W6300 IPv6 UDP通信测试

更新于 2026年10月15日

本篇总结

使用 W6300 的硬件 TOE 引擎在 IPv6 环境下实现 UDP 数据回环测试，先通过无状态地址自动配置（SLAAC）获取 IPv6 地址，再进行 UDP 收发。

🔑 MH2457、QSPI、UART 调试、硬件 TOE 引擎、IPv6、SLAAC、UDP

硬件平台：本例程基于 W6300-EVB-M4 开发板运行。

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本示例演示使用 W6300 的硬件 TOE 引擎在 IPv6 环境下实现 UDP 数据回环测试。W6300 原生支持 IPv4/IPv6 双协议栈，本例程先通过 DAD 检测生成 Link-local 地址，再通过路由器公告（RA）进行无状态地址自动配置（SLAAC）获取 Global 地址，最后在主循环中运行 UDP 回环服务器（监听 5000），通过 recvfrom() / sendto() 收发数据。

前置工具准备

开始本例程前，请确认以下工具已安装：

WIZ UartTool V1.0：串口调试工具：点击下载
SocketTester：网络调试工具：点击下载

IPv6 UDP 通信简介

UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的、不可靠的传输层协议。与 TCP 不同，UDP 不需要建立连接，直接发送数据报文，具有开销小、延迟低的特点。UDP 不保证数据到达、不保证顺序、不保证完整性，但传输效率高，适合实时音视频、DNS 查询等对实时性要求高但对可靠性要求不严格的场景。

W6300 片内集成完整的硬件双协议栈 TCP/IP，支持 IPv4、IPv6 以及双栈模式，UDP Socket 可通过 Sn_MR_UDP4、Sn_MR_UDP6、Sn_MR_UDPD 选择协议栈模式。

无连接：无需三次握手，直接发送数据报文
不可靠：不保证数据到达，不保证顺序，无重传机制
高效率：无连接建立开销，头部仅 8 字节（TCP 为 20 字节）
支持广播/组播：可向多个目标同时发送数据
recvfrom()/sendto()：收发数据时自动获取/指定对端地址，IPv6 下地址长度为 16

SLAAC 无状态地址自动配置

SLAAC（Stateless Address Autoconfiguration）是 IPv6 中通过路由器公告（RA）自动配置地址的机制。路由器周期性发送 RA 报文，包含网络前缀、网关、DNS 等信息。设备根据 RA 中的前缀和自身的接口标识符组合生成 Global 地址。本例程通过 W6300 的 MACRAW 模式捕获 RA 报文并解析，完成地址自动配置。

硬件连接与拓扑

请注意：

测试需要路由器支持并开启 IPv6，且发送 RA 公告。PC 和开发板需在同一网段。PC 端运行 UDP 测试工具与开发板通信。

Micro USB 线连接 DEBUG USB 口到 PC（供电 + 调试串口）
网线连接开发板 RJ45 网口 到路由器 LAN 口

    ┌─────────────────────────────────┐

    │   路由器（IPv6 RA / DHCPv6）      │

    │       192.168.1.1                │

    └────┬──────────────────┬───────────┘

         │                  │

    ┌────┴──────┐      ┌────┴──────┐

    │  W6300   │      │    PC     │

    │ UDP Srv   │      │SocketTester│

    │ IPv6 SLAAC│      │ UDP Client│

    │ port:5000 │      │           │

    └────┬──────┘      └───────────┘

         │ QSPI               ↑

    ┌────┴──────┐        DEBUG USB

    │  MH2457  │─────────→ WIZ UartTool

    │   MCU    │

    └───────────┘

网络拓扑：MH2457 通过 QSPI 驱动 W6300，W6300 在 IPv6 环境下运行 UDP 回环服务器，PC 端发送 UDP 数据并接收回环

工程结构

工程核心文件如下：

Project/
├── main.c                    ← 系统入口：串口、GPIO、QSPI 初始化 + user_run()
└── USER/
    ├── user_main.c           ← IPv6 自动配置 + UDP 回环主循环
    ├── ipv6_aac.c/h          ← IPv6 无状态地址自动配置（SLAAC）
    ├── ipv6_common.c/h       ← IPv6 地址准备与打印
    ├── loopback_compat.c/h   ← IPv6 UDP 封装（ipv6_udp_run）
    ├── loopback.c/h          ← loopback_udps() 状态机核心
    ├── wiz_platform.c/h      ← 平台适配：debug_usart_init、wizchip_gpio_init、hspi_init
    └── wiz_interface.c/h     ← W6300 驱动接口：wizchip_initialize、network_init、PHY 检测、软件定时器

