W5100在嵌入式系統中實現TCP/IP網絡通信的應用

摘要：W5100是WIZnet公司最新推出的固件網絡芯片，它是在W3150A+的基礎上，集成了以太網物理層RTL8201CP核，因此W5100集TCP/IP協議棧、以太網MAC和PHY為一體。W5100支持TCP，UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPoE，Ethernet等網絡協議；支持4個獨立的Socket通信，內部16K字節的發送/接收緩沖區可快速進行數據交換，最大通信速率達到25Mbps；提供多種總線（兩種并行總線和SPI總線）接口方式，可以很方便地與各種單片機連接。
關鍵詞： W5100，TCP/IP協議，以太網，單片機

引言

我們原來介紹過W3150A網絡芯片，由于W3150A使用時還必需要在外面接一個以太網物理層接口器件(RTL8201CP)，增加了使用時的硬件難度，因此Wiznet公司最新推出了W5100，將TCP/IP協議棧、以太網的MAC和PHY三種功能集為一體。W5100不僅保留了原來與MCU接口的并行總線接口，還增加了SPI串行總線接口。

W5100器件的推出，大大簡化了硬件電路設計，使單片機系統在沒有操作系統的支持下，真正實現了單芯片接入Internet的理想。

芯片介紹
W5100有如下特性：
? 與MCU多種接口選擇，直接總線接口、間接總線接口和SPI總線；
? 支持硬件TCP/IP協議： TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet；
? 支持ADSL連接 (支持PPPOE協議，帶PAP/CHAP驗證)；
? 支持4個獨立的端口（Sockets）連接；
? 內部16K字節存儲器作TX/RX緩存；
? 內嵌10BaseT/100BaseTX以太網物理層，支持自動應答（全雙工/半雙工模式）；
? 支持自動極性變換（MDI/MDIX）；
? 多種指示燈輸出（Tx，Rx，Full/Duplex，Collision，Link，Speed）；
? 0.18µm CMOS工藝；
? 3.3V工作電壓，I/O口可承受5V電壓；
? LQFP80無鉛封裝，符合環保要求。

W5100的結構如圖1所示。

典型應用

1．網絡考勤機/門禁系統

W5100在網絡考勤機/門禁系統中的應用如圖2所示，使用MCS-51單片機以直接總線方式與W5100接口，組成了一個具有網絡功能的考勤機/門禁設備，這種考勤機/門禁系統廣泛應用在公司寫字樓、商場/超市、住宅小區等場所的管理。

考慮到考勤機/門禁系統的數據量不大，數據傳輸速率相對于其它實時系統來說不是很高，因此單片機可以采用SPI接口與W5100連接。而讀卡器芯片TRH031M也可用使用SPI接口，因此它們可以共用總線，使硬件系統更加簡單。