W5300控制器详细设计及使用说明文档

1、By:liu guo qing目录1引言51.1编写目的51.2定义51.3参考资料52W5300控制器的实现流程62.1实现流程图62.2流程简要说明63流程控制73.1W5300 RESET73.2W5300初始化73.2.1数据位宽设置73.2.2主机接口模式和时序设置73.2.3host主机中断设置93.2.4基本网络信息设置103.2.5重新发送参数设置113.2.6SOCKETn 的内部TX/RX 存储器空间分配设置113.3数据通信123.3.1SOCKET初始化133.3.2SOCKET建链153.3.3SOCKET数据通信183.3.4SOCKET关闭194逻辑实现方案194

2、.1逻辑架构194.2接口控制模块204.2.1读时序实现204.2.2写时序实现214.2.3实现状态机224.2.4接口定义234.3主控制模块234.3.1实现状态机234.3.2接口定义244.4初始化配置模块244.4.1实现状态机244.4.2接口定义254.5SOCKET驱动模块254.5.1实现状态机254.5.2接口定义265性能指标265.1支持SOCKET数以及协议265.2网络延时265.3传输带宽266使用指南276.1接口说明276.2配置参数说明296.3关键时序296.4状态寄存器291 引言1.1 编写目的1.2 定义1.3 参考资料 High-perform

3、ance_Internet_Connectivity_Solution_W5300_V1.2.3 W5300中文用户数据手册_V1.2.22 W5300控制器的实现流程本W5300控制器在16位数据的直接模式地址方式的基础上实现。2.1 实现流程图2.2 流程简要说明1. W5300 reset：W5300工作之前，需要对其进行复位，复位低电平有效，并且至少保持2us（W5300不支持上电复位，必须通过/reset接口对其进行复位）。2. Wait for at least 10ms：W5300复位后，需要等待至少10ms使得W500内部锁相环稳定后，才能进行W5300初始化操作。3. W53

4、00 initialization：初始化W5300就是将相应的参数按照写时序要求写入寄存器。初始化分为3个步骤：1) 主机接口配置：设置主机接口模式和时序，设置数据位宽，设置主机中断。2) 设置网络信息：设置数据通信的基本信息（SHAR、GAS、SBUS和SIPR）；设置重新发送的时间间隔和重发次数。3) 内部TX/RX存储器分配：定义内部TX/RX存储器大小及SOCKTEn的TX/RX存储器大小。4. Data communicate：对使用的COCKETn初始化，进行发送、接收数据及相关配置。3 流程控制3.1 W5300 RESET通过W5300芯片的/RESET接口对芯片进行复位，低

5、电平有效。RESET信号低电平至少持续2us ，为了使锁相环逻辑稳定，复位信号恢复高电平后至少等待10ms，见图3.1-1。W5300不支持上电复位。因此必须由外部系统给出复位信号。在复位信号有效的2us期间，需要对BIT16EN接口进行配置。BIT16EN为 16/8 位数据位选择，它确定W5300的数据位的宽度：高电平选择16位数据位，低电平选择8位数据位。在复位期间，它被锁存在模式寄存器（MR）的第15位，复位后它的改变不会产生影响。即数据位的宽度在复位后不会发生改变。图3.1-1 W5300复位初始化3.2 W5300初始化3.2.1 数据位宽设置数据位宽的设置可参见3.1节，根据实际

6、使用，BIT16EN接口信号可以始终配置为1。3.2.2 主机接口模式和时序设置主机的接口模式和时序设置即为对W5300的模式（MR）寄存器进行配置： MR寄存器地址：0x000 MR基础器配置值：0xB800下表3.2.2-1为MR寄存器的配置说明：表3.2.2-1 MR寄存器位符号说明MR15DBW数据总线宽度 0 ：8 位数据总线宽度 1 ：16位数据总线宽度 在W5300复位期间，这个值由BIT16EN引脚的电平确定。复位后，这个值不改变 。MR14MPFMAC层终止数据报文 0 ：正常报文 1 ：终止报文 当从路由器或交换机收到终止报文时，该位置1 。当设置为1 时，将停止数据传输，

7、直到该位为0MR13WDF2写数据访问时间 当写数据操作时，/CS为低电平后，W5300在WDFPLL_CLK时间后取写入的数据，如果主机写操作在WDFPLL_CLK完成（/CS 恢复为高电平），写入的数据在/CS为高电平时取走MR12WDF1MR11WDF0MR10RDH读数据保持时间 0 ：没有数据保持时间 1 ：数据保持时间为2PLL_CLK 在主机进行读操作时，当主机的读操作完成（/CS 恢复高电平）后，W5300在2PLL_CLK时间之内保持读取的数据。在这种情况下，注意数据总线上的数据冲突MR9-保留MR8FSFIFO交换 0 ：禁止交换 1 ：允许交换 它用于高字节和低字节的交换

