单片网络接口芯片W5100的原理与应用
基于FPGA与W5100的网络传输系统
基于FPGA与W5100的网络传输系统【摘要】本文通过分析现场可编程门阵列（FPGA）在数据处理中的优势和W5100固体网络芯片的特点，采用FPGA与W5100相结合的方式，设计一种网络传输系统，使得该系统具有高性能的逻辑功能、信号处理功能和网络传输功能，同时具有硬件结构简单、软件开发简便和可移植性强等特点。
【关键词】FPGA；W5100；以太网；TCP/IP协议1.引言使用现场可编程门阵列（FPGA）器件设计数字电路，不仅可以简化设计过程，而且可以降低整个系统的体积和成本，增加系统的可靠性。
具有工作速度快、设计灵活和可靠性高等优势，其应用领域从原来的通信扩展到消费电子、汽车电子、工业控制、测试测量等广泛的领域，越来越多的系统厂商选择用FPGA来实现最终产品。
[1]在远程工业控制、远程测试测量等应用领域中，通过FPGA测试和处理的数据往往经网络高速传输给其他系统，一种方法是将数据由FPGA发送给由MCU 与网络接口芯片相结合组成的网络传输模块[2][3]，另一种方法采用FPGA的逻辑资源综合网络通信协议，再通过PHY芯片将数据传输到物理层[4]。
前者使得设计复杂，而且网络传输速率相对较低，后者需开发者耗用大量时间和精力开发FPGA软件，并且占用大量FPGA片上逻辑资源，即便如此，可靠性仍需进一步提高。
W5100固体网络芯片将TCP/IP协议栈、以太网的MAC和PHY三种功能集为一体。
具有与MCU接口的并行总线接口，还增加了SPI串行总线接口。
大大简化了硬件电路设计，使系统在没有操作系统的支持下，真正实现了单芯片接入以太网的目的[5]。
本文采用FPGA与W5100固体网络芯片相结合的方式设计网络传输系统，只需采用FPGA对W5100进行简单的逻辑控制，就可实现网络传输功能，该系统即具有FPGA并行高性能的特点，又能使FPGA实现网络传输功能模块的软硬件设计简化，调试方便，可靠性高。
图1 W5100结构框图2.W5100网络接口芯片2.1 总体介绍W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。
单片网络接口芯片W5100的原理与应用
单片网络接口芯片W5100的原理与应用
王计元
【期刊名称】《上海电力学院学报》
【年(卷),期】2011(027)002
【摘要】W5100是WIZnet公司推出的一款TCP/IP硬件协议栈的升级产品,是一种多功能的单片网络接口芯片.它除了集成TCP/IP协议栈外,还集成以太网MAC 层和物理层.介绍了W5100芯片的性能特点和内部结构,分析了其软硬件应用设计方法.
【总页数】7页(P153-159)
【作者】王计元
【作者单位】上海电力学院计算机与信息工程学院,上海,200090
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.04
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W5100单片网络接口芯片简单介绍
W5100单片网络接口芯片简单介绍
W5100是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。
使用W5100可以实现没有操作系统的Internet连接。
W5100与IEEE802.310BASE-T和802.3u100BASE-TX兼容。
W5100内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层（MAC）和物理层（PHY）。
硬件TCP/IP协议栈支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP和PPPoE，这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。
W5100内部还集成有16KB 存储器用于数据传输。
使用W5100不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口编程。
W5100提供3种接口：直接并行总线、间接并行总线和SPI总线。
W5100与MCU接口非常简单，就像访问外部存储器一样。
应用产品W5100可用于多种嵌入式应用产品，包括：
-家用网络设备：机顶盒，PVRs，数字媒体适配器
-串口转以太网：访问控制，LED显示器，无线AP等
-并行转以太网：POS/Mini打印机，复印机
-USB转以太网：存储设备，网络打印机
-GPIO转以太网：家用网络传感器
-安防系统：DVRs,网络照相机，终端机
-工业和楼宇自动化
-医用检测设备
-嵌入式服务器
特点-支持全硬件TCP/IP协议：TCP,UDP,ICMP,IPv4ARP,IGMP,PPPoE,Ethernet
-内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层
-支持自动应答（全双工/半双工模式）。
W5100SPI应用笔记
