在最近的一个项目中需要实现Modbus TCP通讯，而选用的硬件平台则是STM32F103和W5500，软件平台则选用IAR EWAR6.4来实现。

1、移植千的准备工作

为了实现Modbus TCP通讯首先需要下载W5500的驱动源码，可以到WIZnet的官网下载：

http://wizwiki.net/wiki/doku.php?id=products:w5500:driver

下载下来的压缩包，解压后如下图：

需要将ethernet文件夹拷贝到我们的项目目录中：

并在IAR的项目下添加相关的文件和路径，主要是socket.c、w5500.c、wizchip_.conf.c三个文件。这三个文件分别实现socket、硬件驱动及相关通讯配置功能，具体可以查看相应的源码级手册。

并在如下图所示的项目选项设置中添加Ethernet和Ethernet\W5500目录。

2、移植过程和代码编写

在完成以上工作后就可以开始真正地移植工作了。具体步骤如下：

  • 硬件配置及初始化。
  • 以太网通讯配置的初始化。
  • 实现具体的通讯过程。

2.1、硬件的配置及初始化

由于W5500通过SPI接口与STM32通讯，所以硬件配置和初始化是非常简单的，与W5500实际上没有关系，使一些通用的操作。事实上就是STM32F103的SPI接口初始化的过程，需要实现RCC、GPIO以及SPI的初始化就可以了。关于这部分可以查看ST的例程。

2.2、以太网通讯配置的初始化

以太网通讯配置的初始化主要有三个方面的内容：

  • 注册TCP通讯相关的回调函数  RegisterFunction();
  • 初始化芯片参数  ChipParametersConfiguration();
  • 初始化网络通讯参数  NetworkParameterConfiguration()

三个函数的具体实现内容如下：

  1. //函数注册，首先,应由用户实现SPI注册回调函数来访问WIZCHIP
  2. void RegisterFunction(void)
  3. {
  4.   //临界区回调函数
  5.   reg_wizchip_cris_cbfunc(SPI_CrisEnter, SPI_CrisExit);    //注册临界区函数
  6.   //片选回调函数
  7. #if   _WIZCHIP_IO_MODE_ == _WIZCHIP_IO_MODE_SPI_VDM_
  8.   reg_wizchip_cs_cbfunc(SPI_CS_Select, SPI_CS_Deselect);//注册SPI片选信号函数
  9. #elif _WIZCHIP_IO_MODE_ == _WIZCHIP_IO_MODE_SPI_FDM_
  10.   reg_wizchip_cs_cbfunc(SPI_CS_Select, SPI_CS_Deselect);  // CS必须为低电平.
  11. #else
  12.    #if (_WIZCHIP_IO_MODE_ & _WIZCHIP_IO_MODE_SIP_) != _WIZCHIP_IO_MODE_SIP_
  13.       #error "Unknown _WIZCHIP_IO_MODE_"
  14.    #else
  15.       reg_wizchip_cs_cbfunc(wizchip_select, wizchip_deselect);
  16.    #endif
  17. #endif
  18.   //SPI的读写回调函数
  19.   reg_wizchip_spi_cbfunc(SPI_ReadByte, SPI_WriteByte);    //注册读写函数
  20. }

注册函数实际上就是函数指针的调用，可参考C语言函数指针部分内容。对于以上注册的函数，SPI_WriteByte需要说明一下，无论是用可函数还是直接操作寄存器，在写完之后都需要再读一下（红色部分），否则就会在客户端出现连接TCPServer超时的报警，没明白什么原因。

  1. //写1字节数据到SPI总线
  2.  
  3. void SPI_WriteByte(uint8_t TxData)
  4.  
  5. {                       
  6.  
  7. //  while((SPI2->SR&SPI_I2S_FLAG_TXE)==0);        //等待发送区空              
  8.  
  9. //  SPI2->DR=TxData;                              //发送一个byte
  10.  
  11. //  while((SPI2->SR&SPI_I2S_FLAG_RXNE)==0);       //等待接收完一个byte 
  12.  
  13. //  SPI2->DR;
  14.  
  15.   while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);        //等待发送区空
  16.  
  17.   SPI_I2S_SendData(SPI2,TxData);                                        //发送一个byte
  18.  
  19.   while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2,SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);        //等待接收完一个byte
  20.  
  21.   SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);                                            //返回接收的数据
  22.  
  23. }

初始化芯片参数：

  1. //初始化芯片参数
  2.  
  3. void ChipParametersConfiguration(void)
  4.  
  5. {
  6.  
  7.   uint8_t tmp;
  8.  
  9.   uint8_t memsize[][] = {{,,,,,,,},{,,,,,,,}};
  10.  
  11.   //WIZCHIP SOCKET缓存区初始化
  12.  
  13.   if(ctlwizchip(CW_INIT_WIZCHIP,(void*)memsize) == -){
  14.  
  15.     //printf("WIZCHIP Initialized fail.\r\n");
  16.  
  17.   while();
  18.  
  19.   }
  20.  
  21.   //PHY物理层连接状态检查
  22.  
  23.   do{
  24.  
  25.     if(ctlwizchip(CW_GET_PHYLINK, (void*)&tmp) == -){
  26.  
  27.       //printf("Unknown PHY Link stauts.\r\n");
  28.  
  29.     }
  30.  
  31.   }while(tmp == PHY_LINK_OFF);
  32.  
  33. }

