十二、W5100S/W5500+RP2040树莓派Pico＜FTP Client＞

1 前言

  一般来说，使用互联网的首要目的就是实现信息共享，文件传输是信息共享非常重要的内容。我们知道互联网是一个非常复杂的计算机环境，而各种设备和操作系统之间的文件交流问题，需要建立一个统一的文件传输协议，这就是FTP协议。

  W5100S/W5500是一款集成全硬件 TCP/IP 协议栈的嵌入式以太网控制器，同时也是一颗工业级以太网控制芯片。本教程将介绍W5100S/W5500以太网FTP应用的基本原理、使用步骤、应用实例以及注意事项，帮助读者更好地掌握这一技术。

2 简介

2 .1 什么是FTP？

  FTP是一种用于在互联网上控制文件双向传输的协议。它规定了如何在Internet上传输文件，并可以用于服务器程序文件的上传和下载。简单来说，FTP就是一种让用户能够在Internet上传输文的工具。

2.2 FTP的优点

1. 文件传输效率高：FTP协议使用二进制方式传输文件，直接传送二进制数据，与其他传输协议相比，具有较高的传输速度。
2. 支持多平台：FTP是可跨平台的应用程序，支持Windows、Linux等操作系统。
3. 安全性好：FTP支持加密传输模式，能够有效地保证文件传输的安全性。此外，FTP协议可以控制文件的访问权限，确保文件的安全性。
4. 易于使用：FTP有一个简单而直观的图形用户界面，容易使用，操作便捷。
5. 支持大文件传输：FTP支持大文件传输，可以处理大型文件的上传和下载。
6. 完全基于网络：FTP完全基于网络，具有网络文件的上传与下载特性，如支持断点续传，不受工作组与IP地址限制等。
7. 拥有完善的用户权限管理系统：FTP拥有完善的用户权限管理系统，比起网络共享来说，可以详细设置每个用户的权限，如只能上传，不能修改或删除等。

2.3 客户端模式

2.4使用FTP协议传输文件过程

1. 客户端连接至服务器上
2. 客户端可以选择GET服务器上的文件或者是PUSH文件到服务器上

2.4 FTP应用场景

3 WIZnet以太网芯片

WIZnet 主流硬件协议栈以太网芯片参数对比

Model	Embedded Core	Host I/F	TX/RX Buffer	HW Socket	Network Performance
W5100S	TCP/IPv4， MAC & PHY	8bit BUS, SPI	16KB	4	Max.25Mbps
W6100	TCP/IPv4/IPv6, MAC & PHY	8bit BUS, Fast SPI	32KB	8	Max.25Mbps
W5500	TCP/IPv4, MAC & PHY	Fast SPI	32KB	8	Max 15Mbps

1. W5100S/W6100 支持 8bit数据总线接口，网络传输速度会优于W5500。
2. W6100 支持IPV6，与W5100S 硬件兼容，若已使用W5100S的用户需要支持IPv6，可以Pin to Pin兼容。
3. W5500 拥有比 W5100S更多的 Socket数量以及发送与接收缓存。

4 ARP网络设置示例概述以及使用

4.1 流程图

  程序的运行框图如下所示：

4.2 准备工作核心

软件

• Visual Studio Code
• WIZnet UartTool

硬件

• W5100SIO模块 + RP2040 树莓派Pico开发板 或者 WIZnet W5100S-EVB-Pico开发板
• Micro USB 接口的数据线
• TTL 转 USB
• 网线

4.3 连接方式

• 通过数据线连接PC的USB口（主要用于烧录程序，也可以虚拟出串口使用）

• 通过TTL串口转USB，连接UART0 的默认引脚：

  • RP2040 GPIO0（UART0 TX） <----> USB_TTL_RX
  • RP2040 GPIO1（UART0 RX） <----> USB_TTL_TX

• 使用模块连接RP2040 进行接线时

  • RP2040 GPIO16 <----> W5100S MISO
  • RP2040 GPIO17 <----> W5100S CS
  • RP2040 GPIO18 <----> W5100S SCK
  • RP2040 GPIO19 <----> W5100S MOSI
  • RP2040 GPIO20 <----> W5100S RST

