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湖南工业大学本科毕业设计（论文）
? 不支持IP分片
? 3.3V工作电压，I/O信号口5V耐压；
? LED状态显示（全双工/半双工，网络连接，网络速度，活动状态） ? 48引脚LQFP无铅封装（7x7mm, 0.5mm 间距） 3.2.1 W5500引脚描述
W5500引脚图如图3.2
图3.2 W5500引脚图
W5500引脚类型见图3.3
图3.3 W5500引脚类型
W5500的引脚描述见表3.1
表3.1 W5500引脚描述
3.2.2 W5500的主机接口
W5500 提供了 SPI（串行外部接口）作为外设主机接口，共有 SCSn, SCLK, MOSI, MISO 4 路信号，且作为 SPI 从机工作。在可变数据长度模式中，如图3.4，W5500 可以与其他 SPI 设备共用 SPI 接口。但是一旦将 SPI接口指定给W5500之后，则不能再与其他 SPI 设备共用，然而，在固定数据长度模式，如图3.5，SPI 将指定给 W5500不能与其他SPI设备共享。
图 3.4 W5500可变长数据长度模 图3.5 W5500固定长度模式
SPI 协议定义了四种工作模式（模式 0，1，2，3）。每种模式的区别是根据SCLK的极性及相位不同定义的。SPI的模式0和模式3唯一不同的就是在非活动状态下，SCLK信号的极性。SPI 的模式0和3，数据都是在SCLK的上升沿锁存，在下降沿输出。W5500 支持SPI模式0及模式3.MOSI和MISO信号无论是接收或发送，均遵从从最高标志位（MSB）到最低标志位（LSB）的传输序列，如图3.6。
W5500 与外设主机的通讯受 SPI 数据帧控制。 W5500 的帧分为 3 段：地址段，控制段，数据段。 地址段为 W5500 寄存器或 TX/RX 内存指定了 16 位的偏移地址。 控制段指定了地址段设定的偏移区域的归属，读/写访问模式以及 SPI 工作模式（可变长度模式/固定长度模式）。数据段可以设定为任意长度（N-字节，1≤N）或者是固定的长度：1 字节，2 字节 或 4 字节；如果 SPI 工作模式设置为可变数据长度模式（VDM），SPI 的 SCSn 信号需要由外部 主机通过 SPI 帧控制。
在可变数据长度模式下，SCSn 控制 SPI 帧的开始和停止：
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SCSn 信号拉低（高电平到低电平），即代表 W5500 的 SPI 帧开始（地址段）； SCSn 信号拉高（低电平到高电平），即代表 W5500 的 SPI 帧结束（数据段的随机 N字节数据结尾）
图3.6 SPI模式0和3的采样
3.3 STM32F103芯片介绍
STM32 是基于ARM Cortex-M3 内核的32 位处理器，具有杰出的功耗控制以及众多的外设，最重要的是其性价比。其最高工作频率为72 MHz;内置高速存储器(512 KB Flash、64 KB RAM);丰富的增强I/O端口和外设资源,包括5路USART、2个12通道DMA控制器、3路SPI以及12位的ADC、DAC、FSMC、SDIO、USB、CAN、I2C等;具有标准和先进的通信接口;提供可编程电压检测器,保证整个系统的稳定工作,提高抗干扰能力;温度传感器直接与内部ADC相连,能够对器件周围环境的温度进行监测。STM32开发板实物图如图3.7。
该板具有的开发资源有:
◆ CPU：STM32F103RBT6，LQFP64，FLASH:128K，SRAM：20K； ◆ 1 个标准的JTAG/SWD 调试下载口 ◆ 1 个电源指示灯（蓝色）
◆ 2 个状态指示灯（DS0：红色，DS1：绿色） ◆ 1 个红外接收头，配备一款小巧的红外遥控器
◆ 1 个IIC 接口的EEPROM 芯片，24C02，容量256 字节 ◆ 1 个SPI FLASH 芯片，W25X16，容量为2M 字节 ◆ 1 个DS18B20/DS1820 温度传感器预留接口 ◆ 1 个标准的2.4/2.8 寸LCD 接口，支持触摸屏 ◆ 1 个OLED 模块接口
◆ 1 个USB 串口，可用于程序下载和代码调试 ◆ 1 个USB SLAVE 接口，用于USB 通信 ◆ 1 个SD 卡接口
◆ 1 个PS/2 接口，可外接鼠标、键盘 ◆ 1 组5V 电源供应/接入口 ◆ 1 组3.3V 电源供应/接入口 ◆ 1 个启动模式选择配置接口
◆ 2 个2.4G 无线通信接口（24L01 和JF24C） ◆ 1 个RTC 后备电池座，并带电池 ◆ 1 个复位按钮，可用于复位MCU 和LCD ◆ 3 个功能按钮，其中WK_UP 兼具唤醒功能
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◆ 1 个电源开关，控制整个板的电源 ◆ 独创的一键下载功能
◆ 除晶振占用的IO 口外，其余所有IO 口全部引出，其中GPIOA 和GPIOB 按顺序引
图3.7 STM32开发板
STM32 的VBAT 采用CR1220 纽扣电池和VCC3.3 混合供电的方式，在有外部电源VCC3.3）的时候，CR1220 不给VBAT 供电，而在外部电源断开的时候，则由CR1220 给VBAT供电。这样，VBAT 总是有电的，以保证RTC 的走时以及后备寄存器的内容不丢失。该部分还有JTAG，部分JTAG电路图见图3.8。
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图3.8 JTAG部分电路原理图
这里采用的是标准的 JTAG 接法，但是STM32还有SWD 接口，SWD只需要最少2跟线（SWCLK 和SWDIO）就可以下载并调试代码了，而且速度更快，能调试。STM32 的SWD 接口与JTAG 是共用的，只要接上JTAG，你就可以使用SWD 模式了，JLINKV8/JLINKV7 和ULINK2 都支持SWD。
3.4 接口设计
想要实现嵌入式系统与以太网之间的互联互通，那么接口设计就显得尤为重要了，STM32开发板与W5500网络控制芯片的连接如图3.9。
配置W5500 的INT引脚必须通过一个10 kΩ 的电阻接高电平， 以选择W5500 的SPI 接口模式， 置STM32F103 为SPI 主模式，W5500 为SPI 从模式， 在SPI总线模式下的配置复用输入输出接口(AFIO) 的PA5 、PA6、PA4 、PA7 分别为SCLK、MISO、/SCS (SPI 从模式选择， 低电平有效)、MOSI 信号线直接相连， 并用软件设置管脚的输出最大速度为10 MHz ，STM32F105V 通过SPI对W5500 读写操作。
配置PB5 口作为W5500 的复位信号/RST_W， 低电平有效。为实现准确的硬件复位， 复位引脚RST_W 上复位信号至少保持2 μs 。
配置PB1 口为外部中断线1(EXTI1) ， 并作为W5500的中断信号输出端/INT， 低电平有效。当W5500 在端口产生连接、断开、接收数据、数据发送完成以及通信超时等条件下， 该引脚输出低电平信号指示微处理器。
配置PA8 口为W5500 输出的以太网物理层信号灯(LINKLED) 指示W5500 的网络连接状态， 通过上拉电阻输入到微处理器， 低电平有效。
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