第05章网关项目

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2026-01-17

5.1 公共层

同定位器项目

5.2 LoRa 模块

5.2.1 原理图

5.2.2 CubeMX 配置

5.2.3 代码

同定位器中的 Lora 模块代码

main.c （演示）

int main(void)
{

  /* 代码省略 */

  /* USER CODE BEGIN 2 */

  DEBUG_PRINTLN("定位器网关项目...");

  // 初始化LLCC68
  Int_LLCC68_Init();
  DEBUG_PRINTLN("准备接收Lora数据...");

  // 定义Lora接收缓冲区
  uint8_t lora_rx_buf[256];
  // 定义变量，保存接收到数据长度
  uint16_t lora_rx_len = 0;


  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
    // 如果LLCC68接收到数据
    Int_LLCC68_Receive(lora_rx_buf, &lora_rx_len);
    if (lora_rx_len > 0)
    {
      // 打印机接收到的数据
      DEBUG_PRINTLN("接收到数据:%s", lora_rx_buf);
      DEBUG_PRINTLN("数据长度:%d \n\n", lora_rx_len);
    }
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

5.3 以太网模块

5.3.1 原理图

5.3.2 CubeMX 配置

SPI 设置

GPIO 设置：

5.3.3 W5500 概述

W5500 是一款由韩国wiznet发布的全硬件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。W5500 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。

① 结构和特点

② 特点：

③ 引用场景：

③ 相关引脚

④ SPI 接口

⑤ 通用寄存器

⑥ socket 寄存器

状态寄存器中的部分标志位：

5.3.4 移植 W5500 官方驱动

① 移植官方库文件

官方库地址：https://github.com/Wiznet/ioLibrary_Driver/tree/master

官方驱动库结构：

Interface 中创建 Eth 目录，然后复制我们需要的文件：

② 修改 wizchip_conf.h

找到宏定义 _WIZCHIP_，如果不是W5500，就改成W5500：（默认值就是）

修改工作模式为可变数据长度模式：（默认值就是）

③ 修改 wizchip_conf.c

将以下四个函数补充完整：

// 片选使能
void wizchip_cs_select(void)            
{
   // 片选引脚拉低
   HAL_GPIO_WritePin(W5500_CS_GPIO_Port, W5500_CS_Pin, GPIO_PIN_RESET);
}

// 取消片选使能
void wizchip_cs_deselect(void)          
{
   // 片选引脚拉高
   HAL_GPIO_WritePin(W5500_CS_GPIO_Port, W5500_CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
}

// 通过SPI读1个字节
uint8_t wizchip_spi_readbyte(void)        
{
   uint8_t rx_byte;
   HAL_SPI_Receive(&hspi2, &rx_byte, 1, 1000);
   return rx_byte;
}

// 通过 SPI 写入1个字节
void wizchip_spi_writebyte(uint8_t wb) 
{
   HAL_SPI_Transmit(&hspi2, &wb, 1, 1000);
}

添加一个封装注册功能的函数，并在 wizchip_conf.h 中添加原型：

// 函数实现：注册函数
void development_reg_func(void)
{
    // 1. 注册进入和退出临界区的函数
    reg_wizchip_cris_cbfunc(wizchip_cris_enter, wizchip_cris_exit);
    // 2. 注册片选和取消片选的函数
    reg_wizchip_cs_cbfunc(wizchip_cs_select, wizchip_cs_deselect);
    // 3. 注册SPI读写数据的函数
    reg_wizchip_spi_cbfunc(wizchip_spi_readbyte, wizchip_spi_writebyte);
}

5.3.4 自定义代码

Int_W5500.h

#ifndef __INT_W5500_H__
#define __INT_W5500_H__

#include "wizchip_conf.h"
#include "socket.h"

#include "gpio.h"

#include "Com_Debug.h"

/**
 * @brief Initialize W5500.
 *
 */
void Int_W5500_Init(void);

/**
 * @brief 上传数据至服务器
 *
 * @param tx_data 待上传数据指针
 * @param tx_len 待上传数据长度
 */
void Int_W5500_Upload(uint8_t *tx_data, uint16_t tx_len);

#endif /* __INT_W5500_H__ */

Int_W5500.c

#include "Int_W5500.h"

