單芯片解決方案，開(kāi)啟全新體驗(yàn)——W55MH32 高性能以太網(wǎng)單片機(jī)

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機(jī)，它為用戶帶來(lái)前所未有的集成化體驗(yàn)。這顆芯片將強(qiáng)大的組件集于一身，具體來(lái)說(shuō)，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達(dá)216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨(dú)立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個(gè)獨(dú)立硬件socket使用。如此配置，真正實(shí)現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開(kāi)發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32 提供了兩種選擇：QFN68和QFN100。

W55MH32Q采用QFN68封裝版本，尺寸為8x8mm，它擁有36個(gè)GPIO、3個(gè)ADC、12通道DMA、17個(gè)定時(shí)器、2個(gè)I2C、3個(gè)串口、2個(gè)SPI接口（其中1個(gè)帶I2S接口復(fù)用）、1個(gè)CAN以及1個(gè)USB2.0。在保持與同系列其他版本一致的核心性能基礎(chǔ)上，僅減少了部分GPIO以及SDIO接口，其他參數(shù)保持一致，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)顯著，尤其適合網(wǎng)關(guān)模組等對(duì)空間布局要求較高的場(chǎng)景。緊湊的尺寸和精簡(jiǎn)化外設(shè)配置，使其能夠在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效的網(wǎng)絡(luò)連接與數(shù)據(jù)交互，成為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)等緊湊型設(shè)備的理想選擇。 同系列還有QFN100封裝的W55MH32L版本，該版本擁有更豐富的外設(shè)資源，適用于需要多接口擴(kuò)展的復(fù)雜工控場(chǎng)景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請(qǐng)進(jìn)入http://www.w5500.com/網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開(kāi)發(fā)者快速上手與深入開(kāi)發(fā)，基于W55MH32Q這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開(kāi)發(fā)板。開(kāi)發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，就能輕松實(shí)現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開(kāi)發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開(kāi)發(fā)者全面評(píng)估芯片性能。

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第二十章 BKP

1 BKP 簡(jiǎn)介

備份寄存器是 42 個(gè) 16 位的寄存器，可用來(lái)存儲(chǔ) 84 個(gè)字節(jié)的用戶應(yīng)用程序數(shù)據(jù)。他們處在備份域里，當(dāng) VDD 電源被切斷，他們?nèi)匀挥?VBAT 維持供電。當(dāng)系統(tǒng)在待機(jī)模式下被喚醒，或系統(tǒng)復(fù)位或電源復(fù)位時(shí)，他們也不會(huì)被復(fù)位。

此外，BKP 控制寄存器用來(lái)管理侵入檢測(cè)和 RTC 校準(zhǔn)功能。復(fù)位后，對(duì)備份寄存器和 RTC 的訪問(wèn)被禁止，并且備份域被保護(hù)以防止可能存在的意外的寫(xiě)操作。

執(zhí)行以下操作可以使能對(duì)備份寄存器和 RTC 的訪問(wèn)。

?通過(guò)設(shè)置寄存器 RCC_APB1ENR 的 PWREN 和 BKPEN 位來(lái)打開(kāi)電源和后備接口的時(shí)鐘。

?電源控制寄存器(PWR_CR)的 DBP 位來(lái)使能對(duì)后備寄存器和 RTC 的訪問(wèn)。

2 BKP 特性

?數(shù)據(jù)后備寄存器。

?用來(lái)管理防侵入檢測(cè)并具有中斷功能的狀態(tài)/控制寄存器。

?用來(lái)存儲(chǔ) RTC 校驗(yàn)值的校驗(yàn)寄存器。

?在 PC13 引腳(當(dāng)該引腳不用于侵入檢測(cè)時(shí))上輸出 RTC 校準(zhǔn)時(shí)鐘，RTC 鬧鐘脈沖或者秒脈沖。

3 BKP 功能描述

3.1 侵入檢測(cè)

當(dāng) TAMPER 引腳上的信號(hào)從'0'變成'1'或者從'1'變成'0'(取決于備份控制寄存器 BKP_CR 的 TPAL 位)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)侵入檢測(cè)事件。侵入檢測(cè)事件將所有數(shù)據(jù)備份寄存器內(nèi)容清除。然而為了避免丟失侵入事件，侵入檢測(cè)信號(hào)是邊沿檢測(cè)的信號(hào)與侵入檢測(cè)允許位的邏輯與，從而在侵入檢測(cè)引腳被允許前發(fā)生的侵入事件也可以被檢測(cè)到。

?當(dāng) TPAL=0 時(shí)：如果在啟動(dòng)侵入檢測(cè) TAMPER 引腳前(通過(guò)設(shè)置 TPE 位)該引腳已經(jīng)為高電平，一旦啟動(dòng)侵入檢測(cè)功能，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)額外的侵入事件(盡管在 TPE 位置'1'后并沒(méi)有出現(xiàn)上升沿)。