步骤1：IPv6 地址自动配置

文件：USER/ipv6_aac.c — 先通过 ipv6_prepare_network() 初始化网络参数，再调用 AddressAutoConfig_Init() 执行 DAD 检测和 RA 解析，获取 Link-local 和 Global 地址。

if (ipv6_prepare_network(&net_info, mac, NETINFO_SLAAC_V6, NETINFO_STATIC) < 0)
{
    return -1;
}

/* AddressAutoConfig may enter DHCPv6 paths depending on RA M/O flags. */
wiz_add_timer(DHCP6_time_handler, 1000U);
result = AddressAutoConfig_Init(IPV6_AAC_SOCKET, &net_info);
wiz_delete_timer(DHCP6_time_handler);

if (result != 1U)
{
    return -1;
}

wizchip_getnetinfo(&net_info);
if (ipv6_address_is_zero(net_info.lla) || ipv6_address_is_zero(net_info.gua))
{
    return -1;
}

ipv6_print_address("Link-local address: ", net_info.lla);
ipv6_print_address("Global address: ", net_info.gua);
if (!ipv6_address_is_zero(net_info.gw6))
{
    ipv6_print_address("IPv6 gateway: ", net_info.gw6);
}
if (!ipv6_address_is_zero(net_info.dns6))
{
    ipv6_print_address("IPv6 DNS: ", net_info.dns6);
}

软件定时器

W6300 的 DHCPv6 时基通过 wiz_add_timer(DHCP6_time_handler, 1000) 注册到软件定时器链表，由 1ms 中断调用 wiz_timer_handler() 驱动。地址自动配置完成后调用 wiz_delete_timer() 删除定时器。

步骤2：主循环运行 UDP 回环测试

文件：USER/user_main.c — 在主循环中调用 ipv6_udp_run()，设置 IPv6 模式后运行 UDP 回环状态机。

while (1)
{
    (void)ipv6_udp_run(UDP_SOCKET_ID, ethernet_buf, local_port);
}

三个传参分别为：SOCKET ID、UDP 协议缓存数组、本地监听端口号。示例本地端口为 5000。主循环不断调用状态机函数，等待 UDP 数据报文到达并回环发送。

int32_t ipv6_udp_run(uint8_t sn, uint8_t *buf, uint16_t port)
{
    if (set_loopback_mode_W6x00(AS_IPV6) != 0)
    {
        return -1;
    }
    return loopback_udps(sn, buf, port);
}

步骤3：UDP 状态机

loopback_udps() 函数基于 getsockopt(sn, SO_STATUS, &status) 返回的 Socket 状态执行对应操作。UDP 模式状态简单，只有 SOCK_CLOSED 和 SOCK_UDP 两个状态：

Socket状态	执行操作
SOCK_CLOSED	打开 UDP Socket（按协议栈模式选择 UDP4/UDP6/UDPD），绑定端口，进入 SOCK_UDP
SOCK_UDP	recvfrom() 接收数据并获取对端地址，sendto() 回环发送