8、。W5300的字节一般采用大端模式。如果主机系统采用小端模式，那么将该位置1 ，将Sn_TX_FIFOR 和Sn_RX_FIFOR 的字节顺序交换，使用效果与小端模式相同MR7RST软件复位 该位置1 ，对W5300软件复位。复位结束后自动清0 MR6-保留MR5MT存储器测试 0 ：禁止内部RX/TX 存储器测试 1 ：允许内部存储器测试 一般来讲，W5300内部TX存储器支持主机通过Sn_TX_FIFOR寄存器的写操作，而内部RX存储器只支持主机通过Sn_RX_FIFOR 寄存器的读操作。如果该位置1，内部RX/TX 存储器同时支出通过Sn_TX_FIFOR和Sn_RX_FIFOR 的读写

9、操作，从而校验内部TX/RX 存储器。测试W5300内部TX/RX 完成后，需要对系统重新复位或关闭端口。MR4PBPing 功能阻止模式 0 ：允许Ping 1 ：禁止Ping 自动Ping应答支持最多119 个字节。Ping功能阻止模式还需要考虑Sn_MR和Sn_PROTOR的设置。MR3PPPoEPPPoE模式 0 ：禁止PPPoE模式 1 ：启动PPPoE模式MR2DBS数据总线交换 0 ：禁止交换 1 ：允许交换 DBS位只交换Sn_TX_FIFOR/Sn_RX_FIFOR的高字节和低字节。然而该位交换所有寄存器的高字节和低字节，包括Sn_TX_FIFOR/ Sn_RX_FIFOR

10、寄存器。该位只有DBW为1时有效。MR1-保留MR0IND间接总线模式 0 ：直接总线模式 1 ：间接总线模式 它设置W5300与主机的接口模式3.2.3 host主机中断设置主机中断设置即为对中断屏蔽寄存器进行配置，它配置W5300的中断并报告给主机。IMR 的每一个中断屏蔽位对应IR的每一个中断位。当IR的任何一个位为1且相应的IMR 位也为1时，将向主机产生中断（/INT 输出低电平）。如果相应的IMR位为0，将不产生中断（/INT 保持高电平），即使IR位为1。 IMR寄存器地址：0x004 IMR基础器配置值：0x80FF下表2.2.3-1为IR寄存器的位说明，可以根据IR寄存器对I

11、MR寄存器进行配置：表3.2.3-1 IR寄存器位符号说明IR15IPCFIP 冲突 当IP 地址产生冲突时，该位置1时（当接收到ARP请求数据包的IP 地址与W5300本机IP地址相同）。当它置1时，网络中的另外一个设备使用了相同的IP 地址，将造成通信错误。因此需要尽快采取措施解决这个问题。IR14DPUR目标端口无法到达 当收到ICMP （目的端口无法到达）数据包时，该位置1 。该中断用于UDP协议传输。IR13PPPTPPPoE中止 在PPPoE模式，当与服务器连接关闭时，该位置1。IR12FMTU分片最大传输单元（MTU） 当收到ICMP （分片最大传输单元）数据包时，该位置1 。在

12、基于UDP协议传输时，需要考虑。TCP协议下可以不需要考虑。IR11:8-保留IR7S7_INTSOCKET7中断 当SOCKET7产生中断时，该位置1。该中断信息对应于S7_IR1。当S7_IR1被主机清0后，该位自动清0。IR6S6_INTSOCKET6中断 当SOCKET6产生中断时，该位置1。该中断信息对应于S6_IR1。当S6_IR1被主机清0后，该位自动清0。IR5S5_INTSOCKET5中断 当SOCKET5产生中断时，该位置1。该中断信息对应于S5_IR1。当S5_IR1被主机清0后，该位自动清0。IR4S4_INTSOCKET4中断 当SOCKET4产生中断时，该位置1。该

13、中断信息对应于S4_IR1。当S4_IR1被主机清0后，该位自动清0。IR3S3_INTSOCKET3中断 当SOCKET3产生中断时，该位置1。该中断信息对应于S3_IR1。当S3_IR1被主机清0后，该位自动清0。IR2S2_INTSOCKET2中断 当SOCKET2产生中断时，该位置1。该中断信息对应于S2_IR1。当S2_IR1被主机清0后，该位自动清0。IR1S1_INTSOCKET1中断 当SOCKET1产生中断时，该位置1。该中断信息对应于S1_IR1。当S1_IR1被主机清0后，该位自动清0。IR0S0_INTSOCKET0中断 当SOCKET0产生中断时，该位置1。该中断信息