// 定义IP地址
uint8_t local_ip[4] = {192, 168, 12, 200};
// 定义子网掩码
uint8_t subnet_mask[4] = {255, 255, 255, 0};
// 定义网关IP地址
uint8_t gateway_ip[4] = {192, 168, 12, 1};
// 定义MAC地址
uint8_t mac_addr[6] = {0xA0, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55};

// 定义服务器IP地址
uint8_t server_ip[4] = {192, 168, 12, 82};
// 定义服务器端口号
uint16_t server_port = 8848;

/**
 * @brief Initialize W5500.
 *
 */
void Int_W5500_Init(void)
{
    // 1. 复位W5500
    //  先拉低RST引脚，低电平至少支持500us，这里100ms
    HAL_GPIO_WritePin(W5500_RST_GPIO_Port, W5500_RST_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(100);
    // 拉高RST引脚,并延时等待稳定
    HAL_GPIO_WritePin(W5500_RST_GPIO_Port, W5500_RST_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(100);

    // 2. 注册函数
    devlopment_reg_func();

    // 3. 给W5500设置IP地址、子网掩码、网关IP地址、MAC地址
    setSIPR(local_ip);
    setSUBR(subnet_mask);
    setGAR(gateway_ip);
    setSHAR(mac_addr);
}

/**
 * @brief 上传数据至服务器
 *
 * @param tx_data 待上传数据指针
 * @param tx_len 待上传数据长度
 */
void Int_W5500_Upload(uint8_t *tx_data, uint16_t tx_len)
{
    // 定义socket id
    uint8_t socket_id = 0;
    // 定义变量，保存socket状态
    uint8_t socket_status = 0;

    // 等到连接成功，SOCK得到ESTABLISHED状态
    do
    {
        // 获取SOCKET状态
        socket_status = getSn_SR(socket_id);

        // 如果连接是Closed状态，打开Socket
        if (socket_status == SOCK_CLOSED)
        {
            if (socket(socket_id, Sn_MR_TCP, 2501, 0) == socket_id)
            {
                DEBUG_PRINTLN("Socket Client Create Success!");
            }
            else
            {
                DEBUG_PRINTLN("Socket Client Create Failed!");
                continue;;
            }
        }

        // 如果是 SOCK_INIT 状态，进行连接
        if (socket_status == SOCK_INIT)
        {
            if (connect(socket_id, server_ip, server_port) == SOCK_OK)
            {
                DEBUG_PRINTLN("Socket Client Connect Success!");
            }
            else
            {
                DEBUG_PRINTLN("Socket Client Connect Failed!");
                continue;;
            }
        }

        // 如果是 SOCK_CLOSE_WAIT 状态，关闭连接
        if (socket_status == SOCK_CLOSE_WAIT)
        {
            close(socket_id);
            DEBUG_PRINTLN("Socket Client Close Success!");
        }

    } while (socket_status != SOCK_ESTABLISHED);

    // 发送数据
    if (send(socket_id, tx_data, tx_len) == tx_len)
    {
        DEBUG_PRINTLN("Socket Client Send Success!");
    }
    else
    {
        DEBUG_PRINTLN("Socket Client Send Failed!");
    }
}

5.3.5 TCP 三次握手

5.3 应用层

main.c

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* 代码省略 ....*/

 
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  DEBUG_PRINTLN("定位器网关项目...");

  // 初始化W5500
  Int_W5500_Init();
  DEBUG_PRINTLN("W5500初始化完成...");

  // 初始化LLCC68
  Int_LLCC68_Init();
  DEBUG_PRINTLN("LLCC68初始化完成，准备接收Lora数据...");

  // 定义Lora接收缓冲区
  uint8_t lora_rx_buf[256];
  // 定义变量，保存接收到数据长度
  uint16_t lora_rx_len = 0;


  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */

    // 如果LLCC68接收到数据
    Int_LLCC68_Receive(lora_rx_buf, &lora_rx_len);
    if (lora_rx_len > 0)
    {
      // 打印机接收到的数据
      DEBUG_PRINTLN("接收到数据:%s", lora_rx_buf);
      DEBUG_PRINTLN("数据长度:%d \n\n", lora_rx_len);

      // 上传数据至服务器
      Int_W5500_Upload(lora_rx_buf, lora_rx_len);
      DEBUG_PRINTLN("数据上传完成...");
    }
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

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