一、概述

本文應用主要是使用SPI驅動wiznet的網絡接口芯片W5xxx，根據wiznet提供的ioLibrary_Driver庫支持W5100、W5100S、W5200、W5300、W5500。主要從以下幾點進行說明：

使用hpm_sdk的cmake框架對接wiznet的ioLibrary_Driver。

ioLibrary_Driver的底層讀寫相關操作接口注冊對接。

以ioLibrary_Driver庫測試wiznet的速率性能。

本文不做wiznet芯片相關寄存器闡述，只簡單闡述W5xxx的通信機制。

本文以W5500作為本文測試芯片。

本文例子倉庫分支地址：

https://github.com/RCSN/hpm_sdk_extra/tree/feature/add_spi_drive_wizchip_w5xxx_sample/spi_drive_wizchip_w5xxx

二、流程

（一）使用hpm_sdk的cmake框架對接wiznet的ioLibrary_Driver

在一些開源項目上，可能并沒有使用cmake來進行搭建，而hpm_sdk基于cmake構建，所以在移植的過程中，建議使用cmake框架加入開源項目。本文以對接wiznet的ioLibrary_Driver作為例子供開發者相關參考。

wiznet的ioLibrary_Driver倉庫地址：

https://github.com/Wiznet/ioLibrary_Driver

里面包含了w5xxx的驅動程序以及應用程序協議，使用該庫基本可以很快能對接好相應的功能實現。

需要關心的是Ethernet文件夾，里面包含了如W5500，W5300，W5200，W5100，W5100S的讀寫相關中間層，還提供了socket應用層操作接口。

1、芯片讀寫操作層加入

在此庫中，僅支持一款w5xxx，所以添加到工程，也只能是一個芯片讀寫操作的文件夾。在每個芯片上加入cmakelists文件，把對應的頭文件包含以及添加對應的C文件。

如以下：比如W5100文件夾，使用sdk_inc和sdk_src命令，把該文件下的所需的文件進行添加以及包含該文件夾的頭文件。

2、Ethernet文件加入

外層想使用文件夾的時候，可以通過set一個參數來判斷對應的芯片操作選擇，然后再添加ethernet內部的socket.c和config.c文件。

通過CONFIG_WIZNET參數來進行對不同芯片加入篩選，以及加入兩個宏定義，一個是給config表示目前使用的是哪個芯片，一個是讓app知道引用的是哪個頭文件。

3、APP加入ioLibrary_Driver相關文件。

在本文中，使用的芯片是W5500，需要用到DHCP和ioLibrary_Driver里面application的loopback的tcp client接口，那么在app的camkelist可以做以下操作：

（1）set(CONFIG_WIZNET "w5500") 設置CONFIG_WIZNET為w5500，這樣cmake到ioLibrary_Driver索引時候只添加w5500這個文件夾。

（2）add_subdirectory(ioLibrary_Driver) 加入ioLibrary_Driver文件目錄

（3）sdk_app_src sdk_inc 加入ioLibrary_Driver需要的相關文件和頭文件

4、使用sdk_env的start_gui生成工程或者使用命令行生成都可以。這里使用start_gui

可以看到ioLibrary_Drivers對應的目錄和文件都已經添加到SES。

如此編譯也Ok

(二)ioLibrary_Driver的底層讀寫相關操作接口注冊對接

在ioLibrary_Drivers的config上，需要接口注冊的主要是臨界區、CS片選操作、單字節收發、塊收發傳輸接口。在該庫中也有對應的注冊接口wizchip_conf.h中。

1、臨界區注冊

這里臨界主要做全局中斷的使能和禁止，可根據自身應用添加

2、CS片選信號操作注冊

在這里為了避免CS拉低后存在較高的間隔，實際的拉低在actual_cs_sel API操作，就是在開啟SPI傳輸的時候調用，具體請詳見 玩轉先楫SPI外設系列 文章，這里不做闡述說明。

cs操作接口使用sdk對應的board的cs操作API，可自行根據應用更改。

3、讀寫單字節操作注冊

需要注意的是，這里為了方便快速操作，比如在讀接口SPI設置為只讀，然后設置傳輸長度，復位FIFO，開啟傳輸，等待數據接收完成后讀取數據。寫接口也是如此。具體請詳見 玩轉先楫SPI外設系列 文章，這里同樣不做闡述說明。

4、塊讀寫傳輸操作注冊

DMA相關的操作請詳見 玩轉先楫SPI外設系列 文章，這里同樣不做闡述說明。

5、注冊相關操作接口

（三）以ioLibrary_Driver庫測試wiznet的速率性能。

W5500官方手冊中，雖然可以支持到80M的SPI SCLK，但官方的建議是33.3M推薦頻率，再高的頻率會出現些許采樣問題，在實際測試的過程中也是如此，hpm_sdk的Board.h默認為20M，本文SLCK的頻率調整為30M左右測試。

在性能上，wiznet官方也出了W5500對應的MAX速率為15Mbps。如果需要更高的可以選擇W5100/s

在本文所實現的例子實現中，可通過cmakelists開啟或者關閉DHCP，或者開啟和關閉tcp iperf測試。默認都是開啟。

如果想靜態IP分配，那么直接在main.c中更改load_net_parameters API里面的ip值即可。

這里iperf測試主要測試W5500作為Tcp client的發送性能。在SPI SCLK 30M下，可以達到17Mbps速度性能，與wiznet官方提供的15Mbsps速率相當，滿足性能需求。

目前ioLibrary_Driver庫性能還能繼續提升，比如修改socket的send和recv實現邏輯，減少查詢和等待；中間層少數據收發再次封裝等等。

在邏輯分析儀下，socket的發送接口send，在實際發送前，會查詢以及等待相關網絡狀態寄存器，占用了不少時間。wiznet提供的15mbps只有理論的一半性能也是這個時間所消耗引起。

三、總結

在ioLibrary_Driver庫下，hpm的SPI驅動W5500的網絡性能可以達到17Mbps，與wiznet官方的15Mbps保持一致。

如果需要提高性能，可以選擇wetne其他芯片。或者自身優化wiznet的ioLibrary_Driver庫。比如socket的發送send邏輯。

對于HPM6200，HPM5300等先楫通用MCU沒有以太網接口，但是有實際以太網需求或者方案平替，可以選擇SPI驅動相關的芯片網絡接口。