斷寄存器Sn_IR0被置為1，則SOCKET即處于鏈接狀態。鏈接成功后，需要將Sn_IR0的中斷標識清除。3.3.3 SOCKET數據通信3.3.3.1 接收數據檢測是否接收到對端發送過來的數據，并做相應處理。1) 檢測是否接收到數據方法一：檢測SOCKETn中斷寄存器Sn_IR2是否被置為1，如果為1，則確

42、認為接收到對端發送過來的數據。方法二：檢測OCKETn接收數據的字節長度寄存器（Sn_RX_RSR）是否等于零，如果不等于零，則確認為接收到對端發送過來的數據。Ø Sn_RX_RSR寄存器地址：2) 接收數據處理步驟一：讀取OCKETn接收數據的字節長度寄存器（Sn_RX_RSR），獲取當前RX memory中的數據長度。步驟二：根據步驟一中獲取的數據長度，通過SOCKETn RX FIFO寄存器（Sn_RX_FIFOR）獲取RX memory中的數據。Ø Sn_RX_FIFOR寄存器地址：步驟三：向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）寫入RECV命令：0x40；3) 是

43、否清楚接收中斷接收數據處理完成后，再次檢查OCKETn接收數據的字節長度寄存器（Sn_RX_RSR）是否等于零，如果為零，則清除SOCKETn中斷寄存器Sn_IR2的中斷，否則不清除。3.3.3.2 發送數據將數據通過Sn_TX_FIFOR寫入到內部TX存儲器后，W5300將試著把數據發送到對端。發送數據的大小不能比分配給該SOCKETn 的內部TX存儲器空間大。為了下一次數據的發送，主機必須檢查上次SEND 命令是否執行完畢。如果上一次的SEND 命令還沒有執行完而又開始下一次的SEND 命令，將可能產生各種各樣的錯誤。數據越大，執行SEND 命令所需要的時間就會越長。所以要想提高發送效率，

44、適當將數據分為合適的大小發送。1) 在檢測到有數據發送請求后，需要獲取SOCKETn剩余存儲空間寄存器(Sn_TX_FSR)和SOCKETn中斷寄存器（Sn_IR）。當Sn_IR0等于1，且Sn_IR4等于1時（第一次發送數據除外），讀取SOCKETn剩余存儲空間寄存器(Sn_TX_FSR)中的剩余存儲空間，并清除Sn_IR4的中斷（第一次發送數據除外）。Ø Sn_TX_FSR寄存器地址：2) 通過SOCKETn TX FIFO寄存器（Sn_TX_FIFOR）發送待發數據，發送的數據量不能超過Sn_TX_FSR中的剩余存儲空間。3) 待發數據寫入TX memory后，向SOCKETn

45、命令寄存器（Sn_CR）寫入SEND命令：0x20；3.3.4 SOCKET關閉3.3.4.1 斷開鏈接處理當接收到有對端的斷開連接的請求（接收到FIN數據包），或者接收到上層應用的斷鏈請求后，需要做斷開鏈接處理。1) 檢測到SOCKETn中斷寄存器（Sn_IR）的Sn_IR1等于1時，確認為接收到接收到對端的FIN數據包或者接收到對端的FIN/ACK 數據包，可以進行斷開鏈接處理，并將中斷標志清除。2) 向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）寫入DISCON命令，進行斷開鏈接處理。3.3.4.2 超時超時可能發生在TCP 數據包傳輸過程中，如連接請求（SYN數據包）或其響應數據包（SYN/

46、ACK數據包）、數據（DATA數據包）或其響應數據包（DATA/ACK 數據包）、斷開連接請求（FIN數據包）或其響應數據包（FIN/ACK 數據包）等等。如果以上的數據包在RTR和RCR設定的時間內沒有發送出去，那么將產生TCP 超時，且Sn_SSR 將改變為SOCK_CLOSED狀態。當檢測到SOCKETn中斷寄存器（Sn_IR）的Sn_IR3等于1時，既可以確認為數據通信產生了超時。3.3.4.3 端口關閉當接收到上層應用的關閉（復位）請求后，做SOCKET關閉處理。1) 初始化Sn_IR，即向Sn_IR寫入初始值（為中斷屏蔽寄存器的初始值）。2) 向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR

47、）寫入CLOSE命令，進行端口關閉處理4 邏輯實現方案根據上述的流程控制，及實際的應用要求，基于純邏輯的W5300控制器的實現方案。4.1 邏輯架構如下圖4.1-1所示，整個實現邏輯可分為4模塊：接口控制模塊（Interface Control）、網絡主控模塊（Ethernet Main Control）、初始化配置模塊（Initial Config）和端口驅動模塊（SOCKETn Driver）。圖4.1-1 邏輯實現架構圖4.2 接口控制模塊接口控制模塊，Interface Control 主要完成對控制器讀寫W5300的操作信號進行時序轉換，以滿足W5300的讀寫時序要求。4.2.1 讀

