第五章 W55MH32 UDP示例-电子发烧友网

单芯片解决方案，开启全新体验——W55MH32 高性能以太网单片机

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太网单片机，它为用户带来前所未有的集成化体验。这颗芯片将强大的组件集于一身，具体来说，一颗W55MH32内置高性能Arm® Cortex-M3核心，其主频最高可达216MHz；配备1024KB FLASH与96KB SRAM，满足存储与数A据处理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP协议栈、内置MAC以及PHY，拥有独立的32KB以太网收发缓存，可供8个独立硬件socket使用。如此配置，真正实现了All-in-One解决方案，为开发者提供极大便利。

在封装规格上，W55MH32提供了两种选择：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封装版本，尺寸为12x12mm，其资源丰富，专为各种复杂工控场景设计。它拥有66个GPIO、3个ADC、12通道DMA、17个定时器、2个I2C、5个串口、2个SPI接口（其中1个带I2S接口复用）、1个CAN、1个USB2.0以及1个SDIO接口。如此丰富的外设资源，能够轻松应对工业控制中多样化的连接需求，无论是与各类传感器、执行器的通信，还是对复杂工业协议的支持，都能游刃有余，成为复杂工控领域的理想选择。同系列还有QFN68封装的W55MH32Q版本，该版本体积更小，仅为8x8mm，成本低，适合集成度高的网关模组等场景，软件使用方法一致。更多信息和资料请进入http://www.w5500.com/网站或者私信获取。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法单元，WIZnet还推出TOE+SSL应用，涵盖TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，为网络通信安全再添保障。

为助力开发者快速上手与深入开发，基于W55MH32L这颗芯片，WIZnet精心打造了配套开发板。开发板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口数据线，就能轻松实现调试、下载以及串口打印日志等功能。开发板将所有外设全部引出，拓展功能也大幅提升，便于开发者全面评估芯片性能。

若您想获取芯片和开发板的更多详细信息，包括产品特性、技术参数以及价格等，欢迎访问官方网页：http://www.w5500.com/，我们期待与您共同探索W55MH32的无限可能。

单芯片解决方案，开启全新体验——W55MH32 高性能以太网单片机

在封装规格上，W55MH32提供了两种选择：QFN100和QFN68。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法单元，WIZnet还推出TOE+SSL应用，涵盖TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，为网络通信安全再添保障。

第五章 W55MH32 UDP示例

本篇文章，我们将详细介绍如何在W55MH32芯片上面实现UDP通信。并通过实战例程，为大家讲解如何使用UDP进行数据回环测试。

该例程用到的其他网络协议，例如DHCP，请参考相关章节。有关W55MH32的初始化过程，也请参考Network Install章节，这里将不再赘述。

1 UDP协议简介

用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）是OSI模型中传输层的核心协议之一。它是一种无连接的、面向数据报的传输协议，用于在IP网络中进行高效的数据传输。与TCP协议相比，UDP更简单、轻量，提供最基本的传输功能。