• 通过PC和设备都通过网线连接路由器LAN口

4.4 主要代码概述

  我们使用的是WIZnet官方的ioLibrary_Driver库。该库支持的协议丰富，操作简单，芯片在硬件上集成了TCP/IP协议栈，该库又封装好了TCP/IP层之上的协议，我们只需简单调用相应函数即可完成协议的应用。

第一步：在ftp_client.c文件中引用对应的库文件。

第二步：定义DHCP配置所需要的宏。

第三步：定义网络地址信息。

第四步：编写定时器回调函数，用于处理DHCP超时信息。

第五步：主函数首先是对串口和SPI进行初始化以及链路检测。然后是设置W5100S的网络地址，首先使用DHCP的方式进行获取，失败后使用预设的静态IP地址，然后进入FTP 客户端的初始化，初始化完成之后就会运行FTP客户端。

#include "dhcp.h"   // Use dhcp
#include "socket.h" // Use socket
#include "ftpc.h"   // Use ftp

#define UART_ID uart0
#define SOCKET_ID 0                      // Socket number
#define ETHERNET_BUF_MAX_SIZE (1024 * 2) // Send and receive cache size
#define DHCP_RETRY_COUNT 5               // DHCP retry times

/* Network information to be configured. */
wiz_NetInfo net_info = {
    .mac = {0x00, 0x08, 0xdc, 0x1e, 0xed, 0x2e}, // Configured MAC address
    .ip = {192, 168, 1, 10},                     // Configured IP address
    .sn = {255, 255, 255, 0},                    // Configured subnet mask
    .gw = {192, 168, 1, 1},                      // Configured gateway
    .dns = {8, 8, 8, 8},                         // Configured domain address
    .dhcp = NETINFO_DHCP};                       // Configured dhcp model,NETINFO_DHCP:use dhcp; NETINFO_STATIC: use static ip.

static uint8_t ethernet_buf[ETHERNET_BUF_MAX_SIZE] = {
    0,
}; // Send and receive cachestatic uint8_t destip[4]={192, 168, 1, 2};  // udp destination ip
static uint8_t uart_buf[ETHERNET_BUF_MAX_SIZE] = {
    0,
};

int main()
{
    struct repeating_timer timer; // Define the timer structure
    wiz_NetInfo get_info;
    /* MCU init */
    stdio_init_all();     // Initialize the main control peripheral
    wizchip_initialize(); // Initialize the chip interface

    /*dhcp init*/
    DHCP_init(SOCKET_ID, ethernet_buf);                                   // DHCP initialization
    add_repeating_timer_ms(1000, repeating_timer_callback, NULL, &timer); // Add DHCP 1s Tick Timer handler

    printf("wiznet chip ftp_client example.\r\n");
    network_init(&net_info);              // Configuring Network Information
    print_network_information(&get_info); // Read back the configuration information and print it

    getIPfromDHCP(local_ip); // Get the local IP address
    ftpc_init(local_ip);     // Initialize FTP Client

    while (true)
    {
        ftpc_run(ethernet_buf); // Run FTP Client
    }
}

4.5 结果演示

5 注意事项

• socket号必须选择socket0，并使其工作在MACRAM模式下。
• 如果想用WIZnet的W5500来实现本章的示例，我们只需修改两个地方即可：

​ (1)在library/ioLibrary_Driver/Ethernet/下找到wizchip_conf.h这个头文件，将_WIZCHIP_ 宏定义修改为W5500。

​ (2)在library下找到CMakeLists.txt文件，将COMPILE_SEL设置为ON即可，OFF为W5100S，ON为W5500。

6 相关链接

WIZnet官网

WIZnet官方库链接

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