14、对应于S0_IR1。当S0_IR1被主机清0后，该位自动清0。3.2.4 基本网络信息设置基本网络信息设置，即为对W5300的本机硬件地址（MAC）寄存器（SHAR）、网关IP地址寄存器（GAR）、子网掩码寄存器（SUBR）和本机IP地址寄存器（SIPR）进行配置。1) 本机硬件地址（MAC）寄存器（SHAR）配置： SHAR0寄存器地址：0x008 SHAR0寄存器配置值：MAC47:32 SHAR2寄存器地址：0x00A SHAR2寄存器配置值：MAC31:16 SHAR4寄存器地址：0x00C SHAR4寄存器配置值：MAC15:02) 网关IP地址寄存器（GAR）配置： GAR0寄存器

15、地址：0x010 GAR0寄存器配置值：GAR31:16 GAR1寄存器地址：0x012 GAR1寄存器配置值：GAR15:03) 子网掩码寄存器（SUBR）配置： SUBR0寄存器地址：0x014 SUBR0寄存器配置值：SUBR 31:16 SUBR1寄存器地址：0x016 SUBR1寄存器配置值：SUBR 15:04) 本机IP地址寄存器（SIPR） SIPR0寄存器地址：0x014 SIPR0寄存器配置值：SUBR 31:16 SIPR1寄存器地址：0x016 SIPR1寄存器配置值：SUBR 15:03.2.5 重新发送参数设置重新发送参数设置，即为对W5300的重复发送超时寄存器（

16、RTR）和重复发送计数寄存器（RCR）进行配置。1) 重复发送超时寄存器（RTR）用于配置重复发送超时周期的值。RTR的标准单位是100us ，RTR初始化设置为2000（0x7D0 ），超时的时间周期为200ms。 RTR寄存器地址：0x01C RTR寄存器配置值：0x07D0（200ms）2) 重复发送计数寄存器（RCR）用于配置重复发送的次数。当重复发送的次数达到RCR+1时，将产生超时中断（Sn_IR 的TIMEOUT位置1）。 RCR寄存器地址：0x01E RCR寄存器配置值：0x3（3次）APP和TCP的超时计算可参见W5300的数据手册。3.2.6 SOCKETn 的内部TX/R

17、X 存储器空间分配设置W5300内部包含16个8K字节的存储单元。这些存储单元依次映射在128K字节的存储器空间。128K存储器分为发送存储器（TX）和接收存储器（RX）。内部TX和RX存储器以8K字节为单元分布在128K字节空间。内部TX/RX 存储器可以在064K 字节空间以1K字节为单元从新分配给每个SOCKET。1) 定义内部TX/RX 存储器大小可以在存储器单元类型寄存器（MYTPER）中配置，每个8K字节的存储单元对应MTYPER的一个位。当该位为1时，它用于TX存储器，当该位为0时，它用于RX存储器。MTYPER的低位都配置为TX存储器。其余没有配置为TX存储器的都应该设置为0。

18、 MYTPER寄存器地址：0x030 MYTPER寄存器配置值：0x00FF（平均分配）2) 每个SOCKET的内部TX存储器的大小由TX存储器大小配置寄存器（TMSR）配置。每个SOCKET在复位后自动分配8K字节的TX存储空间。 TMS01R寄存器地址：0x020 TMS01R寄存器配置值：高8位为SOCKET0的配置值，低8位为SOCKET1的配置值（0x190E） TMS23R寄存器地址：0x022 TMS23R寄存器配置值：高8位为SOCKET0的配置值，低8位为SOCKET1的配置值（0x1900） TMS45R寄存器地址：0x024 TMS45R寄存器配置值：高8位为SOCKET

19、0的配置值，低8位为SOCKET1的配置值（0x0000） TMS67R寄存器地址：0x026 TMS67R寄存器配置值：高8位为SOCKET0的配置值，低8位为SOCKET1的配置值（0x0000）3) 每个SOCKET的内部RX存储器的大小由RX存储器大小配置寄存器（RMSR）配置。每个SOCKET在复位后自动分配8K字节的RX存储空间。 RMS01R寄存器地址：0x028 RMS01R寄存器配置值：高8位为SOCKET0的配置值，低8位为SOCKET1的配置值（0x190E） RMS23R寄存器地址：0x02A RMS23R寄存器配置值：高8位为SOCKET0的配置值，低8位为SOCKE

