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W6300作为TCP服务器

W6300

更新于 2026年10月9日

本篇总结

使用 W6300 的硬件 TOE 引擎实现 TCP 服务器模式,被动等待客户端连接进行数据回环测试,支持 IPv4/IPv6 双协议栈。

🔑 MH2457、QSPI、UART调试、硬件TOE引擎、TCP、DHCP

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 引擎实现 TCP 服务器模式,被动等待客户端连接进行数据回环测试。核心是基于 Socket 状态机的 loopback_tcps() 函数,在 SOCK_CLOSED → SOCK_INIT → SOCK_LISTEN → SOCK_ESTABLISHED 状态间切换,实现监听、连接、收发、断开全流程。W6300 支持 IPv4/IPv6 双协议栈,服务器 Socket 可配置为 TCP4、TCP6 或双栈模式。

前置工具准备

开始本例程前,请确认以下工具已安装:

TCP 服务器与客户端

TCP 通信分为服务器端和客户端两种角色。服务器端被动等待客户端的连接请求,客户端主动发起连接。建立连接后,双方均可收发数据。TCP 服务器通过 listen() 进入监听状态,等待客户端 connect() 请求,三次握手成功后建立连接。

对比项TCP 服务器TCP 客户端
连接方向被动等待连接主动发起连接
关键APIlisten()connect()
端口要求固定端口(如5000)源端口可任意
SOCK_LISTEN有(监听状态)无
目标地址不需要需指定服务器IP+端口

W6300 TCP 服务器特点

W6300 的 TOE 引擎支持 8 个独立 Socket,每个 Socket 均可配置为 TCP 服务器。服务器模式下调用 socket() 打开 Socket 后,调用 listen() 进入监听状态,等待客户端连接。三次握手由 TOE 硬件自动完成,用户只需轮询 Socket 状态。W6300 支持 IPv4 / IPv6 双栈,服务器 Socket 可根据需求配置为 TCP4、TCP6 或双栈模式。

硬件连接与拓扑

请注意:

测试需要 PC 端和 W6300 处于同一网段。PC 端作为 TCP 客户端主动连接开发板。

  1. Micro USB 线连接 DEBUG USB 口到 PC(供电 + 调试串口)
  2. 网线连接开发板 RJ45 网口 到路由器 LAN 口
  3. 确保 W6300 与 MH2457 之间的 QSPI 连线正确(CSn、SCK、DATA0~DATA3)
┌─────────────────────────────────┐
│ 路由器(DHCP Server) │
│ 192.168.1.1 │
└────┬──────────────────┬───────────┘
│ │
┌────┴──────┐ ┌────┴──────┐
│ W6300 │ │ PC │
│TCP Server │ │SocketTester│
│ IP: DHCP │ │TCP Client │
│ port:5000 │ │ │
└────┬──────┘ └───────────┘
│ QSPI ↑
┌────┴──────┐ DEBUG USB
│ MH2457 │──────────→ WIZ UartTool
│ MCU │
└───────────┘
网络拓扑:W6300 作为 TCP 服务器被动等待 PC 客户端连接,MH2457 通过 QSPI 驱动 W6300

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/h         ← 网络地址定义 + user_run() 主流程
    ├── loopback/
    │   ├── loopback.c        ← loopback_tcps() 状态机核心
    │   └── loopback.h
    ├── 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
    └── wizchip_conf.h        ← WIZnet 配置与 wiz_NetInfo 定义

步骤1:开启TCP Keepalive功能

文件:USER/user_main.c

/* 30 s keepalive; unit is 5 seconds. */
setSn_KPALVTR(SOCKET_ID, 6);

KeepAlive 的时间单元为 5 秒,设置 6 个单元则每 30 秒发送一次 KeepAlive 报文。服务器模式下 Keepalive 尤为重要——当客户端异常断电或断网时,服务器无法感知连接已断开,Keepalive 可以检测并清理这些无效连接。

步骤2:主循环运行TCP Server回环测试

文件:USER/user_main.c

while (1)
{
    loopback_tcps(SOCKET_ID, ethernet_buf, local_port);
}

三个传参分别为:SOCKET ID、TCP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,等待客户端连接。