文件：USER/loopback.c | 函数：loopback_udps()

int32_t loopback_udps(uint8_t sn, uint8_t* buf, uint16_t port)
{
    check_loopback_mode_W6x00();
    uint8_t status;
    static uint8_t destip[16] = {0,};
    static uint16_t destport;
    uint8_t addr_len;
    int32_t ret;
    uint16_t received_size;
    uint16_t sentsize;
    uint8_t* mode_msg;

    if (loopback_mode == AS_IPV4)
        mode_msg = msg_v4;
    else if (loopback_mode == AS_IPV6)
        mode_msg = msg_v6;
    else
        mode_msg = msg_dual;

    getsockopt(sn, SO_STATUS, &status);
    switch (status)
    {
    case SOCK_UDP:
        getsockopt(sn, SO_RECVBUF, &received_size);
        if (received_size > DATA_BUF_SIZE)
            received_size = DATA_BUF_SIZE;

        if (received_size > 0)
        {
            ret = recvfrom(sn, buf, received_size, (uint8_t*)&destip, (uint16_t*)&destport, &addr_len);
            if (ret <= 0) return ret;

            received_size = (uint16_t)ret;
            sentsize = 0;
            while (sentsize != received_size)
            {
                ret = sendto(sn, buf + sentsize, received_size - sentsize, destip, destport, addr_len);
                if (ret < 0) return ret;
                sentsize += ret;
            }
        }
        break;

    case SOCK_CLOSED:
        switch (loopback_mode)
        {
        case AS_IPV4: socket(sn, Sn_MR_UDP4, port, SOCK_IO_NONBLOCK); break;
        case AS_IPV6: socket(sn, Sn_MR_UDP6, port, SOCK_IO_NONBLOCK); break;
        case AS_IPDUAL: socket(sn, Sn_MR_UDPD, port, SOCK_IO_NONBLOCK); break;
        }
        printf("%d:Opened, UDP loopback, port [%d] as %s\r\n", sn, port, mode_msg);
        break;

    default:
        break;
    }
    return 0;
}

状态机核心：SOCK_CLOSED 时按当前协议栈模式调用 socket(sn, Sn_MR_UDP6, port, SOCK_IO_NONBLOCK) 打开 UDP Socket 并绑定端口；SOCK_UDP 时调用 recvfrom() 接收数据并自动获取对端 IP 和端口，然后 sendto() 将数据回环发送给对端。UDP 无需建立连接，状态机比 TCP 简单得多。

recvfrom() / sendto() — UDP 收发 API

recvfrom(sn, buf, size, destip, &destport, &addr_len) 接收 UDP 数据报文，同时将发送方的 IP 地址、端口号以及地址长度（4 表示 IPv4，16 表示 IPv6）写入对应参数。sendto(sn, buf, size, destip, destport, addr_len) 向指定 IP 和端口发送 UDP 数据。这两个函数是 UDP 编程的核心——每次收发都携带对端地址，无需维护连接状态。

如果你想自定义

改监听端口 → 修改 user_main.c 中 local_port 的值
改用 IPv4 或双栈模式 → 调用 set_loopback_mode_W6x00(AS_IPV4) 或 AS_IPDUAL
主动发送 UDP 数据 → 在 SOCK_UDP 状态中直接调用 sendto()，指定目标 IP 和端口
改用其他 Socket 编号 → 修改 UDP_SOCKET_ID 宏（W6300 支持 0-7 共 8 个 Socket）

运行验证

打开 WIZ UartTool V1.0，连接 DEBUG USB 对应 COM 口（115200 / 8N1）。烧录例程运行后，首先进行 PHY 链路检测，然后执行 DAD 检测和 RA 解析，完成 IPv6 地址自动配置后打开 UDP Socket 并监听 5000 端口。预期串口输出如下：

MH2457 W6300 QSPI example start
W6300 IPv6 UDP example
PHY link
The current Mbtis speed : 100Mbps
The current Duplex Mode : Full-Duplex
Duplicate_Address_Detection
Wait RQIR.....