20、T1的配置值（0x1900） RMS45R寄存器地址：0x02C RMS45R寄存器配置值：高8位为SOCKET0的配置值，低8位为SOCKET1的配置值（0x0000） RMS67R寄存器地址：0x02E RMS67R寄存器配置值：高8位为SOCKET0的配置值，低8位为SOCKET1的配置值（0x0000）3.3 数据通信完成初始化设置以后，W5300可以以TCP 、UDP、IPRAW 或MACRAW的方式打开SOCKET发送或接收数据。根据实际使用，在此只描述基于TCP协议的W5300工作方法。在TCP 模式，首先要根据IP 地址和端口号与对端建立SOCKET连接。通过连接的SOCKET

21、发送和接收数据。建立SOCKET的连接有“TCP 服务器”和“TCP 客户端”之分。区分它们的方法是谁首先发送连接请求（SYS数据包）。“TCP 服务器”等待对端的连接请求，当收到连接请求时建立SOCKET连接（被动打开）。“TCP 客户端”主动发出连接请求，与对端建立连接（主动打开）。下图3.3-1为W5300在TCP模式下数据通信的工作流程：图3.3-1 TCP模式下数据通信工作流程3.3.1 SOCKET初始化为了实现TCP 通信，需要对SOCKET进行初始化设置并打开SOCKET。为了打开SOCKET，选择其中的一个SOCKET（被选择的SOCKET称之为SOCKETn）， 通过SOC

22、KETn 模式寄存器(Sn_MR) 和SOCKETn源端口号寄存器（Sn_PORTR）分别设置通信协议和本机端口号（在TCP 服务器模式，称之为侦听端口号），然后执行OPEN 命令。执行完OPEN 命令后，如果Sn_SSR 改变为SOCK_INIT，则SOCKET的初始化设置完成。3.3.1.1 SOCKETn 模式寄存器设置SOCKETn模式寄存器(Sn_MR)用于配置SOCKET的协议类型及相关一些选项。 Sn_MR寄存器地址：0x200（0x240、0x280） Sn_MR寄存器配置值：0x0121（队列对齐、允许无延时响应、TCP模式）下表2.3.1.1-1为SOCKETn模式寄存器(

23、Sn_MR)的配置位说明：表3.3.1.1-1 Sn_MR寄存器位符号说明Sn_MR15:9-保留Sn_MR8ALIGN队列对齐 0：不使用对齐 1：使用对齐 只有在TCP 模式下有效，在TCP 通信过程中，当每次收到的数据包的字节数为偶数且该位置为1时，接收数据可直接删去附在接收数据包中的PACKET-INFO（数据的字节数），使读取数据的操作大大增强。Sn_MR7MULTI多播 0：禁止多播 1：允许多播 只有在UDP模式下有效 Sn_MR6MFMAC地址过滤 0：禁止MAC地址过滤 1：允许MAC地址过滤 只有在MACRAW模式下有效Sn_MR5ND使用无延时的ACK 0：禁止延时ACK

24、选项 1：允许延时ACK选项 只有在TCP 模式下有效，当该位置1，收到对端的数据包后立即发送ACK数据包响应。建议将该位置1，以提高TCP 通信的性能。Sn_MR4-保留Sn_MR3:0P3:0协议类型。它用于配置每个SOCKET的通信协议（TCP、UDP、IPRAW，MACRAW等）或PPPoE SOCKET与PPPoE服务器之间的操作。4b0000 : SOCKET Closed；4b0001 : TCP；4bxxx0 :其它3.3.1.2 SOCKETn中断屏蔽寄存器设置SOCKETn中断屏蔽寄存器（Sn_IMR）配置SOCKETn 向主机产生的中断，Sn_IMR的中断屏蔽位与SOCK

25、ETn中断寄存器（Sn_IR）是对应的。参考2.2.3主机中断设置。 Sn_IMR寄存器地址：0x204（0x244、0x284） Sn_IMR寄存器配置值：0x001B（send_OK、timeout、discon、con）下表3.3.1.2-1为Sn_IR寄存器的位说明，可以根据Sn_IR寄存器对Sn_IMR寄存器进行配置：表3.3.1.2-1 IR寄存器位符号说明Sn_IR7PRECVPPP接收中断接收到不支持的可选数据（Option Data）时，该位置位。Sn_IR6PFAILPPP失败中断PAP认证失败时该位置位Sn_IR5PNEXTPPP下一过程中断 在PPPoE连接过程中，该过

26、程改变时置位Sn_IR4SENDOK发送完成中断 SEND 命令完成后置位Sn_IR 3TIMEOUT超时中断 在ARP和TCP 过程中超时置位Sn_IR 2RECV接收数据中断端口从对端接收到数据时置位Sn_IR 1DISCON断开连接中断接收到从对端来的FIN或FIN/ACK 数据包时置位Sn_IR0CON连接中断与对端成功建立连接时置位3.3.1.3 SOCKETn目的IP 地址寄存器在TCP 客户端模式下，运行CONNECT 命令之前，必须将SOCKETn目的IP 地址寄存器（Sn_DIPR）设置为TCP 服务器的IP 地址。而在TCP 服务器模式，当成功建立连接以后，它被W5300自