?當(dāng) TPAL=1 時(shí)：如果在啟動(dòng)侵入檢測(cè)引腳 TAMPER 前(通過(guò)設(shè)置 TPE 位)該引腳已經(jīng)為低電平，一旦啟動(dòng)侵入檢測(cè)功能，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)額外的侵入事件(盡管在 TPE 位置'1'后并沒(méi)有出現(xiàn)下降沿)。

設(shè)置 BKP_CSR 寄存器的 TPIE 位為'1'，當(dāng)檢測(cè)到侵入事件時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。在一個(gè)侵入事件被檢測(cè)到并被清除后，侵入檢測(cè)引腳 TAMPER 應(yīng)該被禁止。然后，在再次寫(xiě)入備份數(shù)據(jù)寄存器前重新用 TPE 位啟動(dòng)侵入檢測(cè)功能。這樣，可以阻止軟件在侵入檢測(cè)引腳上仍然有侵入事件時(shí)對(duì)備份數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行寫(xiě)操作。這相當(dāng)于對(duì)侵入引腳 TAMPER 進(jìn)行電平檢測(cè)。

注：當(dāng) VDD 電源斷開(kāi)時(shí)，侵入檢測(cè)功能仍然有效。為了避免不必要的復(fù)位數(shù)據(jù)備份寄存器，TAMPER 引腳應(yīng)該在片外連接到正確的電平。

3.2 RTC 校準(zhǔn)

為方便測(cè)量，RTC 時(shí)鐘可以經(jīng) 64 分頻輸出到侵入檢測(cè)引腳 TAMPER 上。通過(guò)設(shè)置 RTC 校驗(yàn)寄存器(BKP_RTCCR)的 CCO 位來(lái)開(kāi)啟這一功能。通過(guò)配置 CAL[6:0]位，此時(shí)鐘可以最多減慢 121ppm。

4 例程設(shè)計(jì)

4.1 BKP_BackupData

?UART 通信模塊UART_Configuration函數(shù)：使能 USART1 和 GPIOA 時(shí)鐘，配置 GPIO 引腳用于 UART 通信，初始化 USART 參數(shù)（波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等），并使能 USART1。

······重定向printf函數(shù)：通過(guò)SER_PutChar和fputc函數(shù)將printf輸出重定向到 USART1，方便通過(guò)串口輸出調(diào)試信息。

?備份寄存器操作模塊WriteToBackupReg函數(shù)：將一系列遞增的數(shù)據(jù)寫(xiě)入備份寄存器。數(shù)據(jù)從FirstBackupData開(kāi)始，每個(gè)寄存器的值遞增0x5A。

······CheckBackupReg函數(shù)：檢查備份寄存器中的數(shù)據(jù)是否與預(yù)期一致。若所有寄存器的數(shù)據(jù)都正確，返回 0；若有不一致，返回第一個(gè)不一致的寄存器索引加 1。

?主函數(shù)模塊初始化系統(tǒng)時(shí)鐘、延時(shí)函數(shù)和 UART。

?使能備份寄存器和電源管理外設(shè)的時(shí)鐘，清除備份寄存器標(biāo)志。

?輸出系統(tǒng)時(shí)鐘信息和測(cè)試提示信息。

?檢查復(fù)位標(biāo)志RCC_FLAG_PORRST：若該標(biāo)志置位，表明是 POR/PDR 復(fù)位，調(diào)用WriteToBackupReg函數(shù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并輸出寫(xiě)入成功信息。

······ 若該標(biāo)志復(fù)位，調(diào)用CheckBackupReg函數(shù)檢查數(shù)據(jù)，并根據(jù)檢查結(jié)果輸出相應(yīng)信息。

?進(jìn)入無(wú)限循環(huán)，保持程序運(yùn)行。

4.2 BKP_Tamper

該例程是一個(gè)基于 W55MH32 的備份寄存器（Backup Registers）測(cè)試程序，用于驗(yàn)證備份寄存器的數(shù)據(jù)保存功能及篡改檢測(cè)（Tamper Detection）機(jī)制。以下是程序的主要工作流程總結(jié)：

1. 初始化階段

(1)使能電源和備份域時(shí)鐘

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);

開(kāi)啟電源控制（PWR）和備份域（BKP）的時(shí)鐘，為后續(xù)操作做準(zhǔn)備。

(2)延時(shí)函數(shù)和串口初始化

delay_init();
UART_Configuration(115200);

?delay_init()：初始化延時(shí)函數(shù)。

?UART_Configuration(115200)：配置串口 1，波特率為 115200，用于調(diào)試信息輸出。

(3)獲取并打印時(shí)鐘信息

RCC_GetClocksFreq(&clocks);
printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn", ...);

獲取并打印系統(tǒng)各總線時(shí)鐘頻率，便于調(diào)試。

2. 備份域配置

(1)使能備份區(qū)域訪問(wèn)

PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);

