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手把手教你用STM32驱动W5500：从零实现以太网通信

你有没有遇到过这样的情况？项目需要让STM32联网，但手头的芯片（比如经典的STM32F103C8T6）没有内置以太网控制器。这时候，你是选择放弃有线连接改用Wi-Fi？还是硬着头皮去啃LwIP协议栈，结果调试半个月还卡在ARP超时？

别急——今天我们就来解决这个“嵌入式联网入门第一坑”。

答案就是：外接W5500模块。

它不光能让你的小蓝板轻松接入局域网，而且几乎不需要理解TCP/IP底层细节，就能实现HTTP请求、TCP透传甚至简易Web服务器。最关键的是：代码简洁、稳定性高、上手极快。

本文将带你一步步打通STM32与W5500之间的“任督二脉”，从硬件连接到SPI通信，再到网络配置和Socket操作，全程无死角实战解析，专为初学者打造。

为什么是W5500？不是LwIP也不是ENC28J60？

在讲怎么用之前，先搞清楚一个问题：为什么选W5500？

市面上能配合STM32做以太网的方案不少，比如：

• 使用带EMAC外设的高端STM32 + PHY芯片（如LAN8720）
• 软件协议栈LwIP跑在普通MCU上
• 其他SPI接口的以太网芯片，比如Microchip的ENC28J60

但如果你是个刚入门的新手，或者主控资源有限（RAM < 20KB），那这些方案可能都会让你“头大”。

而W5500不一样。它的最大杀手锏只有一个词：硬件协议栈。

硬件协议栈 vs 软件协议栈：谁更省心？

我们拿最常见的LwIP对比一下就知道了：

简单说，LwIP像是你要自己造一辆车才能开车出门；而W5500则是直接给你一辆已经发动好的车，你只需要踩油门就行。

✅一句话总结：W5500把TCP/IP协议全封装进芯片里了，你只要通过SPI告诉它“我要连哪个IP”、“发什么数据”，剩下的它自己搞定。

这对我们意味着什么？意味着哪怕是一块只有72MHz主频、20KB RAM的STM32F103C8T6，也能稳稳当当地做TCP客户端、UDP广播、甚至是同时开多个连接！

W5500到底是什么？一图看懂核心结构

W5500是由韩国WIZnet公司推出的全硬件TCP/IP控制器，集成了MAC层、PHY物理层、以及完整的IPv4协议栈（TCP/UDP/ICMP/ARP等）。它通过标准SPI接口与MCU通信，典型应用如下图所示：

[STM32] ←SPI→ [W5500] ←UTP→ [路由器/交换机] ↑ ↑ 控制逻辑 协议处理+物理层

它有哪些硬核参数？

特别值得一提的是，它支持8个独立Socket。这意味着你可以一边用Socket0做HTTP上传，Socket1监听TCP指令，Socket2发UDP心跳包……互不干扰。

对于很多工业场景下的多任务通信需求，这一点非常实用。

STM32如何跟W5500“对话”？SPI通信详解

既然W5500不集成在STM32内部，那它们靠什么沟通？答案是：SPI总线。

最少需要接几根线？

W5500与STM32的最小系统连接如下：

其中前4根是必须的，INT和RST属于增强功能引脚，强烈建议保留。

SPI模式怎么选？别踩坑！

W5500支持两种SPI模式：

• 模式0：CPOL=0, CPHA=0 → 时钟空闲低，上升沿采样
• 模式3：CPOL=1, CPHA=1 → 时钟空闲高，下降沿采样

大多数STM32默认使用模式0，所以我们推荐统一使用SPI模式0，避免时序错乱。

HAL库初始化示例（基于STM32F1）

SPI_HandleTypeDef hspi1; void MX_SPI1_Init(void) { hspi1.Instance = SPI1; hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // Mode 0 hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; // Mode 0 hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; // 软件控制CS hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2; // APB2=72MHz → SCK=36MHz hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; HAL_SPI_Init(&hspi1); }

注意：
- 设置NSS = SPI_NSS_SOFT，因为我们需要用GPIO手动控制CS脚。
- 波特率预分频设为2，得到36MHz的SCK频率，远高于W5500所需的最低要求（即使实际通信中因CS切换会有损耗，也足够高效）。

核心玩法：寄存器操作才是关键

W5500不像Wi-Fi模块那样提供AT指令，它是通过读写内部寄存器来完成所有配置和控制的。这也是很多人觉得“难”的地方。

但其实一旦摸清套路，你会发现它比想象中简单得多。

寄存器访问格式：4字节命令头 + 数据

每次SPI通信都分为两个阶段：

1. 发送4字节控制信息（地址 + 命令）
2. 读或写实际数据

例如，向某个寄存器写入数据的流程：

CS=0 → [ADDR_H][ADDR_L][CMD][DUMMY] → [DATA...] → CS=1

• ADDR_H,ADDR_L：目标寄存器地址（16位）
• CMD：包含操作类型（读/写）、数据长度、Socket通道等信息
• DUMMY：实际不存在，只是为了凑齐4字节命令头

