十三、W5100S/W5500+RP2040树莓派Pico＜FTP Server＞

最新推荐文章于 2025-06-30 16:39:04 发布

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#W5100S/W5500 #树莓派RP2040 #WIZnet #嵌入式硬件接入以太网方案 #FTP #FTP Server

文章目录

1. 前言
2. 相关简介
3. WIZnet以太网芯片
4. FTP Server运行测试
5. 注意事项
6. 相关链接

1. 前言

在当今的信息化时代，互联网已经成为人们生活、工作不可或缺的一部分。FTP服务器作为互联网上的一种重要应用，在文件传输和共享方面发挥着重要作用。FTP即文件传输协议（File Transfer Protocol），它定义了一组标准过程，使得用户可以在网络上发送和接收文件。FTP服务器则是一种提供FTP服务的计算机系统，它可以使得其他计算机通过FTP协议与服务器进行通信，实现文件的上传、下载、删除等操作。
本章节将用 W5100S/W5500 + 树莓派RP2040 进行FTP Server 测试。

W5100S/W5500是一款集成全硬件 TCP/IP 协议栈的嵌入式以太网控制器，同时也是一颗工业级以太网控制芯片。在以太网应用中使用 W5100S/W5500 让用户可以更加方便地在设备之间实现远程连接和通信。

2. 相关简介

2.1 简述

FTP服务器是一种在互联网上提供文件存储和访问服务的计算机系统。它使用FTP协议，即专门用来传输文件的协议，允许其他计算机通过FTP协议与服务器进行通信，实现文件的上传、下载、删除等操作。

FTP服务器通常由一个支持FTP协议的服务器软件和一个或多个提供文件服务的计算机组成。FTP服务器软件可以使用不同的操作系统和配置，如Windows、Linux、Unix等。

在FTP服务器上，用户可以通过账户和密码进行身份验证，并获得对服务器上文件的访问权限。FTP服务器可以设置不同的访问级别和权限，以保护文件的安全性和完整性。

FTP服务器通常使用TCP协议进行通信，因为TCP协议可以提供可靠的数据传输。FTP协议有两个端口：一个数据端口和一个命令端口（也称为控制端口）。命令端口用于发送FTP命令，而数据端口用于传输文件数据。

总之，FTP服务器是一种方便、可靠的文件传输方式，可以用于个人和企业之间的文件共享和传输。

2.2 原理

FTP 协议是基于 TCP 协议的应用层协议，FTP使用客户端-服务器模型，FTP服务器一般运行在 20 和 21 两个端口。一条是数据连接，用于数据传送；另一条是控制连接，用于传送控制信息（命令和响应）。这种将命令和数据分开传送的思想大大提高了FTP的效率。

在这里插入图片描述

FTP 的数据传输有两种连接，分别为主动模式和被动模式：

主动模式下，客户端随机打开一个大于 1024 的 N 端口向服务器的命令端口（21端口）发起连接，同时开放 N+1 端口监听，并告知服务器，让服务器从自己的数据端口（20端口）主动连接客户端指定的数据端口 N+1 ；对于客户端的防火墙来说，数据传输通道是从外部到内部的连接，可能会被阻塞；

被动模式下，客户端随机打开两个大于 1024 的本地端口 N 和 N+1 ，第一个端口向服务器的命令端口（21端口）发起连接，提交PASV命令后，服务器会返回信息告知客户端自己随机开放的一个大于1024 的数据端口 P，然后客户端用 N+1 端口连接服务器指定的数据端口 P ；这样就解决了主动模式下，服务器连接客户端建立数据通道时可能被客户端防火墙阻塞的问题。

2.3 优点

网络覆盖范围广：FTP完全基于网络，覆盖范围广，操作更加灵活，能让更多的人知晓和获益。
用户权限管理完善：FTP服务器提供基于账号和密码的访问授权机制，可以确保数据的安全性，也可以设置用户权限，以免误操作。
数据传输安全性高：FTP服务器可以使用SSL、SSH2进行安全性加密，保证数据不被非法截取，安全性高。
数据传输速度快：FTP服务器支持数据断点续传和并发传输，可以在保证数据完整性的同时，实现各个部门之间快速、高效、无障碍的文件共享。

2.4 应用

文件共享和传输：FTP服务器最基本的应用就是实现文件的共享和传输。用户可以将文件上传到FTP服务器上，也可以从服务器上下载需要的文件，实现了文件的共享和传输。
软件和应用程序的安装与更新：FTP服务器可以用于软件和应用程序的安装与更新。开发人员可以将更新的软件或应用程序上传到FTP服务器上，用户可以通过访问服务器来下载和安装新的软件或应用程序。
网站维护与开发：FTP服务器还可以用于网站的维护与开发。开发人员可以通过FTP服务器上传网站文件，对网站进行更新和维护。同时，用户也可以通过FTP服务器下载网站文件，进行网站的开发和建设。
数据备份与恢复：FTP服务器可以用于数据备份与恢复。用户可以将重要的数据上传到FTP服务器上，以防止数据丢失。同时，如果数据出现损坏或丢失，用户也可以通过从FTP服务器上下载备份的数据来进行恢复。

3. WIZnet以太网芯片

WIZnet 主流硬件协议栈以太网芯片参数对比

Model	Embedded Core	Host I/F	TX/RX Buffer	HW Socket	Network Performance
W5100S	TCP/IPv4， MAC & PHY	8 bit BUS, SPI	16 KB	4	Max 25 Mbps
W6100	TCP/IPv4/IPv6, MAC & PHY	8 bit BUS, Fast SPI	32 KB	8	Max 25 Mbps
W5500	TCP/IPv4, MAC & PHY	Fast SPI	32 KB	8	Max 15 Mbps

W5100S/W6100 支持 8 bit 数据总线接口，网络传输速度会优于W5500。
W6100 支持IPv6，与W5100S 可以Pin to Pin兼容，若已使用W5100S的用户需要支持IPv6，则可直接换用。
W5500 拥有比 W5100S更多的 socket数量以及发送与接收缓存

4. FTP Server运行测试

4.1 程序流程图

在这里插入图片描述

4.2 测试准备

软件：

Visual Studio Code
WIZnet UartTool
FileZilla

硬件：

W5100SIO模块 + RP2040 树莓派Pico开发板或者 WIZnet W5100S-EVB-Pico开发板
Micro USB 接口的数据线
TTL 转 USB
网线

4.3 连接方式

通过数据线连接PC的USB口（主要用于烧录程序，也可以虚拟出串口使用）
通过TTL串口转USB，连接UART0 的默认引脚：
- RP2040 GPIO 0（UART0 TX） <----> USB_TTL_RX
- RP2040 GPIO 1（UART0 RX） <----> USB_TTL_TX
使用模块连接RP2040进行连线时