允許訪問(wèn)備份寄存器和 RTC 寄存器。

(2)配置篡改檢測(cè)功能

BKP_TamperPinCmd(DISABLE);
BKP_ITConfig(DISABLE);
BKP_TamperPinLevelConfig(BKP_TamperPinLevel_Low);
BKP_ClearFlag();

?禁用篡改引腳和中斷，設(shè)置引腳觸發(fā)電平為低。

?清除備份域標(biāo)志位。

(3)重新使能篡改檢測(cè)

BKP_ITConfig(ENABLE);
BKP_TamperPinCmd(ENABLE);

使能篡改中斷和引腳檢測(cè)功能。

3. 寫(xiě)入備份寄存器

(1)寫(xiě)入數(shù)據(jù)

WriteToBackupReg(0xA53C);

向 42 個(gè)備份寄存器寫(xiě)入遞增數(shù)據(jù)（起始值 0xA53C，每個(gè)寄存器遞增 0x5A）。

示例寫(xiě)入值：0xA53C, 0xA596, 0xA5F0, ..., 0xA53C + 41×0x5A。

4. 驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性

(1)檢查寫(xiě)入結(jié)果

if (CheckBackupReg(0xA53C) == 0x00)
    printf("Backup Data Write Successn");
else
    printf("Backup Data Write Failn");

CheckBackupReg() 函數(shù)遍歷所有備份寄存器，驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否與期望值一致。

若所有寄存器正確，打印成功信息；否則打印失敗并返回錯(cuò)誤寄存器索引。

5. 篡改檢測(cè)機(jī)制

(1)中斷配置

NVIC_Configuration();

配置篡改中斷（TAMPER_IRQn）的優(yōu)先級(jí)為搶占優(yōu)先級(jí) 0，子優(yōu)先級(jí) 0。

(2)中斷處理函數(shù)

void TAMPER_IRQHandler(void)
{
    if (IsBackupRegReset() == 0)
        printf("Backup Tameper Attackn");  // 所有寄存器被復(fù)位，檢測(cè)到篡改
    else
        printf("Backup Tameper No Attackn");  // 寄存器數(shù)據(jù)正常
    // 清除標(biāo)志并重新使能篡改檢測(cè)
}

?當(dāng)篡改引腳（默認(rèn) PB12）檢測(cè)到低電平觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)中斷。

?通過(guò) IsBackupRegReset() 檢查所有備份寄存器是否被復(fù)位：若全為 0x0000，說(shuō)明數(shù)據(jù)被清除，報(bào)告攻擊。

······否則，認(rèn)為數(shù)據(jù)正常。

5 下載驗(yàn)證

5.1 BKP_BackupData

程序啟動(dòng)

?串口輸出系統(tǒng)時(shí)鐘頻率信息，包含 SYSCLK、HCLK、PCLK1、PCLK2 和 ADCCLK 的頻率，幫助確認(rèn)系統(tǒng)時(shí)鐘配置是否正確。

?顯示 “Backup Data Test.”，表明開(kāi)始進(jìn)行備份數(shù)據(jù)測(cè)試。

?輸出RCC->CSR寄存器的值。

上電復(fù)位或掉電復(fù)位情況

?若檢測(cè)到 POR/PDR 復(fù)位標(biāo)志（RCC_FLAG_PORRST）置位，串口輸出 “POR/PDR Reset Flag Set”。

?隨后調(diào)用WriteToBackupReg函數(shù)向備份寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)，完成后串口輸出 “Backup Data Write Success”。

非上電復(fù)位或掉電復(fù)位情況

?若檢測(cè)到 POR/PDR 復(fù)位標(biāo)志復(fù)位，串口輸出 “POR/PDR Reset Flag Reset”。

?調(diào)用CheckBackupReg函數(shù)檢查備份寄存器中的數(shù)據(jù)：若數(shù)據(jù)檢查成功，串口輸出 “Backup Data Check Success”。

······若數(shù)據(jù)檢查失敗，串口輸出 “Backup Data Check Fail”。

程序持續(xù)運(yùn)行

完成上述操作后，程序進(jìn)入無(wú)限循環(huán)，持續(xù)運(yùn)行但不再有其他輸出，除非系統(tǒng)再次發(fā)生復(fù)位觸發(fā)相應(yīng)操作。

5.2 BKP_Tamper

WIZnet 是一家無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體公司，成立于 1998 年。產(chǎn)品包括互聯(lián)網(wǎng)處理器 iMCU?，它采用 TOE（TCP/IP 卸載引擎）技術(shù)，基于獨(dú)特的專利全硬連線 TCP/IP。iMCU? 面向各種應(yīng)用中的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

WIZnet 在全球擁有 70 多家分銷商，在香港、韓國(guó)、美國(guó)設(shè)有辦事處，提供技術(shù)支持和產(chǎn)品營(yíng)銷。

香港辦事處管理的區(qū)域包括：澳大利亞、印度、土耳其、亞洲（韓國(guó)和日本除外）。

審核編輯 黃宇