27、动配置为TCP 客户端的IP 地址。 Sn_DIPR 0寄存器地址：0x214（0x254、0x294） Sn_DIPR 0寄存器配置值：DIPR 31:16 Sn_DIPR 1寄存器地址：0x216（0x256、0x296） Sn_DIPR 1寄存器配置值：DIPR 15:03.3.1.4 端口号寄存器设置端口号寄存器设置包括对SOCKETn源端口号寄存器（Sn_PORTR）和SOCKETn目的端口号寄存器（Sn_DPORTR）的配置。1) SOCKETn源端口号寄存器（Sn_PORTR）用于配置源端口的端口号，必须在OPEN 命令之前设置。 Sn_PORTR寄存器地址： 0x20A（0x2

28、4A、0x28A） Sn_PORTR寄存器配置值： 2) SOCKETn目的端口号寄存器（Sn_DPORTR）用于设置SOCKETn 的目的端口号。在TCP 客户端模式下运行CONNECT 命令之前，需要将它设置为处于TCP 服务器模式下的侦听端口的端口号。而在TCP 服务器模式，当成功建立连接以后，它被W5300自动配置为TCP 客户端的端口号。 Sn_DPORTR寄存器地址：0x212（0x252、0x252） Sn_DPORTR寄存器配置值：3.3.2 SOCKET建链基于TCP模式的SOCKET建链，建链过程中需要配置及查询SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）、SOCKETn中断寄存

29、器（Sn_IR）和SOCKETn 状态寄存器（Sn_SSR）。 SOCKETn命令寄存器地址：0x202（0x242、0x282） SOCKETn中断寄存器地址：0x206（0x246、0x286） SOCKETn 状态寄存器地址：0x208（0x248、0x288）下表3.3.2-1为SOCKETn命令寄存器说明：表3.3.2-1 SOCKETn命令寄存器值命令说明0x01打开端口 OPEN它根据Sn_MR(P3P0)所定义的协议类型初始化端口并打开端口0x02侦听 LISTEN只有在TCP 模式下有效(Sn_MR(P3:P0)=Sn_MR _TCP) 它将SOCKETn 设置为TCP 服务

30、器模式。它将改变Sn_SSR 寄存器的SOCK_INIT为SOCK_LISTEN，以等待其它TCP 客户端的连接请求（SYN数据包） 当Sn_SSR 为SOCK_LISTEN 且成功处理了其它TCP 客户端的连接请求时，Sn_IR(0)将置1 ，而Sn_SSR 变为SOCK_ESTABLISHED。如果没有处理连接请求(SYN/ACK 传输失败)，TCP 产生超时（Sn_IR(3)=1）且Sn_SSR 变为SOCK_CLOSED0x04连接 CONNECT它将端口设置为TCP 客户端模式 它发送连接请求到由Sn_DIPR和Sn_DPORTR 指定的TCP 服务器。 当连接请求被成功处理(收到S

31、YN/ACK数据包)，Sn_IR(0) 置1，且Sn_SSR的状态变为SOCK_ESTABLISHED 。如果连接失败，可能有三种情况 1 ARP 产生超时，因为目标硬件地址无法获得 2 没有收到SYN/ACK数据包而产生超时(Sn_IR(3)=1) 3 收到RST 数据包而不是SYN/ACK数据包 以上三种情况Sn_SSR 都将变为SOCK_CLOSED状态0x08断开连接 DISCON不论是TCP 服务器还是客户端，它都将执行断开连接的处理。 1 主动关闭：它发送断开连接的请求(FIN 数据包)到连接的对端 2 被动关闭：当收到对端的断开连接请求(FIN 数据包)时，它发送FIN数据包。如

32、果断开连接成功( 收到对端的FIN/ACK 数据包) ，Sn_SSR 的状态将变为SOCK_CLOSED。 如果断开连接失败，产生TCP 超时(Sn_IR(3)=1) 且Sn_SSR 的状态变为SOCK_CLOSED。另外，如果直接使用CLOSE命令而不是DISCON 命令，只有Sn_SSR 的状态变为SOCK_CLOSED，不产生断开连接的处理(断开连接的请求)。如果在通信过程中收到对端发送来的RST 数据包，Sn_SSR 无条件变为SOCK_CLOSED状态。0x10端口关闭 CLOSE关闭端口，Sn_SSR 的状态变为SOCK_CLOSED。0x20发送数据 SEND启动数据发送，发送的