通用读写函数实现

#define W5500_CS_LOW() HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET) #define W5500_CS_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET) // 读寄存器 uint8_t w5500_read(uint16_t addr, uint8_t *buf, uint16_t len) { uint8_t cmd[4]; cmd[0] = (addr >> 8) & 0xFF; cmd[1] = addr & 0xFF; cmd[2] = 0x03; // 读操作，Socket无关 cmd[3] = 0x00; W5500_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, 100); HAL_SPI_Receive(&hspi1, buf, len, 100); W5500_CS_HIGH(); return 0; } // 写寄存器 uint8_t w5500_write(uint16_t addr, uint8_t *buf, uint16_t len) { uint8_t cmd[4]; cmd[0] = (addr >> 8) & 0xFF; cmd[1] = addr & 0xFF; cmd[2] = 0x04; // 写操作 cmd[3] = 0x00; W5500_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, 100); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, buf, len, 100); W5500_CS_HIGH(); return 0; }

💡 小贴士：这里的cmd[2]值可以根据是否涉及Socket通道进一步扩展，但现在我们先简化处理，专注于通用寄存器。

第一步：设置你的“身份证”——网络参数配置

任何设备要上网，都得先有个身份标识。对W5500来说，就是以下几个关键参数：

这些都需要在初始化阶段写入。

示例代码：静态IP配置

void w5500_network_init(void) { uint8_t mac[6] = {0x00, 0x08, 0xDC, 0x12, 0x34, 0x56}; // 注意：厂商前缀应合法 uint8_t ip[4] = {192, 168, 1, 10}; uint8_t gw[4] = {192, 168, 1, 1}; uint8_t sub[4] = {255, 255, 255, 0}; w5500_write(0x0009, mac, 6); // SHAR w5500_write(0x000F, ip, 4); // SIPR w5500_write(0x0001, gw, 4); // GAR w5500_write(0x0005, sub, 4); // SUBR }

⚠️ 注意事项：
- MAC地址不能随便乱设！前3字节是厂商ID，建议使用0x00-0x08-0xDC（WIZnet官方段），后3字节自定义即可。
- 如果你的局域网有DHCP服务器，也可以启用DHCP模式（需额外固件支持），但我们这里先用手动配置，更可控。

第二步：建立连接——Socket编程就像操作文件

W5500提供了8个Socket通道（编号0~7），每个都可以独立配置为TCP客户端、TCP服务器、UDP等模式。

我们以最常用的TCP客户端为例，看看如何连接远程服务器。

关键寄存器一览

TCP客户端连接流程（Socket 0为例）

void tcp_client_connect(uint8_t sock) { uint8_t dip[4] = {192, 168, 1, 100}; // 目标服务器IP uint16_t dport = 80; // 端口80（HTTP） // 1. 设置为TCP模式 uint8_t mr = 0x01; w5500_write(0x0000 + sock*0x100, &mr, 1); // 2. 设置目标IP和端口 w5500_write(0x000C + sock*0x100, dip, 4); // Sn_DIPR w5500_write(0x0010 + sock*0x100, (uint8_t*)&dport, 2); // Sn_DPORT // 3. 触发CONNECT命令 uint8_t cr = 0x04; w5500_write(0x0001 + sock*0x100, &cr, 1); // 4. 等待连接成功（轮询中断标志） while (1) { uint8_t ir; w5500_read(0x0002 + sock*0x100, &ir, 1); if (ir & 0x01) { // CONNECT中断触发 ir = 0x01; w5500_write(0x0002 + sock*0x100, &ir, 1); // 清除标志 break; } HAL_Delay(10); } // 到这里，TCP连接已建立！ }

是不是很像Linux下的socket编程？只不过这里是通过寄存器“发指令”来完成的。

数据收发：读TX/RX缓冲区即可

连接建立后，就可以开始传输数据了。

W5500内部有两个缓冲区：

• TX Buffer：你要发送的数据先写进去，再发SEND命令
• RX Buffer：收到的数据存在这里，你需要主动读取

发送数据（以发送HTTP GET为例）

void tcp_send_data(uint8_t sock, const char *str) { uint16_t len = strlen(str); uint16_t port = 0x0050; // HTTP端口80 // 查询发送缓冲区是否有足够空间 while (1) { uint16_t free_size; w5500_read(0x0020 + sock*0x100, (uint8_t*)&free_size, 2); if (free_size >= len) break; HAL_Delay(1); } // 写入TX缓冲区（固定地址0x4000 + sock*0x800，每Socket 2KB） uint16_t ptr = 0x4000 + sock * 0x800; w5500_write(ptr, (uint8_t*)str, len); // 更新发送长度寄存器 w5500_write(0x0022 + sock*0x100, (uint8_t*)&len, 2); // 发送SEND命令 uint8_t cr = 0x20; w5500_write(0x0001 + sock*0x100, &cr, 1); }

