WIZnet W6100-EVB-Pico DHCP 配置教程（三）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了WIZnet W6100-EVB-Pico DHCP 配置教程（三）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

在上一章节中我们讲了网络信息配置，那些网络信息的配置都是用户手动的去配置的，为了能跟电脑处于同一网段，且电脑能成功ping通板子，我们不仅要注意子网掩码，对于IP地址主机位和网络位的划分，而且还要注意不能跟同一网段已有IP地址的重复，对于新手和不了解网络的人来说，如何配置是件很麻烦的事，那么本章将通过DHCP协议，从dhcp服务器获取网络信息来进行配置（IPv4），直接省去了用户手动配置不知道如何配置的烦恼。

DHCP协议介绍

什么是DHCP？

动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）是一种网络管理协议，用于集中对用户IP地址进行动态管理和配置。

DHCP于1993年10月成为标准协议，其前身是BOOTP协议。DHCP协议由RFC 2131定义，采用客户端/服务器通信模式，由客户端（DHCP Client）向服务器（DHCP Server）提出配置申请，DHCP Server基于请求的客户端（DHCP Client）的mac地址为它动态分配IP地址、子网掩码、默认网关地址，域名服务器（DNS）地址和其他相关配置参数，以便可以与其他IP网络通信。

为什么要使用DHCP？

在IP网络中，每个连接Internet的设备都需要分配唯一的IP地址。DHCP使网络管理员能从中心结点监控和分配IP地址。当某台计算机移到网络中的其它位置时，能自动收到新的IP地址。DHCP实现的自动化分配IP地址不仅降低了配置和部署设备的时间，同时也降低了发生配置错误的可能性。另外DHCP服务器可以管理多个网段的配置信息，当某个网段的配置发生变化时，管理员只需要更新DHCP服务器上的相关配置即可，实现了集中化管理。

总体来看，DHCP相比设置静态IP地址带来了如下优势：

准确的IP配置：IP地址配置参数必须准确，并且在处理“ 192.168.XXX.XXX”之类的输入时，很容易出错。另外印刷错误通常很难解决，使用DHCP服务器可以最大程度地降低这种风险。
减少IP地址冲突：每个连接的设备都必须有一个IP地址。但是，每个地址只能使用一次，重复的地址将导致无法连接一个或两个设备的冲突。当手动分配地址时，尤其是在存在大量仅定期连接的端点（例如移动设备）时，可能会发生这种情况。DHCP的使用可确保每个地址仅使用一次。
IP地址管理的自动化：如果没有DHCP，网络管理员将需要手动分配和撤消地址。跟踪哪个设备具有什么地址可能是徒劳的，因为几乎无法理解设备何时需要访问网络以及何时需要离开网络。DHCP允许将其自动化和集中化，因此网络专业人员可以从一个位置管理所有位置。
高效的变更管理：DHCP的使用使更改地址，范围或端点变得非常简单。例如，组织可能希望将其IP寻址方案从一个范围更改为另一个范围。DHCP服务器配置有新信息，该信息将传播到新端点。同样，如果升级并更换了网络设备，则不需要网络配置。

劣势：可能会导致同一设备的IP地址不固定，例如我们的服务器或者是一些设备想固定IP地址的话，这个时候就只能采取静态IP地址来配置了。

硬件准备

W6100-EVB-Pico开发板
网线
Micro USB数据线

注意：需将W6100-EVB-Pico通过RJ45网口接入到路由器（dhcp服务器）LAN口上，电脑也接入到同一路由器下（保证跟板子同一网段），路由器必须开启DHCP服务。

软件环境

Visual Studio Code

W6100-EVB-Pico使用DHCP协议获取IP地址

步骤1：找到dhcp_client示例程序并打开

我们先打开dhcpv4.h可以看到四个头函数声明，是我们要用到的：

第一个是dhcpv4初始化，传入一个socket端口号s和协议解析数据包所用的缓存buf；

第二个根据描述是让我们把它放到一个1s的定时器里，用与dhcp协议解析数据包时的计时；

第三个需要用户传入三个回调函数，用于不同状态下的回调处理；

第四个是dhcpv4运行函数，根据函数上面的描述，得知该函数是直接放到主函数循环里运行的，

这几个函数的具体实现大家可以自行了解。

/*
 * @brief DHCP client initialization (outside of the main loop)
 * @param s   - socket number
 * @param buf - buffer for processing DHCP message
 */
void DHCPv4_init(uint8_t s, uint8_t * buf);

/*
 * @brief DHCP 1s Tick Timer handler
 * @note SHOULD BE register to your system 1s Tick timer handler
 */
void DHCPv4_time_handler(void);

/*
 * @brief Register call back function
 * @param ip_assign   - callback func when IP is assigned from DHCP server first
 * @param ip_update   - callback func when IP is changed
 * @param ip_conflict - callback func when the assigned IP is conflict with others.
 */
void reg_dhcpv4_cbfunc(void(*ip_assign)(void), void(*ip_update)(void), void(*ip_conflict)(void));

