第十二章 W55MH32 NetBIOS示例

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。

第十二章 W55MH32 NetBIOS示例

本篇文章我们将详细介绍如何在W55MH32芯片上面实现NetBIOS功能，并通过实战例程，为大家讲解如何通过名称进行PING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，请参考Network Install章节，这里将不再赘述。

1 NetBIOS简介

NetBIOS（Network Basic Input/Output System，网络基本输入输出系统）主要用于数十台计算机的小型局域网资源共享。NetBIOS是一种应用程序编程接口(API)，应用于局域网程序中，为程序提供请求低级服务的统一的命令集，作用是给局域网提供网络服务以及其他特殊功能。自诞生起，NetBIOS成为许多其他网络应用程序的基础。很多局域网都是在 NetBIOS的基础上工作的。在 NetBIOS局域网环境下，计算机通过名字被系统识别。网络中每台计算机都有用不同方法编的永久性名称。NetBIOS名称用来在网络上鉴别资源。程序可以用这些名称开始和结束会话。每个程序都有独特的NetBIOS名称。每台支持应用的网络设备也有用户定义或通过内部方法获得的 NetBIOS站名。NetBIOS名称能包含至多16位阿拉伯数字。在整个资源路由网络里，字符组合是唯一的。在一台使用 NetBIOS的网络设备在网络上能完全工作起来之前，网络设备必须先登记 NetBIOS名称。

2 NetBIOS特点

唯一命名规则：NetBIOS为网络中的每个节点分配一个唯一的名称，长度为16个字符。这一名称在网络中作为节点的标识，方便用户和应用程序识别和访问特定的资源。

动态注册与解析：节点在接入网络时，会动态地将其NetBIOS名称注册到网络中。当一个节点需要与另一个节点通信时，它会通过名称解析机制将NetBIOS名称转换为对应的以太网地址（MAC地址）。这种动态的注册和解析过程使得网络配置更加灵活，节点可以随时加入或离开网络，而无需复杂的手动配置。

面向连接（TCP）和无连接（UDP）通信均支持：它支持广播和组播，支持三个分开的服务：名字、会话和数据报。

较好的兼容性好：该协议具有较好的兼容性，能够与其他网络协议（如TCP/IP）共存。在现代网络环境中，虽然TCP/IP协议占据主导地位，但NetBIOS仍然可以在某些特定的应用场景中发挥作用，并且可以与基于TCP/IP的应用程序进行交互。

3 NetBIOS应用场景

W55MH32使用NetBIOS可以进行以下几种应用：

设备名称解析：在嵌入式系统中，许多设备（如物联网设备、智能家居设备等）可能没有配置复杂的DNS系统。通过NetBIOS名称服务，设备可以使用简单的名称而不是复杂的IP地址进行通信。

网络浏览服务：通过NetBIOS广播或点对点查询，嵌入式设备能够在网络资源管理器中显示自身信息，使用户能够快速访问设备。

4 NetBIOS的基本工作流程

NetBIOS主要提供以下三种服务：

NetBIOS名称服务（Name Service）：负责NetBIOS名称注册和解析（对应NBNS）。

NetBIOS数据报服务（Datagram Service）：支持无连接的通信（UDP）。

NetBIOS会话服务（SessionService）：支持面向连接的通信（TCP）。

NBNS是NetBIOS的一部分，专门负责实现NetBIOS名称服务（Name Service）的功能。它的作用是将NetBIOS名称解析为对应的IP地址。

PC端ping NetBIOS名称的基本工作流程如下：

第一步：当PC端PING的是一个NetBIOS名称时，首先会查询自身的 NetBIOS远程缓存名称表中是否存在记录，存在则将NetBIOS名称替代为IP地址，不存在则PC端发出 NetBIOS广播请求。

第二步：当设备端接收到NetBIOS请求后，会检查该请求中的名称是否与自身的名称相符。若相符，设备端会向请求端回复自身的IP地址。

第三步：PC端在收到设备端的响应后，会将该响应中包含的 IP地址和NetBIOS名称建立映射关系存储到 NetBIOS远程缓存名称表中。

第四步：PC端根据NetBIOS远程缓存名称表中的映射关系，将NetBIOS名称替换成IP进行PING操作。

5 NetBIOS报文解析

NetBIOS（Network Basic Input/Output System）报文用于局域网内计算机的设备发现与名称解析。它工作在会话层，通过UDP 137端口进行名称服务，用于主机名与IP地址的映射；UDP 138端口用于数据报服务，支持无连接消息传输；TCP 139端口用于会话服务，支持面向连接的通信。