2 UDP协议特点

无连接性：UDP不需要在传输数据前建立连接，发送方可以直接发送数据到目标地址，接收方也无需确认接收到数据。

数据报的独立性：数据以独立的数据报形式发送，每个数据报包含完整的消息信息。

高效性：UDP没有流量控制、拥塞控制和重传机制，因此开销小，传输效率高，适合对实时性要求较高的应用。

不可靠性：UDP不保证数据可靠传输，可能出现数据丢失、重复或乱序。

支持广播和多播：UDP可以进行广播和多播数据发送，非常适合一对多的通信场景。

简单的头部格式：UDP头部只有8字节，包括源端口、目标端口、长度和校验和。

3 UDP应用场景

接下来，我们了解下在W55MH32上，可以使用UDP协议完成哪些操作及应用呢？

实时数据传输：在工业自动化控制、网络摄像头等场景下使用W55MH32实现实时数据传输。

设备发现和自动配置：通过发送广播包给W55MH32来实现设备发现和自动配置功能。

广播和多播通信：通过广播和多播通信方式来实现一对多通信。例如状态同步和多设备控制。

数据采集：需要高频率传输小数据包的应用场景。例如温湿度传感器的状态更新。

4 UDP报文传输流程

发送ARP报文，确认对方地址在线

获取数据信息，并通过UDP传输。

添加UDP头部信息

数据报通过IP协议传递到目标地址。

接收方从目标端口接收数据报

5 UDP协议报文

源端口：发送方的端口号；

目的端口：接收方的端口号；

报文长度：即整个 UDP 报文的长度，包括头部和数据，单位为字节。

检验和：校验和；

UDP报文实例：

C0A8 0001 C0A8 0002 1F90 1F91 0021 F7DF 4865 6C6C 6F2C 2055 4450 21
IP部分（前16字节）：
C0A8 0001:源IP地址（192.168.0.1）
C0A8 0002:目标IP地址（192.168.0.2）
UDP部分（后部分）：
1F90:源端口号（8080）
1F91:目标端口号（8081）
0021:报文长度（33字节）
F7DF:校验和（校验数据完整性）
4865 6C6C 6F2C 2055 4450 21:数据部分（"Hello, UDP!"的ASCII表示）

在W55MH32中，UDP协议已在内部硬件协议栈实现，所以我们只需要读取和写入对应寄存器的值即可实现发送和接收数据，无需手动组包。

6实现过程

接下来，我们在W55MH32上实现UDP回环测试，loopback_udps()函数是实现UDP回环测试功能的函数。

注意：测试实例需要PC端和W55MH32处于同一网段。

这个函数需要主循环中调用，如下图所示。

while (1)
{
   loopback_udps(SOCKET_ID, ethernet_buf, local_port);
}

loopback_udps()需要传入3个参数，分别是socket号，socket缓存以及源端口号

loopback_udps()函数内容如下：

 int32_t loopback_udps(uint8_t sn, uint8_t *buf, uint16_t port)
{
 int32_t  ret;
 uint16_t size, sentsize;
 uint8_t  destip[4];
 uint16_t destport;
 switch (getSn_SR(sn))
 {
 case SOCK_UDP:
     if ((size = getSn_RX_RSR(sn)) > 0)
     {
         if (size > DATA_BUF_SIZE)
             size = DATA_BUF_SIZE;
         ret      = recvfrom(sn, buf, size, destip, (uint16_t *)&destport);
         buf[ret] = 0x00;
         printf("recv form[%d.%d.%d.%d][%d]: %srn", destip[0], destip[1], destip[2], destip[3], destport, buf);
         if (ret <= 0)
         {
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
             printf("%d: recvfrom error. %ldrn", sn, ret);
#endif
             return ret;
         }
         size     = (uint16_t)ret;
         sentsize = 0;
         while (sentsize != size)
         {
             ret = sendto(sn, buf + sentsize, size - sentsize, destip, destport);
             if (ret < 0)
             {
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
                 printf("%d: sendto error. %ldrn", sn, ret);
#endif
                 return ret;
             }
             sentsize += ret; // Don't care SOCKERR_BUSY, because it is zero.
         }
     }
     break;
 case SOCK_CLOSED:
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
     // printf("%d:UDP loopback startrn",sn);
#endif
     if ((ret = socket(sn, Sn_MR_UDP, port, 0x00)) != sn)
         return ret;
#ifdef _LOOPBACK_DEBUG_
     printf("%d:Opened, UDP loopback, port [%d]rn", sn, port);
#endif
     break;
 default:
     break;
 }
 return 1;
}

进入回环测试程序后，会执行一个socket状态机，在socket状态机中，会执行以下步骤：

步骤1：打开socket

当socket处于SOCK_CLOSED状态时(即关闭状态)，将该socket设置为UDP模式并打开。

步骤2：监听接收数据并回环数据

当socket处于SOCK_UDP状态时(即已打开socket并配置为UDP模式)，监听Sn_RX_RSR寄存器。

当Sn_RX_RSR寄存器的值大于0时，则说明已经接收到UDP数据，先通过recvfrom()函数取出接收到的UDP数据。

然后通过sendto()函数将接收到的数据回环发送出去。

7运行结果

烧录例程运行后，首先进行了PHY链路检测，然后是DHCP获取网络地址结果，最后是进行UDP回环测试，如下图所示：