步骤3:TCP Server状态机

loopback_tcps() 函数基于 getsockopt(sn, SO_STATUS, &status) 返回的 Socket 状态执行对应操作:

Socket状态执行操作
SOCK_CLOSED配置端口并打开 TCP Socket(按协议栈模式选择 TCP4/TCP6/TCPD),进入 SOCK_INIT
SOCK_INIT调用 listen() 进入监听状态 SOCK_LISTEN
SOCK_LISTEN等待客户端连接,无操作
SOCK_ESTABLISHED连接已建立,清除中断,收发数据回环
SOCK_CLOSE_WAIT客户端主动断开,接收剩余数据后调用 disconnect() 断开

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

int32_t loopback_tcps(uint8_t sn, uint8_t* buf, uint16_t port)
{
    check_loopback_mode_W6x00();
    int32_t ret;
    uint16_t sentsize = 0;
    int8_t status, inter;
    uint8_t tmp = 0;
    uint16_t received_size;
    uint8_t arg_tmp8;

    getsockopt(sn, SO_STATUS, &status);
    switch (status)
    {
    case SOCK_ESTABLISHED:
        ctlsocket(sn, CS_GET_INTERRUPT, &inter);
        if (inter & Sn_IR_CON)
        {
            arg_tmp8 = Sn_IR_CON;
            ctlsocket(sn, CS_CLR_INTERRUPT, &arg_tmp8);
        }

        getsockopt(sn, SO_RECVBUF, &received_size);
        if (received_size > 0)
        {
            if (received_size > DATA_BUF_SIZE)
                received_size = DATA_BUF_SIZE;

            ret = recv(sn, buf, received_size);
            if (ret <= 0) return ret;

            received_size = (uint16_t)ret;
            sentsize = 0;
            while (received_size != sentsize)
            {
                ret = send(sn, buf + sentsize, received_size - sentsize);
                if (ret < 0) { close(sn); return ret; }
                sentsize += ret;
            }
        }
        break;

    case SOCK_CLOSE_WAIT:
        getsockopt(sn, SO_RECVBUF, &received_size);
        if (received_size > 0)
        {
            if (received_size > DATA_BUF_SIZE)
                received_size = DATA_BUF_SIZE;

            ret = recv(sn, buf, received_size);
            if (ret <= 0) return ret;

            received_size = (uint16_t)ret;
            sentsize = 0;
            while (received_size != sentsize)
            {
                ret = send(sn, buf + sentsize, received_size - sentsize);
                if (ret < 0) { close(sn); return ret; }
                sentsize += ret;
            }
        }
        if ((ret = disconnect(sn)) != SOCK_OK) return ret;
        break;

    case SOCK_INIT:
        if ((ret = listen(sn)) != SOCK_OK) return ret;
        printf("%d:Listen, TCP server loopback, port [%d]\r\n", sn, port);
        break;

    case SOCK_CLOSED:
        switch (loopback_mode)
        {
        case AS_IPV4: tmp = socket(sn, Sn_MR_TCP4, port, SOCK_IO_NONBLOCK); break;
        case AS_IPV6: tmp = socket(sn, Sn_MR_TCP6, port, SOCK_IO_NONBLOCK); break;
        case AS_IPDUAL: tmp = socket(sn, Sn_MR_TCPD, port, SOCK_IO_NONBLOCK); break;
        default: break;
        }
        if (tmp != sn) return SOCKERR_SOCKNUM;
        printf("%d:Socket opened[%d]\r\n", sn, getSn_SR(sn));
        break;

    default:
        break;
    }
    return 1;
}

状态机核心:SOCK_CLOSED 时打开 Socket 并绑定固定端口,SOCK_INIT 时调用 listen() 进入监听,SOCK_LISTEN 等待客户端连接,SOCK_ESTABLISHED 时收发数据,SOCK_CLOSE_WAIT 时断开连接。与客户端模式的关键区别是 listen() 替代 connect()。

listen() — TCP 服务器监听

listen(sn) 使 Socket n 从 SOCK_INIT 状态进入 SOCK_LISTEN 监听状态,开始等待客户端的连接请求。当客户端发起 connect() 时,TOE 硬件自动完成三次握手,Socket 状态变为 SOCK_ESTABLISHED。一个 Socket 只能接受一个客户端连接,多客户端需使用多个 Socket。