/*
 * @brief DHCP client in the main loop
 * @return    The value is as the follow \n
 *            @ref DHCPV4_FAILED     \n
 *            @ref DHCPv4_runNING    \n
 *            @ref DHCP_IPV4_ASSIGN  \n
 *            @ref DHCP_IPV4_CHANGED \n
 * 			  @ref DHCP_IPV4_LEASED  \n
 *            @ref DHCPV4_STOPPED    \n
 *
 * @note This function is always called by you main task.
 */
uint8_t DHCPv4_run(void);

然后我们打开dhcp_client.c，可以看到主函数前声明的几个函数和初始化的网络配置信息，注意其中一个元素ipmode我们选择NETINFO_DHCP_V4，即从dhcp获取IPv4等网络信息；

void dhcp_test(void);
void my_ip_conflict(void);
void my_ip_assign(void);
void network_init(void);

wiz_NetInfo net_info = {
    .mac = {0x00, 0x08, 0xdc, 0x16, 0xed, 0x2e},
    .ip = {192, 168, 1, 10},
    .sn = {255, 255, 255, 0},
    .gw = {192, 168, 1, 1},
    .dns = {8, 8, 8, 8},
    .ipmode = NETINFO_DHCP_V4};
uint8_t my_dhcp_retry = 0;
uint8_t g_msec_cnt = 0;

然后我们先看dhcp_test()函数的实现，它把DHCPv4_run()函数用一个Switch状态机去获取其返回的值（dhcp状态）并做出相应的处理，前面提到DHCPv4_run()函数是直接放主函数循环里的，因而这里dhcp_test()对其封装后直接运行在主函数的while循环里。

void dhcp_test(void)
{
    switch (DHCPv4_run())
    {
    case DHCP_IPV4_ASSIGN:
    case DHCP_IPV4_CHANGED:
        break;
    case DHCP_IPV4_LEASED:
        break;
    case DHCPV4_FAILED:
        my_dhcp_retry++;
        if (my_dhcp_retry > 5)
        {
            printf(">>DHCP %d Failed\r\n", my_dhcp_retry);
            my_dhcp_retry = 0;
            DHCPv4_stop();
            network_init();
        }
    default:
        break;
    }
}


void my_ip_conflict(void)
{
    printf("CONFLICT IP from DHCP\r\n");
    while(1);
}


void my_ip_assign(void)
{
    getIPfromDHCPv4(net_info.ip);
    getGWfromDHCPv4(net_info.gw);
    getSNfromDHCPv4(net_info.sn);
    getDNSfromDHCPv4(net_info.dns);
    net_info.ipmode = NETINFO_DHCP_V4;
    network_init();
    printf("DHCP LEASED TIME:%ld Sec.\r\n",getDHCPv4Leasetime());
}

void network_init(void)
{
    uint8_t tmpstr[6] = {0,};
    wiz_NetInfo netinfo;
    ctlnetwork(CN_SET_NETINFO,(void*)&net_info);
    ctlnetwork(CN_GET_NETINFO,(void*)&netinfo);
    ctlwizchip(CW_GET_ID,(void*)tmpstr);

    if(netinfo.ipmode == NETINFO_DHCP_V4) printf("\r\n=== %s NET CONF:DHCP ===\r\n",(char*)tmpstr);
    else printf("\r\n===%s NET CONF : Static === \r\n",(char*)tmpstr);

    printf("mac: %02X-%02X-%02X-%02X-%02X-%02X\r\n", netinfo.mac[0], netinfo.mac[1], netinfo.mac[2], netinfo.mac[3], netinfo.mac[4], netinfo.mac[5]);
    printf("ip: %d.%d.%d.%d\r\n", netinfo.ip[0], netinfo.ip[1], netinfo.ip[2], netinfo.ip[3]);
    printf("mask: %d.%d.%d.%d\r\n", netinfo.sn[0], netinfo.sn[1], netinfo.sn[2], netinfo.sn[3]);
    printf("gw: %d.%d.%d.%d\r\n", netinfo.gw[0], netinfo.gw[1], netinfo.gw[2], netinfo.gw[3]);
    printf("dns: %d.%d.%d.%d\r\n", netinfo.dns[0], netinfo.dns[1], netinfo.dns[2], netinfo.dns[3]);
}

然后是写一个定时器调用DHCPv4_time_handler用于dhcp协议的计时；

/* Timer */
static void repeating_timer_callback(void)
{
    g_msec_cnt++;

    if (g_msec_cnt >= 1000 - 1)
    {
        g_msec_cnt = 0;

        DHCPv4_time_handler();
    }
}

最后看主函数，因为dhcp协议需要我们首先需要为它配置一个MAC地址，注意配置网络信息需要对网络锁寄存器进行解锁后才能配置。

int main()
{
    uint8_t temp;
    uint8_t databuf[2048];
    stdio_init_all();
    sleep_ms(2000);
    printf("W6100 network install example.\r\n");
    wizchip_initialize();
    /* Chip software reset. All registers are initialized. */
    wizchip_sw_reset();
    /* Determine the network lock register status. */
    if(!ctlwizchip(SYS_NET_LOCK, &temp))
    {   
        printf("unlock.\n");
        NETUNLOCK();
    }
    setSHAR(net_info.mac);
    DHCPv4_init(0,databuf);
    reg_dhcpv4_cbfunc(my_ip_assign,my_ip_assign,my_ip_conflict);
    while (true)
    {   
        dhcp_test();
        sleep_ms(100);
    }
}