接收数据（轮询方式）

int tcp_receive_data(uint8_t sock, uint8_t *buf, uint16_t maxlen) { uint16_t size; w5500_read(0x0026 + sock*0x100, (uint8_t*)&size, 2); // Rx Received Size if (size == 0) return 0; uint16_t ptr = 0x6000 + sock * 0x800; // RX起始地址 w5500_read(ptr, buf, size < maxlen ? size : maxlen); // 通知W5500已读取 w5500_write(0x0028 + sock*0x100, (uint8_t*)&size, 2); // RECV register uint8_t cr = 0x40; // RECV command w5500_write(0x0001 + sock*0x100, &cr, 1); return size; }

🔔 提示：为了提高效率，建议使用中断引脚INT来触发接收事件，而不是一直轮询。

常见问题排查指南（新手必看）

刚上手时最容易遇到的问题有哪些？以下是笔者亲身踩过的坑：

❌ 问题1：SPI通信失败，读回全是0xFF

• ✅ 检查SPI模式是否为Mode 0
• ✅ 确保CS脚由GPIO精确控制，不要用硬件NSS
• ✅ 测量SCK波形，确认频率不过高（超过80MHz可能不稳定）
• ✅ 查电源是否干净，加0.1μF陶瓷电容滤噪

❌ 问题2：能ping通，但无法连接服务器

• ✅ 检查目标IP和端口是否正确
• ✅ 确认防火墙未屏蔽该端口
• ✅ 查看Sn_IR是否有TIMEOUT或DISCON标志
• ✅ 尝试降低SPI速率测试（如分频为8）

❌ 问题3：数据发送后对方收不到

• ✅ 是否执行了SEND命令？
• ✅ TX缓冲区是否真的写入成功？可用逻辑分析仪抓包验证
• ✅ 检查HTTP报文格式是否规范（记得加\r\n\r\n结尾）

❌ 问题4：中断不触发

• ✅ 在W5500中开启IMR寄存器对应中断使能位
• ✅ STM32端配置PB5为外部中断输入，并启用上升沿触发
• ✅ 检查中断服务函数是否被正确绑定

实战案例：温湿度上传服务器（伪代码）

设想一个典型应用场景：DHT11采集温湿度，通过HTTP POST上传到云端API。

int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); MX_SPI1_Init(); // 复位W5500 HAL_GPIO_WritePin(W5500_RST_GPIO, W5500_RST_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay(10); HAL_GPIO_WritePin(W5500_RST_GPIO, W5500_RST_PIN, GPIO_PIN_SET); HAL_Delay(10); w5500_network_init(); while (1) { float temp = read_dht11_temperature(); float humi = read_dht11_humidity(); char http_req[256]; snprintf(http_req, sizeof(http_req), "POST /api/data HTTP/1.1\r\n" "Host: api.example.com\r\n" "Content-Type: application/json\r\n" "Content-Length: %d\r\n\r\n" "{\"temp\":%.1f,\"humi\":%.1f}", 28, temp, humi); tcp_client_connect(0); tcp_send_data(0, http_req); HAL_Delay(100); // 等待响应 tcp_close_socket(0); HAL_Delay(5000); // 每5秒上报一次 } }

整个过程清晰明了，完全不需要关心TCP握手、重传、分片等问题，全部由W5500自动处理。

结语：为什么你应该掌握这项技能？

在物联网时代，设备联网不再是“加分项”，而是“基本功”。

而W5500 + STM32的组合，正是嵌入式开发者通往网络世界的一座低成本、高可靠性的桥梁。

它不仅适合学生做毕业设计、工程师做原型验证，也在智能电表、工业网关、远程监控等量产产品中广泛应用。

更重要的是，掌握了W5500的驱动方法后，你会建立起一种新的思维方式：把复杂功能交给专用芯片，MCU专注业务逻辑。

这种“协同设计”的思想，在未来的边缘计算、AIoT等领域尤为重要。

所以，别再犹豫了。找一块STM32开发板，接上W5500模块，动手试试吧！

如果你在实现过程中遇到了其他挑战，欢迎在评论区留言交流，我们一起攻克每一个技术难关。