NetBIOS报文格式如下：

字节偏移	字段名称	长度 (字节)	描述
0	Transaction ID	2	事务 ID，用于匹配请求和响应
2	Flags	2	标志位，表示报文类型和属。
4	Questions	2	查询的名称数量
6	Answer RRs	2	回答记录数，表示响应的记录数量
8	Authority RRs	2	授权记录数
10	Additional RRs	2	额外记录数
12	Question Name	可变长度	查询的 NetBIOS名称，16字节编码
可变	Question Type	2	查询类型（如 0x20表示名称查询）
可变+2	Question Class	2	查询类（如 IN = 0x01表示互联网类）

字段解释

1.Transaction ID (事务 ID)：

用于标识请求与响应的唯一事务 ID，便于匹配查询和应答报文。

2.Flags (标志位)：

指示报文类型（请求/响应）。

包含广播标志、操作码及其他控制信息。

3.Questions (查询数量)：

表示当前查询的名称数量，通常为 1。

4.Answer RRs (回答记录数)：

表示响应中返回的资源记录数。

5.Authority RRs (授权记录数)：

表示提供的授权名称服务器记录数。

6.Additional RRs (额外记录数)：

提供额外的附加信息，如 IP地址或其他补充数据。

7.Question Name (查询名称)：

查询的 NetBIOS名称，经过特殊编码，占用 16字节，末尾以 0x00结束。

8.Question Type (查询类型)：

指定查询的类型，如 0x20表示 NetBIOS名称查询。

9.Question Class (查询类)：

指定查询的类，0x01表示 IN（互联网类查询）。

报文示例

|报文解析|
NetBIOS Name Service
    Transaction ID: 0xa753    (唯一标识此查询，用于匹配请求与响应)
    Flags: 0x0110, Opcode: Name query, Recursion desired, Broadcast   (表示这是一个广播查询请求)
    Questions: 1     (字段说明仅查询一个设备名称)
    Answer RRs: 0     (在响应报文中，该字段会显示解析到的记录数)
    Authority RRs: 0     (在响应报文中，用于指示哪些服务器可以授权回答该查询)
    Additional RRs: 0   (在某些NetBIOS响应中可能用于携带更多解析信息)

|报文原文|
a7 54 01 10 00 01 00 00 00 00 00 00

6实现过程

接下来，我们看看如何在W55MH32上实现NetBIOS功能。

注意：测试实例需要PC端和W55MH32处于同一网段。

在主循环调用do_netbios()函数，如下所示：

while (1)
{
   do_netbios(SOCKET_ID);
}

do_netbios()函数需要传入一个参数，该参数是socket号，do_netbios()函数如下：

/**
*@brief  Execute the NetBIOS name resolver
*@param  socket number
*@return no
*/
void do_netbios(uint8_t sn)
{
   unsigned char state;
   unsigned int  len;
   state = getSn_SR(sn);
   switch (state)
   {
   case SOCK_UDP:
       if ((len = getSn_RX_RSR(sn)) > 0)
       {
           unsigned char     rem_ip_addr[4];
           uint16_t          rem_udp_port;
           char              netbios_name[NETBIOS_NAME_LEN + 1];
           NETBIOS_HDR      *netbios_hdr;
           NETBIOS_NAME_HDR *netbios_name_hdr;
           len = recvfrom(sn, (unsigned char *)&netbios_rx_buf, len, rem_ip_addr, &rem_udp_port);
           printf("rem_ip_addr=%d.%d.%d.%d:%drn", rem_ip_addr[0], rem_ip_addr[1], rem_ip_addr[2], rem_ip_addr[3], rem_udp_port);
           netbios_hdr      = (NETBIOS_HDR *)netbios_rx_buf;
           netbios_name_hdr = (NETBIOS_NAME_HDR *)(netbios_hdr + 1);
           // If the packet is a NetBIOS query packet
           if (((netbios_hdr->flags & ntohs(NETB_HFLAG_OPCODE)) == ntohs(NETB_HFLAG_OPCODE_NAME_QUERY)) && ((netbios_hdr->flags & ntohs(NETB_HFLAG_RESPONSE)) == 0) && (netbios_hdr->questions == ntohs(1)))
           {
               printf("netbios name query questionrn");
               // Decode the NetBIOS package
               netbios_name_decoding((char *)(netbios_name_hdr->encname), netbios_name, sizeof(netbios_name));
               printf("name is %srn", netbios_name);
               // If the query is made against the native Netbios
               if (strcmp(netbios_name, NETBIOS_W55MH32_NAME) == 0)
               {
                   uint8_t       ip_addr[4];
                   NETBIOS_RESP *resp = (NETBIOS_RESP *)netbios_tx_buf;
                   // Handle the header of the NetBIOS response packet
                   resp->resp_hdr.trans_id      = netbios_hdr->trans_id;
                   resp->resp_hdr.flags         = htons(NETB_HFLAG_RESPONSE | NETB_HFLAG_OPCODE_NAME_QUERY | NETB_HFLAG_AUTHORATIVE | NETB_HFLAG_RECURS_DESIRED);
                   resp->resp_hdr.questions     = 0;
                   resp->resp_hdr.answerRRs     = htons(1);
                   resp->resp_hdr.authorityRRs  = 0;
                   resp->resp_hdr.additionalRRs = 0;
                   // Process the header data of the NetBIOS response packet
                   memcpy(resp->resp_name.encname, netbios_name_hdr->encname, sizeof(netbios_name_hdr->encname));
                   resp->resp_name.nametype = netbios_name_hdr->nametype;
                   resp->resp_name.type     = netbios_name_hdr->type;
                   resp->resp_name.cls      = netbios_name_hdr->cls;
                   resp->resp_name.ttl      = htonl(NETBIOS_NAME_TTL);
                   resp->resp_name.datalen  = htons(sizeof(resp->resp_name.flags) + sizeof(resp->resp_name.addr));
                   resp->resp_name.flags    = htons(NETB_NFLAG_NODETYPE_BNODE);
                   getSIPR(ip_addr);
                   memcpy(resp->resp_name.addr, ip_addr, 4);
                   // Send a response packet
                   sendto(sn, (unsigned char *)resp, sizeof(NETBIOS_RESP), rem_ip_addr, rem_udp_port);
                   printf("send responsern");
               }
           }
       }
       break;
   case SOCK_CLOSED:
       close(sn);
       socket(sn, Sn_MR_UDP, NETBIOS_PORT, 0);
       break;
   default:
       break;
   }
}