33、字节长度由Sn_TX_WRSR确定。当发送过程结束，Sn_IR(SENDOK)将置1，主机检测到Sn_IR(SENDOK)=1 后，可以进行下一次的传输。 如果通过SEND 命令数据包成功传输到对端（当收到对端的DATA/ACK数据包），Sn_TX_FSR根据传输的数据长度自动增加。如果没有传输成功（没有收到DATA/ACK 的数据包），将产生超时（Sn_IR(3)=1），且Sn_SSR 进入SOCK_CLOSED状态。另外，主机在使用SEND 命令发送数据之前，首先通过Sn_TX_FIFOR寄存器将数据写入到TX存储器，然后写入要发送数据的字节数到Sn_TX_WRSR。0x40接收数据 RE

34、CV它表示主机接收到SOCKETn 的数据 在使用RECV 命令前，主机需要通过Sn_RX_FIFOR 寄存器从RX存储器读取接收的数据。下表3.3.2-2为SOCKETn状态寄存器中与TCP模式相关的说明：表3.3.2-2 SOCKETn状态寄存器值符号说明0x00SOCK_CLOSEDSOCKETn 端口资源释放状态 当执行DISCON 或CLOSE命令，或产生ARP、TCP 超时，不管以前是什么状态，此时它都变为SOCK_CLOSED状态0x13SOCK_INITSOCKETn 以TCP 模式打开时的状态 当Sn_MR(P3P0)为Sn_MR_TCP 且执行OPEN 命令时，它变为SOC

35、K_INIT状态。它是建立TCP 连接的第一步。 这时可以使用LISTEN命令设置TCP 服务器模式，或CONNECT 命令设置TCP客户端模式0x14SOCK_LISTEN它是SOCKETn 在TCP 服务器状态等待TCP 客户端的连接请求(SYN 数据包)当运行LISTEN命令时，它改变为SOCK_LISTEN 状态。当成功处理了TCP 客户端的连接请求(SYN 数据包) ，SOCK_LISTEN 变为SOCK_ESTABLISHED。如果失败，将产生超时中断(Sn_IR(TIMEOUT)= 1) ，且状态改变为SOCK_CLOSED0x17SOCK_ESTABLISHED它是TCP 建立

36、连接的状态 在SOCK_LISTEN 状态，收到TCP 客户端SYN数据包并成功处理，它将变成SOCK_ESTABLISHED，或CONNECT命令成功运行。在这种状态，可以进行数据传输，即可以运行SEND 或RECV 命令。0x1CSOCK_CLOSE_WAIT该状态是收到对端断开连接请求(FIN 数据包) 由于TCP 连接处于半关闭状态，但可以进行数据传输。为了彻底断开TCP 连接，必须执行DISCON 命令。如果关闭SOCKEn而没有断开连接的处理，可以只运行CLOSE命令0x15SOCK_SYNSENT该状态表示连接请求(SYN 数据包)发送到TCP 服务器 该状态显示CONNECT

37、命令从SOCK_INIT到SOCK_ESTABLISHED的状态改变过程 在这种状态，如果收到TCP服务器允许连接信息(SYN/ACK 数据包) ，状态自动转换为SOCK_ESTABLISHED 。如果在产生TCP 超时（Sn_IR(TIMEOUT)=1）之前没有收到TCP 服务器的SYN/ACK数据包，那么它自动转变为SOCK_CLOSED0x16SOCK_SYNRECV该状态表示收到TCP 客户端的连接请求(SYN 数据包) 当W5300向TCP 客户端发出允许连接(SYN/ACK 数据包)信息后，它自动变换为SOCK_ESTABLISHED。如果失败，将产生超时 (Sn_IR(TIMEO

38、UT)=1)，且改变为SOCK_CLOSED0x18SOCK_FIN_WAITSOCKETn 被关闭的状态 当SOCKET完成主动关闭或被动关闭的断开连接处理时出现这种状态。当成断开连接处理或TCP 超时（Sn_IR (TIMEOUT)=1），它的状态将改变为SOCK_CLOSED0X1BSOCK_TIME _WAIT0X1DSOCK_LAST_ACK3.3.2.1 SOCKET打开运行OPEN命令将所操作的SOCKET打开。1) 打开设置向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）写入OPEN命令：0x01；2) 打开状态查询读取SOCKETn 状态寄存器（Sn_SSR），如果寄存器值为0x13