Timeout !!! DAD SUCCESSED

flags = 0x80
Address_Auto_Configuration Start
RA capture mode : W6300 MACRAW
Sn_SR : 42
RA
type : 86
code : 0
RA_flag : c0
Router_lifetime : 1800 s
Reachable_time : 0 ms
Retrans_time : 0 ms
Option Type : 1, length : 8
Option Type : 5, length : 8
Option Type : 3, length : 32
Prefix Length : 64
Prefix Information Flag : c0
valid lifetime : 234349
preferred lifetime : 147949
Accepted first autonomous /64 PIO
Option Type : 25, length : 24
DNS lifetime : 1800
Option Type : 7, length : 8
MO normalized result : 3
RA requests Stateful DHCPv6
Mac address : 00:08:dc:12:34:56
your Link Local IP is fe80:0000:0000:0000:0208:dcff:fe12:3456
your Global IP is 240e:033d:945a:a301:0208:dcff:fe12:3456
your Gateway IP is fe80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0002
your DNSv6 is 240e:033d:945a:a301:0000:0000:0000:0001
Stateful DHCPv6 succeeded
Link-local address: FE80:0000:0000:0000:0208:DCFF:FE12:3456
Global address: 240E:033D:945A:A301:0000:0000:0000:05EC
IPv6 gateway: FE80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0002
IPv6 DNS: 240E:033D:945A:A301:0000:0000:0000:0001
IPv6 auto configuration complete; starting application loop
1:Opened, UDP loopback, port [5000] as IPv6 mode

串口输出依次显示 DAD 检测成功、RA 报文解析（包含前缀、DNS、网关等选项）、IPv6 地址自动配置完成，最后 UDP Socket 在 IPv6 模式下打开并监听 5000 端口。

WIZ UartTool 串口输出 — DAD + RA 解析 + IPv6 地址自动配置 + UDP Socket 打开

常见问题

Q: 为什么 IPv6 要先做 DAD 检测

IPv6 设备在链路上通信前必须先拥有一个唯一的 Link-local 地址。DAD（重复地址检测）通过发送邻居请求确认该地址没有被其他设备占用，确保地址唯一后才能继续获取 Global 地址。串口打印 "DAD SUCCESSED" 表示地址可用。

Q: UDP和TCP有什么区别

UDP 无连接、不可靠但高效，无需三次握手，头部仅 8 字节。TCP 面向连接、可靠传输，通过三次握手建立连接，头部 20 字节。UDP 适合实时音视频、DNS 查询等场景，TCP 适合文件传输、网页浏览等场景。

Q: recvfrom和recv有什么区别

recvfrom() 用于 UDP，接收数据同时获取发送方 IP、端口和地址长度（通过 destip、destport 和 addr_len 参数）。recv() 用于 TCP，已建立连接无需获取对端地址。IPv6 下地址长度为 16，IPv4 下为 4。

Q: UDP支持广播吗

支持。将 sendto() 的目标 IP 设为 255.255.255.255（全局广播）或子网广播地址（如 192.168.1.255），即可向网络中所有设备发送 UDP 广播报文。IPv6 下没有广播概念，对应的功能由组播实现。广播常用于设备发现、服务通告等场景。

Q: IPv6 地址自动配置失败怎么办

排查步骤：1) 确认路由器支持并开启 IPv6，且发送 RA 公告；2) 确认 PC 和 W6300 在同一网段；3) 检查串口是否打印 DAD SUCCESSED 和 RA 解析信息；4) 若 RA 未收到，检查路由器 IPv6 配置；5) 程序在自动配置失败时不会启动应用循环，可根据串口提示定位问题。

总结

本文基于 W6300 硬件 TCP/IP 协议栈实现了 IPv6 环境下的 UDP 数据回环测试：

地址获取：先通过 DAD 生成 Link-local 地址，再通过 RA 解析完成 SLAAC 无状态地址自动配置，必要时进入 DHCPv6
UDP 协议：无连接、不可靠但高效，头部仅 8 字节，适合实时性要求高的场景
核心函数：loopback_udps() 基于 Socket 状态机，SOCK_CLOSED → SOCK_UDP 两状态切换
收发 API：recvfrom() 接收数据并获取对端地址，sendto() 向指定地址发送数据，IPv6 下地址长度为 16
双协议栈：W6300 支持 IPv4 / IPv6 / 双栈模式，通过 socket() 的 Sn_MR_UDP4/UDP6/UDPD 选择

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Andy

W5500 技术支持专家