3.1數據通信的建立
TCP是面向連接的通信方式，它首先必須建立連接．然後才能利用IP地址和端口號進行數據通信。TCP有兩種建立連接的方式，一是通過服務器模式(被動打開)等待連接請求；二是通過客戶模式(主動打開)發送連接請求給服務器。本例採用TCP客戶模式。在建立TCP連接之前，一般都需要初始化端口，包括設置端口號、設置W5100爲TCP模式和寫入OPEN命令。端口初始化主要配置端口0的相關寄存器，包括：S0_PORT、S0_MR和S0_CR。
圖5是W5100在TCP客戶模式的處理流程。
3.2中斷處理
在處理W5100的中斷時，首先應訪問W5100的中斷寄存器(IR)，可用MCU通過訪問IR獲得產生中斷的來源。任何中斷源都可以被中斷寄存器(IMR)的相應位所屏蔽，因此，若要使用某個中斷源，先要置位該中斷源在IMR中的相應位，這樣，當IR中對應位置位時，纔會產生中斷。此後當中斷產生時，即進入中斷處理程序。對於每個中斷事件，處理方式可由用戶自己定義。
假如使用的是端口0中斷。可在W5100的初始化程序中先將IMR中的IM_IR 0(端口0中斷屏蔽位)置位。這樣，當端口0中斷髮生時(IM_IR0=I，S0_INT=1)，系統將開始讀端口0中斷寄存器(S0_IR)，在W5100的端口寄存器中，主要設置有建立連接(CON)、終止連接(DIS
CON)、數據發送完成(SEND_OK)、接收數據(RECV)和超時(TIMEOUT)等中斷事件。
3.3 數據接收
當端口產生接收中斷時，可調用接收函數S_rx_process(SOCKET s)將端口接收到的數據緩存到Rx_buffer數組中，並返回接收的數據字節數。當讀完所有的數據後，可將接收存儲器讀指針寄存器(S0_RX_RD)的值加上讀取的數據長度，然後再寫入S0_RX_RD，最後向端口0的命令寄存器(S0_CR)寫入RECV命令，以等待下次接收數據。但要注意在計算實際物理偏移量rx_offset時，S_RX_SIZE必須保證和在初始化代碼中定義的接收緩存區的大小一致。
3.4 數據發送
通過Socket發送數據時，首先把要發送的數據緩存在Tx_buffer中。此外，在發送數據時，還需先檢查發送緩存區的剩餘空間的大小，然後控制發送數據的字節數。端口發送緩存區的大小由發送存儲器空間寄存器(TMSR)確定。在數據發送處理過程中，剩餘空間的大小將因寫入數據而減少，發送完成後又自動增加。把Tx_buffer的數據完全寫入端口的發送數據緩存區後，可將端口傳輸寫指針寄存器(Sn_TX_WR)中的值加上寫入的數據長度，再寫入Sn_Tx_WR，以指示發送數據的長度，最後在命令寄存器(Sn_CR)中寫入SEND命令，以啓動發送。
4 通信接口的軟件設計
4.1 初始化程序設計
本系統初始化通過定義結構體的方式完成STM
微處理器完成系統時鐘、外設時鐘、系統啓動模式、嵌入式向量式中斷控制寄存器、I
W5100的初始化主要設置一些關鍵的寄存器：
(1)設置模式寄存器(MR)bit[7](軟件復位位)爲1，初始化芯片內部寄存器，復位後自動清0。
(2)設置中斷屏蔽寄存器(IMR)爲OxFF(屏蔽中斷源)，啓動IP地址衝突異常中斷和端口n寄存器(Sn_INT)中斷等，通過向相應的中斷屏蔽位寫1，任何時候只要中斷寄存器(IR)對應的位也置1，則中斷將產生，CPU通過訪問IR獲得中斷來源。
(3)設置重發時間寄存器(RTR)爲200 ms(Ox07D0)，當發出連接、斷開等命令而沒有收到遠程對端的響應或響應延遲時，產生重發過程。
(4)配置重發計數寄存器(RCR)爲8，設定重發的次數。
(5)設置接收緩衝區的大小寄存器(RMSR)和發送存儲空間大小寄存器(TMSR)都爲0x55，每個端口接口和發送存儲空間分別分配2 KB的存儲空間。
(6)設置端口n模式寄存器(Sn_MR)爲OxA1，啓動廣播功能，設置端口n協議類型爲TCP模式。
(7)設置端口n命令寄存器(Sn_CR)，端口的初始化、建立/斷開連接以及數據傳輸等。
(8)設置端口n的最大分片長度寄存器(Sn_MSS)爲1 460。
初始化完成後，根據SPI協議編寫發送字節函數SPI_SendByte()，配合Read_W5100和Write_W5100完成字節的讀取和發送，這裏需要定義讀操作碼(OxF0)和寫操作碼(Ox
4.2 Socket初始化程序設計
W5100與終端之間的數據交換有多種通信方式，本文采用基於TCP模式的通信方式。TCP是以連接爲基礎的通信方式，端口n在進行數據通信時，必須先建立連接。TCP有兩種建立連接方式，一種是服務器模式(被動模式)，需要等待連接請求；另一種是客戶端模式(主動打開)，需要發送連接請求給服務器。本設計配置W5100爲服務器模式，只需對W5100的Socket進行配置就可以完成網絡數據的收發和啓動功能。
