W5500以太網控制器：技術規格和應用程序方案
2024-07-22 1909

目錄

什麼是W5500以太網控制器？

W5500 是由Wiznet生產的工業級以太網控制芯片。它具有低功耗，高速傳輸和易於集成的特徵。它支持TCP，UDP，IPv4，ARP，ICMP，IGMP和其他協議，並且非常適合嵌入式設備和Internet之間的通信需求，例如智能家居，工業控制，遠程監控和其他場景。此外，它支持高速標準的4-Wire SPI接口與主機通信。從理論上講，SPI速率可以達到80MHz。它集成了TCPIP協議堆棧和硬件以太網控制器，以輕鬆實現網絡通信功能。

注意：串行外圍接口（SPI）是串行外圍接口協議。它是一種全雙工，同步的接口技術，通常用於連接微控制器和外圍設備，例如傳感器，記憶，顯示等。SPI協議具有很高的傳輸效率，並且非常易於使用，因此它被廣泛用於嵌入式系統中。

更換和同等

• Atmega4809

• ENC28J60

•LAN8720

•W5500

W5500的符號，足跡和銷構型

W5500的技術參數

W5500的功能是什麼？

•不支持自動極性轉換（網絡交流兩側的一方支持它）

•用於TCP/IP數據包處理的內部32K字節收發器緩衝區

•支持降低電源模式，並在UDP上喚醒LAN

•使用低功率芯片設計可以有效地降低物聯網設備的功耗並提高設備的效率。

•支持以太網速度高達100 Mbps，可以滿足物聯網設備的高速通信需求。

•同時支持8個獨立硬件套接字通信的渠道，並且通信效率不會相互影響。

•支持多個接口，以滿足不同類型的物聯網設備的要求，例如SPI，I2C等。

•它具有極高的可靠性，可以支持多個網絡協議，例如TCP/IP，UDP，HTTP等，它們可以適應IoT設備的複雜網絡環境。

W5500的結構

上面描述的圖說明了W5500的結構塊佈局。從圖中可以明顯看出，該設備在3.3V電源上運行，並且需要25MHz時鐘源驅動器。在芯片中，相鎖的環（PLL）有效地乘以150MHz。此外，W5500結合了內置的物理層PHY，這意味著在連接到網絡時，用戶必須提供隔離變壓器和適當的RJ45水晶標頭。W5500主要包括以下關鍵組件：

內存：W5500功能集成存儲器專用於緩存和保留數據包。這些記憶區的目的是通過允許數據接收和傳輸來促進高性能網絡通信。

控制寄存器：W5500具有一組旨在配置和監督其各種功能的控制寄存器。這些寄存器可以由主機控制器自定義以滿足精確的網絡要求。

SPI接口：W5500與主控制器（通常是微控制器或微處理器）通過串行外圍界面（SPI）接口。該SPI連接由主控制器使用，以設置不同的W5500參數，促進數據傳輸並管理網絡通信功能。

以太網控制器：W5500包括可用於處理以太網通信的集成以太網控制器。控制器支持10或100 Mbps以太網通信，並符合IEEE 802.3標準。

PHY（物理層）：W5500結合了一個PHY層，該圖層可以管理以太網物理層的信號轉換和連接控制。這個PHY層將數字信號轉換為模擬信號，從而促進了它們在以太網電纜上的傳輸。此外，它自主談判速度和雙鏈模式。

插座：W5500提供了多個插座的支持，通常可容納至少8個或更多連接。每個插座都能夠啟動獨特的TCP或UDP連接，從而通過多路復用進行多功能網絡通信。插座是傳輸和接收數據的導管，配備了一系列配置選擇，以滿足各種應用程序要求。

內置TCP/IP協議堆棧：W5500集成了TCP/IP協議堆棧，包括TCP，UDP，IP，IP，ARP，ICMP和以太網層協議。這允許W5500處理網絡通信的各個方面，包括套接字通信和數據包路由。

W5500，主機和SPI工作模式之間的連接方法

SPI協議概述了四種操作模式（0、1、2、3），這些模式由時鐘信號的怠速級別（高或低）和數據閂鎖邊緣的方向（上升或下降）確定。但是，W5500芯片僅支持0和3這兩種工作模式。在這些模式中，通常在時鐘信號的上升邊緣上鎖定數據，並在下降邊緣期間傳輸。

根據W5500和主控制芯片之間的連接方法，W5500的SPI可以在以下兩種模式下工作：

可變數據模式（VDM）

固定數據模式（FDM）

W5500以太網模塊如何實現數據收集？

首先，我們必須首先使用SPI接口配置W5500的操作模式。這需要設置參數，例如傳輸速率，時鐘極性和相位。配置後，我們繼續將必要的數據傳輸到W5500的數據緩衝區。數據是通過BYTE通過SPI接口發送的，每個傳輸的最大數據框架大小為128個字節。隨後，使用W5500的DMA（直接內存訪問）函數將緩衝區的數據讀取到W5500的內部RAM中。DMA提供的傳輸速度高達100Mbps，從而促進了大量數據量的迅速移動。最後，通過SPI接口檢索了W5500內部RAM中存儲的數據，並將其轉移到主控制器中進行處理和存儲。主控制器可以使用計時器進行定時數據收集，以實現定期數據採集。

W5500以太網控制器的用途是什麼？

•工業自動化：在工業自動化領域，W5500是促進可編程邏輯控制器（PLC），傳感器和其他各種設備的連接的寶貴工具，可實現簡化的數據收集和實時監控。隨著W5500的利用，工程師可以毫不費力地建立一個可靠的網絡鏈接，從而確保生產過程的平穩運行。

•遠程數據收集：W5500是一種多功能解決方案，用於從遠程設備和傳感器收集數據，從而促進其無縫傳輸到集中式數據服務器，以進行存儲和後續分析。

•安全系統：通過將W5500與監視攝像機，傳感器和警報設備連接起來，我們可以實時監視周圍環境，並迅速響應潛在的安全事件。

•嵌入式以太網連接：可用於傳感器數據收集，遠程監視，遙控器和數據通信等。

•物聯網應用程序：W5500通過促進物聯網設備與Internet的連接，啟用諸如傳感器數據收集，遙控和監視之類的功能，從而在物聯網應用程序中起關鍵作用。

•Web服務器：W5500芯片提供了構建嵌入式Web服務器的功能，該服務器設計用於設備監督和通過Web瀏覽器接口進行控制。事實證明，這對於遠程管理和監視非常有利，促進了對設備的有效實時監督，同時減少了對手動干預的需求並最大程度地減少了錯誤情況。

常見問題[常見問題]

1.什麼是W5500？

W5500芯片是一種硬接線的TCP/IP嵌入式以太網控制器，可更輕鬆地與嵌入式系統的Internet連接。它支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP和PPPOE協議。W5500嵌入了32kbyte內部內存緩衝區或以太網數據包處理。

2. W5500的工作溫度範圍是多少？

W5500的工作溫度範圍為-40°C至85°C。

3. W5500的用途是什麼？

W5500使用32kbytes內部緩衝區作為其數據通信存儲器。通過使用W5500，用戶可以通過使用簡單的套接字程序而不是處理複雜的以太網控制器來實現所需的以太網應用程序。可以同時使用8個獨立的硬件插座。

4. W5500模塊的速度是多少？

W5500 SPI支持80 MHz速度和新的高效SPI協議，因此用戶可以實施高速網絡通信。為了減少系統的功耗，W5500提供了WOL（Wake on LAN）和電源降低模式。