基于W5500+STM32的SNMP協議應用

工具： PCW5500EVB Net-SNMP軟件包編譯環境：Keil4 &IAR功能：通過網絡管理協議SNMP及基本的控制命令實現簡單的LED控制

一、W5500簡介

韓國WIZnet公司生產的以太網控制芯片W5500整合了五層結構中的前四層，即物理層、數據鏈路層、網絡層和傳輸層，并在內部利用硬件實現了TCP/IP協議棧。開發者無需專業的網絡知識，使用W5500如同控制外部存儲器一樣簡單，為用戶提供了最簡單的網絡接入方法。全硬件TCP/IP協議棧完全獨立于主控芯片，可以降低主芯片負載且無需移植繁瑣的TCP/IP協議棧，便于產品實現網絡化更新。以太網控制芯片W5500具有以下特點：

1、W5500支持硬件TCP/IP協議，包括TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP、IGMP、PPPoE和以太網的PHY和MAC層，TCP/IP協議的硬件實現2、支持8個獨立的SOCKET同時工作，可同時工作在不同的工作模式；3、支持高速SPI接口（SPI MODE 0，3），SPI的時鐘最高可達到80MHz，極大地提高了網絡通信的數據傳輸速率；4、內部集成32KB存儲器用于發送/接收緩存；5、內嵌10BaseT/100BaseTX以太網物理層（PHY）；6、支持自動協商（10/100-Based全雙工/半雙工）；7、工作電壓為3.3V，但I/O信號口可承受5V電壓；

二、SNMP協議簡介

SNMP：“簡單網絡管理協議”，用于網絡管理的協議。SNMP定義在IP協議上，使用無連接的UDP進行通信，SNMP支持5個基本的操作，分別是：GetRequest、GetNextRequest、SetRequest、GetResponse和Trap，這 5個操作來自各自的PDU結構。SNMP采用的是一個請求---應答的通信方式，Trap除外，Trap不需要應答。在具體實現上，SNMP為管理員提供了一個網管平臺(NMS)，又稱為管理站，負責網管命令的發出、數據存儲、及數據分析。被監管的設備上運行一個SNMP代理(Agent)，代理實現設備與管理站的SNMP通信。管理站與代理端通過MIB進行接口統一，MIB定義了設備中的被管理對象。管理站和代理都實現了相應的MIB對象，使得雙方可以識別對方的數據，實現通信。管理站向代理申請MIB中定義的數據，代理識別后，將管理設備提供的相關狀態或參數等數據轉換為MIB定義的格式，應答給管理站，完成一次管理操作。Agent在161端口監聽傳來的GetRequest、GetNextRequest和SetRequest命令，NMS在162端口監聽傳來的Trap。SNMP操作請求被封裝成一個簡單的UDP分組，接收端處理完請求后應答一個UDP的SNMP消息報文；一個請求對應一個應答就完成了一次操作。SNMP的工作方式：管理員需要向設備獲取數據，所以SNMP提供了讀操作；管理員需要向設備執行設置操作，所以SNMP提供了寫操作；設備需要在重要狀況改變的時候，向管理員通報事件的發生，所以SNMP提供了Trap操作。對于網絡管理，我們面對的數據是設備的配置、參數、狀態等信息，面對的操作是讀取和設置；同時，因為網絡設備眾多，為了能及時得到設備的重要狀態，還要求設備能主動地匯報重要狀態，這就是報警功能。

Get：讀取網絡設備的狀態信息。Set：遠程配置設備參數。Trap：管理站及時獲取設備的重要信息。下面是管理信息庫的對象標識

對象命名樹的頂級對象有三個，即ISO、ITU-T和這兩個組織的聯合體。Internet（標號是1）在ISO 下的被標識組織的dod下,其標識符為{1.3.6.1}。Internet結點下面的第二個結點是mgmt（管理），標號是2。其標識為{1.3.6.1.2.1}或{Internet(1).2.1}。這種標識為對象標識符，即ObjectID ，簡稱OID。這里要提一下MIB中的對象{1.3.6.1.4.1}，即enterprises（企業），其所屬結點數已超過3000。例如IBM為{1.3.6.1.4.1.2}，Cisco為{1.3.6.1.4.1.9}，Novell為{1.3.6.1.4.1.23}等。世界上任何一個公司、學校只要用電子郵件發往iana-mib@isi.edu

進行申請即可獲得一個結點名。這樣各廠家就可以定義自己的產品的被管理對象名，使它能用SNMP進行管理。

三、Net-SNMP軟件包 目前，開發SNMP的軟件包有許多可以選擇如SNMP++、AGENT++、NET-SNMP等。這里我們選用的是NET-SNMP。首先它是一個開源軟件，其次基于C語言開發，便于移植。net-snmp早先是在Unix平臺下開發的。現可以移植到 Linux 、 Windows等多個平臺。Net-snmp是一個代理端軟件，但也提供管理端的查詢工具。安裝有兩種方式：一是直接安裝的二進制包，二是需要編譯的源代碼。我們在windows平臺上安裝的二進制包，在windows上的二進制包的安裝就非常簡單了，只需按提示就可完成。源代碼和二進制包可從www.net-snmp.org

網站下載，本文中所用的是net-snmp5.2.1.2的版本。之所以要先安裝一個可運行的net-snmp系統，是因為我們開發程序運行環境的配置文件，是按照默認安裝路徑內部設定搜索的；另外，還可以利用其提供的配置工具來生成配置文件，利用提供的查詢工具來測試程序。運行net-snmp之前先要進行環境設置，否則無法查詢到結果。

四、系統設計

1. 硬件設計

下圖是控制板實物圖和LED內部接線圖。MCU選用Cotex M3系列STM32F103芯片，以太網控制芯片選用WIZnet的W5500。程序以控制D3為例詳細介紹SNMP協議的應用。D3和MCU的PA3相連，低電平有效。

2.程序設計

在分析細節代碼之前，我們還是先來看一下主函數。在這里完成了對W5500EVB的初始化，并在主函數中加入簡單的LED燈閃爍提示，同時也為SNMP協議啟動做好準備，之后便進入SNMP協議操作進程。SNMP協議操作程序主要是snmplib和snmpdemo兩個子函數。以下是系統基本的工作流程。 在snmplib程序中詳細介紹了SNMP協議的工作流程。以下主要對報警報文的發送進行簡單地分析。NMS網管平臺在UDP模式下打開162端口監聽傳來的Trap，成功得到Trap后關閉SOCK_SNMP。

?int32 SnmpXTrapSend(... ...){

..................

// Send Packet

{

uint8 svr_addr[6];

//UDPOpen(SOCK_SNMP,162);

socket(SOCK_SNMP,Sn_MR_UDP,162,0);

ipToByteArray(managerIP, svr_addr);sendto(SOCK_SNMP, packet_trap, packet_index, svr_addr, 162);

close(SOCK_SNMP);

return 0;

}

}

Agent工作在UDP模式下，在SOCK_SNMP中打開161端口監聽傳來的GetRequest、GetNextRequest和SetRequest命令。成功打開端口以后，首先通過讀取空閑接收緩存寄存器來判斷是否接收到數據。如果接收到數據，就通過recvfrom（）從具體的端口和地址把數據讀出來。之后判斷數據是否正確，若果不正確就返回再次讀取，如果數據正確，就發送到網絡端執行命令。。最后關閉SOCK_SNMP，執行下一次操作。