39、(SOCK_LISTEN)， SOCKET即处于打开状态。3.3.2.2 SOCKET侦听运行LISTEN命令将W5300设置为TCP 服务器模式。1) 侦听设置向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）写入LISTEN命令：0x02；2) 侦听状态查询读取SOCKETn 状态寄存器（Sn_SSR），如果寄存器值为0x14(SOCK_LISTEN)，SOCKET即处于侦听状态。3.3.2.3 SOCKET链接运行CONNECT命令将W5300设置为TCP 服务器模式。1) 链接设置向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）写入CONNECT命令：0x03；2) 链接状态查询读取SOCKETn 状态

40、寄存器（Sn_SSR），如果寄存器值为0x17(SOCK_ESTABLISHED)，或者检测到SOCKETn中断寄存器Sn_IR0被置为1，则SOCKET即处于链接状态。链接成功后，需要将Sn_IR0的中断标识清除。3.3.3 SOCKET数据通信3.3.3.1 接收数据检测是否接收到对端发送过来的数据，并做相应处理。1) 检测是否接收到数据方法一：检测SOCKETn中断寄存器Sn_IR2是否被置为1，如果为1，则确认为接收到对端发送过来的数据。方法二：检测OCKETn接收数据的字节长度寄存器（Sn_RX_RSR）是否等于零，如果不等于零，则确认为接收到对端发送过来的数据。 Sn_RX_RSR

41、寄存器地址：2) 接收数据处理步骤一：读取OCKETn接收数据的字节长度寄存器（Sn_RX_RSR），获取当前RX memory中的数据长度。步骤二：根据步骤一中获取的数据长度，通过SOCKETn RX FIFO寄存器（Sn_RX_FIFOR）获取RX memory中的数据。 Sn_RX_FIFOR寄存器地址：步骤三：向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）写入RECV命令：0x40；3) 是否清楚接收中断接收数据处理完成后，再次检查OCKETn接收数据的字节长度寄存器（Sn_RX_RSR）是否等于零，如果为零，则清除SOCKETn中断寄存器Sn_IR2的中断，否则不清除。3.3.3.2 发送

42、数据将数据通过Sn_TX_FIFOR写入到内部TX存储器后，W5300将试着把数据发送到对端。发送数据的大小不能比分配给该SOCKETn 的内部TX存储器空间大。为了下一次数据的发送，主机必须检查上次SEND 命令是否执行完毕。如果上一次的SEND 命令还没有执行完而又开始下一次的SEND 命令，将可能产生各种各样的错误。数据越大，执行SEND 命令所需要的时间就会越长。所以要想提高发送效率，适当将数据分为合适的大小发送。1) 在检测到有数据发送请求后，需要获取SOCKETn剩余存储空间寄存器(Sn_TX_FSR)和SOCKETn中断寄存器（Sn_IR）。当Sn_IR0等于1，且Sn_IR4等

43、于1时（第一次发送数据除外），读取SOCKETn剩余存储空间寄存器(Sn_TX_FSR)中的剩余存储空间，并清除Sn_IR4的中断（第一次发送数据除外）。 Sn_TX_FSR寄存器地址：2) 通过SOCKETn TX FIFO寄存器（Sn_TX_FIFOR）发送待发数据，发送的数据量不能超过Sn_TX_FSR中的剩余存储空间。3) 待发数据写入TX memory后，向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）写入SEND命令：0x20；3.3.4 SOCKET关闭3.3.4.1 断开链接处理当接收到有对端的断开连接的请求（接收到FIN数据包），或者接收到上层应用的断链请求后，需要做断开链接处理。1

44、) 检测到SOCKETn中断寄存器（Sn_IR）的Sn_IR1等于1时，确认为接收到接收到对端的FIN数据包或者接收到对端的FIN/ACK 数据包，可以进行断开链接处理，并将中断标志清除。2) 向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）写入DISCON命令，进行断开链接处理。3.3.4.2 超时超时可能发生在TCP 数据包传输过程中，如连接请求（SYN数据包）或其响应数据包（SYN/ACK数据包）、数据（DATA数据包）或其响应数据包（DATA/ACK 数据包）、断开连接请求（FIN数据包）或其响应数据包（FIN/ACK 数据包）等等。如果以上的数据包在RTR和RCR设定的时间内没有发送出去，那

45、么将产生TCP 超时，且Sn_SSR 将改变为SOCK_CLOSED状态。当检测到SOCKETn中断寄存器（Sn_IR）的Sn_IR3等于1时，既可以确认为数据通信产生了超时。3.3.4.3 端口关闭当接收到上层应用的关闭（复位）请求后，做SOCKET关闭处理。1) 初始化Sn_IR，即向Sn_IR写入初始值（为中断屏蔽寄存器的初始值）。2) 向SOCKETn命令寄存器（Sn_CR）写入CLOSE命令，进行端口关闭处理4 逻辑实现方案根据上述的流程控制，及实际的应用要求，基于纯逻辑的W5300控制器的实现方案。4.1 逻辑架构如下图4.1-1所示，整个实现逻辑可分为4模块：接口控制模块（Int