W5100应用笔记介绍：本篇应用笔记描述了在W5100和W3150A中怎样建立SPI应用。
因为它们二者有着相同的结构。
W5100被当做SPI从机设备，那么你应当将W5100同主机设备连接起来，通常是MCU对于SPI操作来说，在W5100中，SEN端口通常被维持在高电平。
SPI 模式通常使用四根线，分别是SCLK,SCS,MOSI,MISO进行通信。
SCLK: 串行时钟SCS: 从机片选（低电平有效）MOSI:主机输出，从机输入MISO:主机输入，从机输出通常可供选择的名字包括以下几种：SCK,CLK:串行时钟SS,NCS,CS,NSS,STE:从机芯片选择，从机传输使能SDI,DI,SI:串行数据输入SDO,DO,SO:串行数据输出设备操作：W5100由通常作为SPI主机的主控制器发送的一系列指令进行操作。
SPI主机通过由四根信号线构成的SPI总线与W5100进行通信。
SPI协议定义了四种操作。
每一种模式根据SCLK的极性和相位进行区分。
W5100作为SPI从机设备，仅仅支持模式0，在这种模式下，在SCLK的上升沿，数据总是被锁存，在SCLK的下降沿，数据总是输出。
SPI总线可以在一个主机和一个或者多个从机的状态下进行操作。
如果在你的设计中有一个或者多个SPI从设备需要操作，你需要仔细定义W5100的SPI信号。
更多的信息请参考下面多从机SPI 的使用。
单一从机使用：当你的设计中仅仅有一个SPI从机设备使用，仅仅是W5100的时候，请参考下面表格。
因为SPI接口用四根线进行通信，所以将不用的引脚拉向一边。
一些引脚在内部可以下拉，比如地址引脚。
但是我们从电磁干扰的方面考虑，我们建议你把未使用的引脚从外部进行下拉或者上拉。
多SPI从机使用：基本上，多SPI从机使用与单SPI使用是相同的，W5100同其他的SPI从机设备不同的一点是——不管SCS是被维持在高电平还是低电平，在W5100中，MISO 引脚的输出总是被连续不断的驱动。
w5100资料1
W5100 数据手册Version 1.1.8谢氏电子2009-03谢氏电子在线技术支持如果你有技术或产品方面的问题，请访问深圳谢氏电子网站：http://www.cise.hk电话：+86-755-88823277传真：+86-755-83343747简介W5100 是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成有10/100 以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。
使用W5100 可以实现没有操作系统的Internet 连接。
W5100 与IEEE802.3 10BASE-T 和802.3u 100BASE-TX 兼容。
W5100 内部集成了全硬件的、且经过多年市场验证的TCP/IP 协议栈、以太网介质传输层（MAC） 和物理层（PHY）。
硬件TCP/IP 协议栈支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP 和PPPoE，这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。
W5100 内部还集成有16KB 存储器用于数据传输。
使用W5100 不需要考虑以太网的控制，只需要进行简单的端口（Socket）编程。
W5100 提供3 种接口：直接并行总线、间接并行总线和SPI 总线。
W5100 与MCU 接口非常简单，就像访问外部存储器一样。
特点：结构图z 支持硬件化TCP/IP 协议：TCP，UDP，ICMP，IPv4 ARP，IGMP，PPPoE ，以太网z 内嵌10BaseT/100BaseTX 以太网物理层z 支持自动通信握手（全双工和半双工）z 支持自动MDI/MDIX，自动校正信号极性z 支持ADSL 连接（支持PPPoE 协议中的PAP/CHAP 认证模式）z 支持4 个独立端口同时运行z 不支持IP 的分片处理z 内部16KB 存储器用于数据发送/接收缓存0.18µm CMOS 工艺3.3V 工作电压，I/O 口可承受5V 电压80 脚LQFP 小型封装z 环保无铅封装z 支持SPI 接口（SPI 模式0）z 多功能LED 信号输出（TX、RX、全双工/半双工、地址冲突、连接、速度等）1. 管脚定义1.1 MCU 接口信号符号 管脚 I/O 说明/RESET 59 I 复置输入，低电平有效低电平初始化或重新初始化W5100低电平持续时间不小于2µs，所有内部寄存器均置为默认状态ADDR[14～0]38，39，40，41，42，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54I 地址总线这些引脚用来选择寄存器或存储器，地址总线内部下拉为低电平DATA[7-0] 19，20，21，22，23，24，25，26I/O 数据总线这些引脚用来读/写W5100 内部寄存或存储器谢氏电子http://www.cise.hk/CS 55 I 片选，低电平有效片选是用于MCU 访问W5100 内部寄存器或存储器，/WR 和/RD 选择数据传输方向/INT 56 O 中断输出，低电平有效当W5100 在端口(Socket)产生连接、断开、接收数据、数据发送完成以及通信超时等条件下，该引脚输出信号以指示MCU 。