當Socket作爲服務器模式時，初始化端口需要設置運行模式(Sn_MR)和本機端口號(Sn_Port)，並在端口命令寄存器打開(OPEN)端口。引用Socket_Listen(SOCKET s)程序，只調用一次該程序就可使W5100設置爲服務器模式。主要程序如下所示。
Write_W5100((W5100_S0_MR+s*0x100)，S_MR_TCP)；
//設置Socket爲TCP模式
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100)，S_CR_OPEN)；
//打開Socket
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100)，S_CR_LISTEN)；
//設置Socket爲偵聽模式
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100)，S_CR_CLOSE)；
//關閉Socket
完成Socket的打開和設置偵聽工作後，至於遠程客戶端是否與其連接，則需要等待Socket中斷，在服務器偵聽模式下，不需要設置目的IP和目的端口號。
4.3 中斷處理程序設計
本設計採用中斷方式來處理數據包的接收和發送，以提高效率。在W5100處理中斷的過程中，微處理器首先通過應訪問W5100的中斷寄存器(IR)獲得產生中斷的來源。中斷寄存器與中斷屏蔽寄存器配合使用，且位是一一對應的，中斷屏蔽寄存器(IMR)的相應位可屏蔽中斷寄存器中任何中斷源。因此，若要使用某個中斷源，先要將該中斷源在中斷屏蔽寄存器中的相應位置位，以打開所需的中斷源，這樣，中斷纔會產生。當中斷產生後，即進入中斷處理程序。本設計中的中斷源主要包括端口n中斷事件。一般設置有Socket成功連接(S_IR_CON)、斷開連接(S_IR_DISCON)、數據發送完成(S_IR_SENDOK)、接收到數據(S_IR_RECV)或傳輸超時(S_IR_TIMEOUT)等事件中斷。
本文以端口0接收到數據包後的產生一個接收數據中斷爲例說明中斷處理過程。首先，在使用端口0中斷之前，應在初始化程序中將中斷屏蔽寄存器(IMR)中的端口0置位(IMR_S0_INT)，當Socket0發生中斷時，IMR_S0_INT=1、IR_S0_INT=1、動態LED燈亮顯示接收狀態，此時，W5100的中斷輸出管腳(/INT)輸出低電平，以通知微處理器有中斷產生，微處理器訪問中斷寄存器獲取中斷源爲接收數據中斷；然後進入中斷處理函數，啓動發送函數(S_rx_process)。
4.4 Socket數據接收程序設計
當端口接收數據時，產生接收中斷。首先調用端口接收數據包函數Process_Socket_Data()，並對接收到的數據類型進行判斷和加工。本過程先調用接收函數S_rx_process()從W5100端口的接收數據緩存區讀取數據，然後將讀取的數據加上接收存儲器讀指針寄存器(S0_RX_RD)的值再寫入S0_RX_RD，最後將RECV命令重新寫入端口0的命令寄存器(S0_CR)，以等待下次數據的接收。或者將處理完的數據拷貝到發送緩衝區，再調用S_tx_process函數發送數據包給CPU。
其中Oxaa和Ox55爲接收數據包的標誌頭；長度位爲數據包字節長度，不包括數據包頭和本身字符，命令位爲對對象數據的操作，爲0時讀取數據，爲1時設置對象數據，目標代碼位用來顯示對象代碼，如Ox00爲網關IP、Ox01爲子網掩碼、0x02爲物理地址、LED爲狀態顯示等；數據位爲接收到的數據，數據是以16進制形式接收，最後再加上2 B的數據報頭和1 B的數據本身。
4.5 Socket數據發送程序設計
通過Socket發送數據時，調用發送數據函數S_tx_process。首先把要發送的數據緩存在發送緩衝區(Tx_buffer)中。此外，在發送數據時，需先檢查發送緩存區的剩餘空間的大小(Sn_TX_FSR)，控制發送數據的字節數，如用以太網協議發送的數據最大傳送單元(MTU)不超過1 500 B。在TCP服務器模式下，在數據發送處理過程中，可不設置目標主機的IP和端口號。剩餘空間的大小因寫入數據的增加而減少，數據發送後又自動增加。當發送緩衝區的數據完全寫入端口的發送數據緩存區後，則將數據本身長度加上端口傳輸寫指針寄存器(Sn_TX_WR)中的值再寫入Sn_Tx_WR，再計算髮送緩衝區的偏移量(tx_offset)，用於指示發送數據的長度，最後啓動發送(Sn_CR_SEND)。相關程序如下：
i=tx_offset/S_TX_SIZE //計算實際物理偏移值，
//S_TX_SIZE由TMSR定義爲2 K
tx_offset=tx_offset-i*S_TX_SIZE //計算實際物理地址
//j= W5100_TX+s*S_TX_SIZE+tx_offset
Write_W5100(j，Tx_Buffer[i]) //將發送緩衝區中的
//數據寫入到端口的發送緩衝區
Write_W5100((W5100_S0_CR+s*0x100)，S_CR_SEND)
//啓動發送的指令