46、erface Control）、网络主控模块（Ethernet Main Control）、初始化配置模块（Initial Config）和端口驱动模块（SOCKETn Driver）。图4.1-1 逻辑实现架构图4.2 接口控制模块接口控制模块，Interface Control 主要完成对控制器读写W5300的操作信号进行时序转换，以满足W5300的读写时序要求。4.2.1 读时序实现4.2.1.1 时序要求下图4.2.1.1-1为W5300读时序图：图4.2.1.1-1 W5300读时序图下表为读时序要求说明：表4.2.1.1-1 W5300读时序要求名称说明最小最大tADDRsAddr

47、ess 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 /RD low 42 n s-tDATAhDATA Hold Time after /RD and /CS high -7 nstDATAheDATA Hold Extension Time after /CS hi

48、gh -2XPLL_CLK4.2.1.2 逻辑实现时序下图4.2.1.2-1为接口控制模块在逻辑中实现读时序（通过100M时钟实现）： 图4.2.1.2-1 W5300读时序实现图4.2.2 写时序实现4.2.2.1 时序要求下图4.2.2.1-1为W5300写时序图：图4.2.2.1-1 W5300写时序图下表为写时序要求说明：表4.2.2.1-1 W5300写时序要求名称说明最小最大tADDRsAddress Setup Time after /CS and /WR low -7 nstADDRhAddress Hold Time after /CS or /WR high -tCS/CS

49、 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 high 7 ns-4.2.2.2 逻辑实现时序下图4.2.2.2-1为接口控制模块在逻辑中实现写时序（通过100M时钟实现）：图4.2.2.2-1 W5300写时序图4.2.3 实现状态机接口控制模块的实现状态机如下图

50、：图4.2.3-1 接口控制模块的实现状态机状态机各状态说明：1. timing_idle：状态机初始化，复位后后进入的状态，160ns后跳出。2. CMD_rdfifo_judge：判断需要写入W5300的数据缓存fifo是否有数据，并寄存当前fifo中的数据量。3. rd_CMD_fifo：读取数据缓存fifo中的数据，该状态维持时间需要满足tCSn的时间（如果时钟为100M，则该状态需要维持时间必须为30ns）。4. CMD_wr_rd_out：在该状态需要判断rd_CMD_fifo读出来的数据是读W5300还是写W5300，并根据判断的结果对W5300进行读写操作。4.2.4 接口定义

51、4.3 主控制模块主控制模块，eth main control 主要对初始化配置模块、SOCKETn驱动模块的分时控制。4.3.1 实现状态机下图4.3.1-1为主控制模块的实现状态机：图4.3.1-1 主控制模块的实现状态机状态机各状态说明：1. mc_idle : 状态机初始化，复位后后进入的状态，160ns后跳出。2. host_reset：在该状态对W5300硬件复位，复位时间为为65536ns。3. reset_wait：W5300复位后的等待状态，维持时间是1ms。4. host_config：产生控制信号，驱动初始化配置模块对W5300进行参数配置。5. host_reg_gai

52、n：W5300的相关寄存器的获取模块，获取W5300的中断寄存器和各SOCKET的RSR寄存器。6. host_ir_detect：对W5300中断寄存器的IPCF位判断。7. ip_conflict：如果W5300中断寄存器的IPCF位置1，则状态机跳入该状态，表明有网络中存在IP冲突。8. app_req_proc：对后端应用的请求做处理，产生各个SOCKET的mark寄存器，如下表： 表4.3.1-1 Sn_MR寄存器Sn_prc_mark6:0名称说明bit0Ir_reqW5300的SOCKETn有中断标识bit1moni_ req后端应用的监听请求bit2Link_req后端应用的链

53、接请求bit3Discon_req后端应用的断链请求bit4Close_req后端应用的关闭请求bit5send_req后端应用的数据发送请求bit6Recv_reqW5300中有数据接收请求9. Sn_proc_judge：对mark寄存器判断，如果不为0，则进入Sn_driver_proc状态。10. Sn_driver_proc：产生控制信号，驱动SOCKET启动模块对mark寄存器中的请求做相应处理。4.3.2 接口定义4.4 初始化配置模块初始化配置模块，initial config 主要完成W5300的初始化参数的配置：本端IP、对端IP，子网掩码等，具体参数可参见2.2节。4.4.1 实现状态机下图4.4.1-1为初始化配置模块的实现状态机：图4.4.1-1 初始化配置模块的实现状态机状态机各状态说明：1. config_idle：初始状态，等待主控模块的启动。2. overall_config、socket0_config、socket1_config、