W5500器件介绍

 

 

 

W5500是一款由微知纳特 (WIZnet)推出的全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器，为嵌入式系统提供了更加简易的互联网连接方案。

它集成了TCP/IP协议栈、10/100M以太网数据链路层(MAC)及物理层(PHY),使得用户使用单芯片就能够在他们的应用中拓展网络连接。W5500内嵌32K字节片上缓存以供以太网包处理，这将会比其他嵌入式以太网方案更加快捷、简便。W5500提供了SPI(外设串行接口)从而能够更加容易与外设MCU整合。而且，W5500的使用了新的高效SPI协议支持80MHz速率，从而能够更好的实现高速网络通讯。为了减少系统能耗，W5500提供了网络唤醒模式(WOL)及掉电模式供客户选择使用。

 

 

 

规格参数

 

  • 种类：嵌入式以太网控制器
  • SPI速率：80MHz
  • 网络速度：10/100Mbps
  • 内部集成以太网数据链路层（MAC）和以太网物理层（PHY）：支持自动协商（10/100-Based全双工/半双工）、掉电模式和网络唤醒功能
  • 内嵌缓存大小：32K字节的收/发缓存
  • 最大功耗：125W
  • Socket数量：支持8个独立硬件Socket同时通讯
  • 支持协议：TCP/IP、UDP、ICMP、ARP、RARP、DHCP、DNS、HTTP、FTP、SMTP等
  • 散热方式：fan
  • 接口类型：PCI Express 4.0 16X I/O接口、4×DisplayPort接口、电源接口为6pin
  • 封装：LQFP48

 

W5500器件的优缺点

 

优点:

  1. 支持高达100 Mbps的以太网速度，可以满足物联网设备的高速通信需求。
  2. 具有极高的可靠性，可以支持多种网络协议，比如TCP/IP、UDP、HTTP等，可以满足物联网设备的复杂网络环境。
  3. 采用低功耗芯片设计，可以有效降低物联网设备的功耗，提高设备的使用效率。

 

 

缺点:

  1. 软件协议栈需要主控不断地响应中断，占用资源大，会影响通信质量。
  2. 软件协议栈代码量占用大，内存资源占用多；从安全角度，容易受到攻击。
  3. 硬件协议栈相比软件协议栈灵活性差，目前只支持8个socket引脚连接。

 

 

引脚图及引脚介绍

 

 

 

 

 

W5500器件共有48个引脚，具体如下所示：

 

TXN和TXP：发送端差分引脚，用于10/100Mbps传输速率，可以通过这些引脚发送数据。

AGND和AVDD：分别表示模拟地和模拟电源，各有6个引脚。

RXN和RXP：接收端差分引脚，用于10/100Mbps传输速率，可以通过这些引脚接收数据。

DNC：Don't Care(不用关心)引脚，通常用于连接其他设备或连接系统地线。

EXRES1：保留引脚，未使用。

NC：未连接引脚，共有4个。

VBG：带隙基准电压源输入引脚。

TOCAP：用于调试引脚，接上电容可增加电源去耦。

1V2O：输出电压为1.2V的LDO稳压器输出引脚。

RSVD：保留引脚，未使用，共有6个。

SPDLED和LINKLED：分别为速度指示灯和连接指示灯引脚，可通过这两个引脚显示以太网接口的工作状态。

DUPLED：复制指示灯引脚，该引脚电平受物理层控制。

ACTLED：活动指示灯引脚，当物理层活动时，该引脚的电平自动变为低电平。

XI/CLIKIN：输入时钟频率选择引脚和输入时钟使能引脚。

XO：输出时钟引脚。

SCSn和SCclk：4线SPI同步串行接口引脚，包括片选信号线（SCSn）和时钟信号线（SCClk），可通过这两条信号线控制W5500的工作状态。

MISO和MOSI：分别为主设备数据输入/从设备数据输出和主设备数据输出/从设备数据输入引脚，可通过这两条信号线实现主从设备之间的数据传输。

INTN：中断信号线，当W5500检测到有数据到达时，会通过这条信号线发送中断信号给主设备。

RSTN：复位信号线，当W5500出现异常时，可通过这条信号线将其复位到初始状态。

PMOD E0-PMOD E2：可编程IO口引脚。

 

 

 

原理图及原理介绍

 

 

W5500器件通过全硬件TCP/IP协议栈技术实现复杂的TCP/IP协议簇，内嵌32K字节片上缓存以供以太网包处理，提供高效的网络通讯，适用于嵌入式系统在内的一些领域。该器件的工作原理如下：

 

接收数据：通过RXN和RXP引脚接收网络传来的数据。

处理数据：将接收到的数据进行解码和处理，然后将其发送到相应的目标设备。

发送数据：通过TXN和TXP引脚将处理后的数据发送到网络中。

中断处理：当W5500器件接收到一个中断信号时，它会立即执行相应的中断处理程序。

网络连接状态指示：通过LINKLED和DUPLED引脚指示网络连接状态。

链路控制：SPDLED引脚指示芯片工作状态，并通过ACTLED引脚指示网络活动情况。

片选控制：通过SCSN引脚选择芯片上的特定寄存器。

时钟管理：通过SCLK引脚提供芯片运行所需的时钟信号。

串行通信：通过MISO和MOSI引脚实现串行通信。

 

封装图

W5500器件的封装是QFN48，封装图如下所示：

 

 

W5500器件的应用领域

 

W5500器件可以应用于多种类型的物联网设备，具体应用如下：

 

  1. 智能家居：可用于智能空调、智能灯、智能门锁等设备，实现远程控制、数据采集等功能。
  2. 智能安防：可用于智能摄像头、智能门禁、智能报警等设备，实现远程监控、数据采集等功能。
  3. 智能工业：可用于智能机器人、智能自动化、智能制造等设备，实现远程控制、数据采集等功能。
  4. 智能健康：可用于智能体脂秤、智能血压计、智能心电仪等设备，实现远程监测、数据采集等功能。