以上实现网络物理层的配置。

初始化WIZCHIP中的网络参数信息：

  1. //初始化WIZCHIP中的网络参数信息
  2.  
  3. void NetworkParameterConfiguration(void)
  4.  
  5. {
  6.  
  7.   uint8_t tmpstr[];
  8.  
  9.   ctlnetwork(CN_SET_NETINFO, (void*)&gWIZNETINFO);
  10.  
  11.   ctlnetwork(CN_GET_NETINFO, (void*)&gWIZNETINFO);
  12.  
  13.   ctlwizchip(CW_GET_ID,(void*)tmpstr);
  14.  
  15. }

其中gWIZNETINFO是一个wiz_NetInfo类型的结构体变量，该结构体在wizchip_conf.h中定义，用于设置mac地址、IP地址等网络参数，具体如下：

  1. typedef struct wiz_NetInfo_t
  2.  
  3. {
  4.  
  5.    uint8_t mac[];  ///< Source Mac Address
  6.  
  7.    uint8_t ip[];   ///< Source IP Address
  8.  
  9.    uint8_t sn[];   ///< Subnet Mask
  10.  
  11.    uint8_t gw[];   ///< Gateway IP Address
  12.  
  13.    uint8_t dns[];  ///< DNS server IP Address
  14.  
  15.    dhcp_mode dhcp;  ///< 1 - Static, 2 - DHCP
  16.  
  17. }wiz_NetInfo;

至此网络部分的初始化就已完成。

2.3、具体通讯过程的实现

经过前面的配置网络已经可以ping通了，下面可以实现具体的应用。对于我这个项目就是可是实现Modbus TCP的编写了。

编写TCP Server，这部分有很多资料，直接附代码：

  1. //TCP服务器数据通讯
  2.  
  3. int32_t TCPServer(uint8_t sn, uint16_t port)
  4.  
  5. {
  6.  
  7.   int32_t ret;
  8.  
  9.   uint8_t socketStatus=getSn_SR(sn);
  10.  
  11.   switch(socketStatus)
  12.  
  13.   {
  14.  
  15.     case SOCK_ESTABLISHED :
  16.  
  17.       {
  18.  
  19.         if(getSn_IR(sn) & Sn_IR_CON)
  20.  
  21.         {
  22.  
  23.           setSn_IR(sn,Sn_IR_CON);
  24.  
  25.         }
  26.  
  27.         uint16_t size=;
  28.  
  29.         if((size = getSn_RX_RSR(sn)) > )
  30.  
  31.         {
  32.  
  33.           if(size > DATA_BUFFER_SIZE)
  34.  
  35.           {
  36.  
  37.             size = DATA_BUFFER_SIZE;
  38.  
  39.           }
  40.  
  41.           uint8_t rxBuffer[DATA_BUFFER_SIZE];
  42.  
  43.           ret = recv(sn,rxBuffer,size);
  44.  
  45.           if(ret <= )
  46.  
  47.           {
  48.  
  49.             return ret;
  50.  
  51.           }
  52.  
  53.           //添加数据解析及响应的函数
  54.  
  55.           uint8_t txBuffer[DATA_BUFFER_SIZE];
  56.  
  57.           uint16_t length=ReceivedDataParsing(rxBuffer,txBuffer);
  58.  
  59.           uint16_t sentsize=;
  60.  
  61.           while(length != sentsize)
  62.  
  63.           {
  64.  
  65.             ret = send(sn,txBuffer+sentsize,length-sentsize);
  66.  
  67.             if(ret < )
  68.  
  69.             {
  70.  
  71.               close(sn);
  72.  
  73.               return ret;
  74.  
  75.             }
  76.  
  77.             sentsize += ret; // 不用管SOCKERR_BUSY, 因为它是零.
  78.  
  79.           }
  80.  
  81.         }
  82.  
  83.         break;
  84.  
  85.       }
  86.  
  87.     case SOCK_CLOSE_WAIT :
  88.  
  89.       if((ret=disconnect(sn)) != SOCK_OK)
  90.  
  91.       {
  92.  
  93.         return ret;
  94.  
  95.       }
  96.  
  97.       break;
  98.  
  99.     case SOCK_INIT :
  100.  
  101.       if( (ret = listen(sn)) != SOCK_OK)
  102.  
  103.       {
  104.  
  105.         return ret;
  106.  
  107.       }
  108.  
  109.       break;
  110.  
  111.     case SOCK_CLOSED:
  112.  
  113.       if((ret=socket(sn,Sn_MR_TCP,port,0x00)) != sn)
  114.  
  115.       {
  116.  
  117.         return ret;
  118.  
  119.       }
  120.  
  121.       break;
  122.  
  123.     default:
  124.  
  125.       break;
  126.  
  127.   }
  128.  
  129.   return ;
  130.  
  131. }

其中ReceivedDataParsing(rxBuffer,txBuffer)实现具体的Modbus协议，根据具体的需求而定。

通过Modscan连接测试，结果正确。

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