进入do_netbios()函数会执行一个UDP协议的状态机，当收到消息后，首先会判断是否为NetBIOS报文，如果为NetBIOS报文则会进入netbios_name_decoding()函数解析NetBIOS名称，当名称与W55MH32的NetBIOS名称一致时，则返回响应报文。

netbios_name_decoding()函数如下：

static int netbios_name_decoding(char *name_enc, char *name_dec, int name_dec_len)
{
 char *pname;
 char  cname;
 char  cnbname;
 int   index = 0;
 // Decode the name of the former NetBIOS
 pname = name_enc;
 for (;;)
 {
     /* Every two characters of the first level-encoded name
   * turn into one character in the decoded name. */
     cname = *pname;
     if (cname == '')
         break; // no more characters
     if (cname == '.')
         break; // scope ID follows
     if (cname < 'A' || cname > 'Z')
     {
         // Not legal.
         return -1;
     }
     cname   -= 'A';
     cnbname  = cname < < 4;
     pname++;
     cname = *pname;
     if (cname == '' || cname == '.')
     {
         /* No more characters in the name - but we're in
     * the middle of a pair.  Not legal. */
         return -1;
     }
     if (cname < 'A' || cname > 'Z')
     {
         // Not legal.
         return -1;
     }
     cname   -= 'A';
     cnbname |= cname;
     pname++;
     // Do we have room to store the character?
     if (index < NETBIOS_NAME_LEN)
     {
         // Yes - store the character.
         name_dec[index++] = (cnbname != ' ' ? cnbname : '');
     }
 }
 return 0;
}

7运行结果

烧录例程运行后，首先进行了PHY链路检测，然后是通过DHCP获取网络地址并打印网络地址信息，最后程序开始持续接收和响应 NetBIOS请求。如下图所示：

8总结

本文讲解了如何在 W55MH32芯片上实现 NetBIOS功能，通过实战例程展示了利用 NetBIOS进行名称 PING测试的具体过程，包括 NetBIOS功能的调用、请求处理、名称解析和响应发送等关键步骤。文章详细介绍了 NetBIOS的概念、特点、应用场景、基本工作流程和报文解析，帮助读者理解其在小型局域网资源共享和设备通信中的重要作用。

下一篇文章将聚焦 UPnP，解析其核心原理及在网络设备互联互通中的应用，同时讲解如何在相关设备上实现 UPnP功能，敬请期待！

WIZnet是一家无晶圆厂半导体公司，成立于 1998年。产品包括互联网处理器 iMCU™，它采用 TOE（TCP/IP卸载引擎）技术，基于独特的专利全硬连线 TCP/IP。iMCU™面向各种应用中的嵌入式互联网设备。

WIZnet在全球拥有 70多家分销商，在香港、韩国、美国设有办事处，提供技术支持和产品营销。

香港办事处管理的区域包括：澳大利亚、印度、土耳其、亚洲（韩国和日本除外）。

审核编辑 黄宇