W5100 在嵌入式系统中实现
W5100在嵌入式系统中实现TCP/IP网络通信的应用成都加联科技有限公司 黎明摘要：W5100是WIZnet公司最新推出的固件网络芯片，它是在W3150A+的基础上，集成了以太网物理层RTL8201CP核，因此W5100集TCP/IP协议栈、以太网MAC和PHY为一体。
W5100支持TCP，UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPoE，Ethernet等网络协议；支持4个独立的Socket通信，内部16K字节的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换，最大通信速率达到25Mbps；提供多种总线（两种并行总线和SPI总线）接口方式，可以很方便地与各种单片机连接。
关键词： W5100，TCP/IP协议，以太网，单片机引言我们原来介绍过W3150A网络芯片，由于W3150A使用时还必需要在外面接一个以太网物理层接口器件(RTL8201CP)，增加了使用时的硬件难度，因此Wiznet公司最新推出了W5100，将TCP/IP协议栈、以太网的MAC和PHY三种功能集为一体。
W5100不仅保留了原来与MCU接口的并行总线接口，还增加了SPI串行总线接口。
W5100器件的推出，大大简化了硬件电路设计，使单片机系统在没有操作系统的支持下，真正实现了单芯片接入Internet的理想。
芯片介绍W5100有如下特性：与MCU多种接口选择，直接总线接口、间接总线接口和SPI总线；支持硬件TCP/IP协议：TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet；支持ADSL连接(支持PPPOE协议，带PAP/CHAP验证)；支持4个独立的端口（Sockets）连接；内部16K字节存储器作TX/RX缓存；内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层，支持自动应答（全双工/半双工模式）；支持自动极性变换（MDI/MDIX）；多种指示灯输出（Tx，Rx，Full/Duplex，Collision，Link，Speed）；0.18µm CMOS工艺；3.3V工作电压，I/O口可承受5V电压；LQFP80无铅封装，符合环保要求。
5100芯片
5100芯片5100芯片是一款由英特尔公司推出的高性能芯片。
它被设计用于数据中心和云计算领域，具有卓越的性能和可靠性。
首先，5100芯片采用了英特尔先进的14纳米工艺制造。
这种工艺使芯片能够集成更多的晶体管，提供更高的计算性能和更低的能耗。
与此同时，14纳米工艺还大大减小了芯片的尺寸，使得芯片可以更紧凑地集成在各种设备中。
其次，5100芯片采用了英特尔最新的处理器架构。
它配备了多个处理器核心，每个核心都能独立执行指令，实现并行计算。
这种设计使得5100芯片在处理多任务和复杂计算时能够更加高效地运行。
此外，该芯片还配备了强大的缓存和内存管理功能，能够更快地访问和处理数据。
5100芯片还支持英特尔超线程技术。
这项技术可以将单个物理核心模拟为两个逻辑核心，从而使芯片能够同时执行多个线程。
这不仅提高了系统的总体处理能力，还能更好地处理高并发的应用程序。
另外，5100芯片还配备了丰富的扩展接口和高速互联技术。
它支持PCIe Gen 3.0总线，可以快速传输数据，以满足高带宽的需求。
同时，5100芯片还支持英特尔QuickAssist技术，提供硬件加速功能，可以加速密集计算和数据压缩任务。
最后，5100芯片拥有强大的安全性能。
它支持英特尔安全保护扩展技术，能够提供硬件级别的安全保护，抵御恶意软件和网络攻击。
此外，该芯片还支持指令级别的内存加密和虚拟化安全技术，确保数据的安全性和隔离性。
综上所述，5100芯片是一款功能强大的芯片，适用于数据中心和云计算领域。
它具有高性能、低能耗、强大的处理能力和丰富的扩展接口，同时还提供了高级的安全保护功能。
5100芯片有望推动数据中心和云计算领域的发展，为用户提供更高效、可靠的计算体验。
W5100学习之功能描述
W5100学习之功能描述
W5 1 0 0芯片的推出，大大简化了硬件电路设计，使单片机系统在没有操作系统支持下，真正使单芯片接人I n t e r ac t成为现实。
W5100在以往的网络接口芯片基础上，将T C P/ I P协议栈、以太网MA C和P H Y集成在一块芯片上，大大简化了硬件设计难度。
而且通过内部嵌入硬件协议栈，省去了传统繁琐的以太网协议编写和调试步骤，加快了系统开发速度，因此该芯片应用前景良好。
1.功能描述
通过设置寄存器和存储器，W5100就可以进行Internet连接。
这一章叙述操作过程。
1.1初始化
n 基本设置
对于1100的操作需要设置以下寄存器的参数：。