48、時序實現4.2.1.1 時序要求下圖4.2.1.1-1為W5300讀時序圖：圖4.2.1.1-1 W5300讀時序圖下表為讀時序要求說明：表4.2.1.1-1 W5300讀時序要求名稱說明最小最大tADDRsAddress Setup Time after /CS and /RD low -7 nstADDRhAddress Hold Time after /CS or /RD high -tCS/CS Low Time 65 ns-tCSn/CS Next Assert Time 28 ns-tRD/RC Low Time 65 ns-tDATAsDATA Setup Time after

49、/RD low 42 n s-tDATAhDATA Hold Time after /RD and /CS high -7 nstDATAheDATA Hold Extension Time after /CS high -2XPLL_CLK4.2.1.2 邏輯實現時序下圖4.2.1.2-1為接口控制模塊在邏輯中實現讀時序（通過100M時鐘實現）： 圖4.2.1.2-1 W5300讀時序實現圖4.2.2 寫時序實現4.2.2.1 時序要求下圖4.2.2.1-1為W5300寫時序圖：圖4.2.2.1-1 W5300寫時序圖下表為寫時序要求說明：表4.2.2.1-1 W5300寫時序要求名稱說明最

50、小最大tADDRsAddress Setup Time after /CS and /WR low -7 nstADDRhAddress Hold Time after /CS or /WR high -tCS/CS Low Time 50 ns-tCSn/CS Next Assert Time 28 nstWR/WR low time 50 nstDATAsDATA Setup Time after /WR low 7 ns7ns+7XPLL_CLKtDATAfData Fetch Time 14 nstWR - tDATAstDATAhData Hold Time after /WR hi

51、gh 7 ns-4.2.2.2 邏輯實現時序下圖4.2.2.2-1為接口控制模塊在邏輯中實現寫時序（通過100M時鐘實現）：圖4.2.2.2-1 W5300寫時序圖4.2.3 實現狀態機接口控制模塊的實現狀態機如下圖：圖4.2.3-1 接口控制模塊的實現狀態機狀態機各狀態說明：1. timing_idle：狀態機初始化，復位后后進入的狀態，160ns后跳出。2. CMD_rdfifo_judge：判斷需要寫入W5300的數據緩存fifo是否有數據，并寄存當前fifo中的數據量。3. rd_CMD_fifo：讀取數據緩存fifo中的數據，該狀態維持時間需要滿足tCSn的時間（如果時鐘為100M，

52、則該狀態需要維持時間必須為30ns）。4. CMD_wr_rd_out：在該狀態需要判斷rd_CMD_fifo讀出來的數據是讀W5300還是寫W5300，并根據判斷的結果對W5300進行讀寫操作。4.2.4 接口定義4.3 主控制模塊主控制模塊，eth main control 主要對初始化配置模塊、SOCKETn驅動模塊的分時控制。4.3.1 實現狀態機下圖4.3.1-1為主控制模塊的實現狀態機：圖4.3.1-1 主控制模塊的實現狀態機狀態機各狀態說明：1. mc_idle : 狀態機初始化，復位后后進入的狀態，160ns后跳出。2. host_reset：在該狀態對W5300硬件復位，復位

53、時間為為65536ns。3. reset_wait：W5300復位后的等待狀態，維持時間是1ms。4. host_config：產生控制信號，驅動初始化配置模塊對W5300進行參數配置。5. host_reg_gain：W5300的相關寄存器的獲取模塊，獲取W5300的中斷寄存器和各SOCKET的RSR寄存器。6. host_ir_detect：對W5300中斷寄存器的IPCF位判斷。7. ip_conflict：如果W5300中斷寄存器的IPCF位置1，則狀態機跳入該狀態，表明有網絡中存在IP沖突。8. app_req_proc：對后端應用的請求做處理，產生各個SOCKET的mark寄存器，

54、如下表： 表4.3.1-1 Sn_MR寄存器Sn_prc_mark6:0名稱說明bit0Ir_reqW5300的SOCKETn有中斷標識bit1moni_ req后端應用的監聽請求bit2Link_req后端應用的鏈接請求bit3Discon_req后端應用的斷鏈請求bit4Close_req后端應用的關閉請求bit5send_req后端應用的數據發送請求bit6Recv_reqW5300中有數據接收請求9. Sn_proc_judge：對mark寄存器判斷，如果不為0，則進入Sn_driver_proc狀態。10. Sn_driver_proc：產生控制信號，驅動SOCKET啟動模塊對mark寄存器中的請求做相應處理。4.3.2 接口定義4.4 初始化配置模塊初始化配置模塊，initial config 主要完成W5300的初始化參數的配置：本端IP、對端IP，子網掩碼等，具體參數可參見2.2節。4.4.1 實現狀態機下圖4.4.1-1為初始化配置模塊的實現狀態機：圖4.4.1-1 初始化配置模塊的實現狀態機狀態機各狀態說明：1. config_idle：初始狀態，等待主控模塊的啟動。2. over