如果你想自定义

  • 改监听端口 → 修改 user_main.c 中 local_port 的值
  • 改用 IPv6 或双栈模式 → 调用 set_loopback_mode_W6x00(AS_IPV6) 或 AS_IPDUAL
  • 支持多客户端 → 使用 8 个 Socket 同时监听
  • 改用其他 Socket 编号 → 修改 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),观察开发板串口输出。服务器启动后会打印 Socket 打开和监听提示:

MH2457 W6300 QSPI example start
W6300 TCP Server example
PHY no link
PHY no link
PHY link
The current Mbtis speed : 100Mbps
The current Duplex Mode : Full-Duplex
DHCP running
DHCP success!
====================================================================================================
 W6300 network configuration : DHCP

 MAC         : 00:08:DC:12:34:56
 IP          : 192.168.1.8
 Subnet Mask : 255.255.255.0
 Gateway     : 192.168.1.1
 DNS         : 192.168.1.1
====================================================================================================

1:TCP server loopback start
1:Socket opened[19]
1:Listen, TCP server loopback, port [5000] as IPv4 mode

然后打开 SocketTester,设置为 TCP Client 模式,输入 W6300 的 IP 地址(192.168.1.8)和端口号(5000),点击"Connect"连接服务器。连接成功后,向服务器发送数据即可进行回环测试。

WIZ UartTool V1.0 显示  — TCP 服务器初始化(PHY 链路 + DHCP + TCP 监听)
WIZ UartTool  + SocketTester TCP 客户端 — 数据回环测试

常见问题

Q: 为什么W6300连接服务器时端口会自动变化

W6300 异常断开时,服务器端并不知道客户端已掉线,继续使用上次连接的端口会被服务器拒绝。因此连接失败后端口自动加1(从50000开始)。若服务器要求固定端口,需修改代码取消自动递增。

Q: Keepalive 如何配置和激活

通过 setSn_KPALVTR(sn, 6) 设置 Keepalive 时间(6×5秒=30秒)。激活方式:在 socket 成功连接服务器后(SOCK_ESTABLISHED 状态),调用 send() 发送一条数据即可激活 Keepalive 功能。

Q: W6300 支持哪些协议栈模式

W6300 支持 IPv4、IPv6 以及 IPv4/IPv6 双栈三种模式。创建 Socket 时通过 Sn_MR_TCP4、Sn_MR_TCP6、Sn_MR_TCPD 选择。双栈模式下 Socket 可同时处理 IPv4 和 IPv6 连接。可通过 set_loopback_mode_W6x00() 设置当前模式,默认使用 IPv4。

Q: SOCK_CLOSE_WAIT 状态是什么意思

当服务器主动断开连接时,Socket 进入 SOCK_CLOSE_WAIT 半关闭状态,此时仍可进行关闭前最后的数据传输。W6300 在进入该状态后会先接收剩余数据并回发,再调用 disconnect() 断开连接,避免数据丢失。

总结

本文基于 W6300 硬件 TCP/IP 协议栈实现了 TCP 服务器模式通信:

  • 服务器 vs 客户端:服务器被动等待连接(listen),客户端主动发起连接(connect),服务器使用固定端口
  • 核心函数:loopback_tcps() 基于 Socket 状态机实现 SOCK_CLOSED→SOCK_INIT→SOCK_LISTEN→SOCK_ESTABLISHED 全流程
  • Keepalive:服务器模式下尤为重要,可检测客户端异常断开并清理无效连接
  • 双协议栈:W6300 支持 IPv4 / IPv6 / 双栈模式,通过 socket() 的 Sn_MR_TCP4/TCP6/TCPD 选择
  • 单 Socket 限制:一个 Socket 只能接受一个客户端连接,多客户端需使用多 Socket
  • 状态机模式:所有 Socket 编程本质都是"读取 SO_STATUS → 根据状态执行操作"的轮询模式

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