基于W5500+STM32的SNMP協(xié)議應(yīng)用

工具： PCW5500EVB Net-SNMP軟件包編譯環(huán)境：Keil4 &IAR功能：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP及基本的控制命令實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的LED控制

一、W5500簡(jiǎn)介

韓國(guó)WIZnet公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制芯片W5500整合了五層結(jié)構(gòu)中的前四層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，并在內(nèi)部利用硬件實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議棧。開(kāi)發(fā)者無(wú)需專(zhuān)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)，使用W5500如同控制外部存儲(chǔ)器一樣簡(jiǎn)單，為用戶(hù)提供了最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)接入方法。全硬件TCP/IP協(xié)議棧完全獨(dú)立于主控芯片，可以降低主芯片負(fù)載且無(wú)需移植繁瑣的TCP/IP協(xié)議棧，便于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化更新。以太網(wǎng)控制芯片W5500具有以下特點(diǎn)：

1、W5500支持硬件TCP/IP協(xié)議，包括TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP、IGMP、PPPoE和以太網(wǎng)的PHY和MAC層，TCP/IP協(xié)議的硬件實(shí)現(xiàn)2、支持8個(gè)獨(dú)立的SOCKET同時(shí)工作，可同時(shí)工作在不同的工作模式；3、支持高速SPI接口（SPI MODE 0，3），SPI的時(shí)鐘最高可達(dá)到80MHz，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)傳輸速率；4、內(nèi)部集成32KB存儲(chǔ)器用于發(fā)送/接收緩存；5、內(nèi)嵌10BaseT/100BaseTX以太網(wǎng)物理層（PHY）；6、支持自動(dòng)協(xié)商（10/100-Based全雙工/半雙工）；7、工作電壓為3.3V，但I(xiàn)/O信號(hào)口可承受5V電壓；

二、SNMP協(xié)議簡(jiǎn)介

SNMP：“簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議”，用于網(wǎng)絡(luò)管理的協(xié)議。SNMP定義在IP協(xié)議上，使用無(wú)連接的UDP進(jìn)行通信，SNMP支持5個(gè)基本的操作，分別是：GetRequest、GetNextRequest、SetRequest、GetResponse和Trap，這 5個(gè)操作來(lái)自各自的PDU結(jié)構(gòu)。SNMP采用的是一個(gè)請(qǐng)求---應(yīng)答的通信方式，Trap除外，Trap不需要應(yīng)答。在具體實(shí)現(xiàn)上，SNMP為管理員提供了一個(gè)網(wǎng)管平臺(tái)(NMS)，又稱(chēng)為管理站，負(fù)責(zé)網(wǎng)管命令的發(fā)出、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、及數(shù)據(jù)分析。被監(jiān)管的設(shè)備上運(yùn)行一個(gè)SNMP代理(Agent)，代理實(shí)現(xiàn)設(shè)備與管理站的SNMP通信。管理站與代理端通過(guò)MIB進(jìn)行接口統(tǒng)一，MIB定義了設(shè)備中的被管理對(duì)象。管理站和代理都實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的MIB對(duì)象，使得雙方可以識(shí)別對(duì)方的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)通信。管理站向代理申請(qǐng)MIB中定義的數(shù)據(jù)，代理識(shí)別后，將管理設(shè)備提供的相關(guān)狀態(tài)或參數(shù)等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MIB定義的格式，應(yīng)答給管理站，完成一次管理操作。Agent在161端口監(jiān)聽(tīng)傳來(lái)的GetRequest、GetNextRequest和SetRequest命令，NMS在162端口監(jiān)聽(tīng)傳來(lái)的Trap。SNMP操作請(qǐng)求被封裝成一個(gè)簡(jiǎn)單的UDP分組，接收端處理完請(qǐng)求后應(yīng)答一個(gè)UDP的SNMP消息報(bào)文；一個(gè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)答就完成了一次操作。SNMP的工作方式：管理員需要向設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，所以SNMP提供了讀操作；管理員需要向設(shè)備執(zhí)行設(shè)置操作，所以SNMP提供了寫(xiě)操作；設(shè)備需要在重要狀況改變的時(shí)候，向管理員通報(bào)事件的發(fā)生，所以SNMP提供了Trap操作。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理，我們面對(duì)的數(shù)據(jù)是設(shè)備的配置、參數(shù)、狀態(tài)等信息，面對(duì)的操作是讀取和設(shè)置；同時(shí)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)備眾多，為了能及時(shí)得到設(shè)備的重要狀態(tài)，還要求設(shè)備能主動(dòng)地匯報(bào)重要狀態(tài)，這就是報(bào)警功能。

Get：讀取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)信息。Set：遠(yuǎn)程配置設(shè)備參數(shù)。Trap：管理站及時(shí)獲取設(shè)備的重要信息。下面是管理信息庫(kù)的對(duì)象標(biāo)識(shí)

對(duì)象命名樹(shù)的頂級(jí)對(duì)象有三個(gè)，即ISO、ITU-T和這兩個(gè)組織的聯(lián)合體。Internet（標(biāo)號(hào)是1）在ISO 下的被標(biāo)識(shí)組織的dod下,其標(biāo)識(shí)符為{1.3.6.1}。Internet結(jié)點(diǎn)下面的第二個(gè)結(jié)點(diǎn)是mgmt（管理），標(biāo)號(hào)是2。其標(biāo)識(shí)為{1.3.6.1.2.1}或{Internet(1).2.1}。這種標(biāo)識(shí)為對(duì)象標(biāo)識(shí)符，即ObjectID ，簡(jiǎn)稱(chēng)OID。這里要提一下MIB中的對(duì)象{1.3.6.1.4.1}，即enterprises（企業(yè)），其所屬結(jié)點(diǎn)數(shù)已超過(guò)3000。例如IBM為{1.3.6.1.4.1.2}，Cisco為{1.3.6.1.4.1.9}，Novell為{1.3.6.1.4.1.23}等。世界上任何一個(gè)公司、學(xué)校只要用電子郵件發(fā)往iana-mib@isi.edu

進(jìn)行申請(qǐng)即可獲得一個(gè)結(jié)點(diǎn)名。這樣各廠(chǎng)家就可以定義自己的產(chǎn)品的被管理對(duì)象名，使它能用SNMP進(jìn)行管理。

三、Net-SNMP軟件包 目前，開(kāi)發(fā)SNMP的軟件包有許多可以選擇如SNMP++、AGENT++、NET-SNMP等。這里我們選用的是NET-SNMP。首先它是一個(gè)開(kāi)源軟件，其次基于C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，便于移植。net-snmp早先是在Unix平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的。現(xiàn)可以移植到 Linux 、 Windows等多個(gè)平臺(tái)。Net-snmp是一個(gè)代理端軟件，但也提供管理端的查詢(xún)工具。安裝有兩種方式：一是直接安裝的二進(jìn)制包，二是需要編譯的源代碼。我們?cè)趙indows平臺(tái)上安裝的二進(jìn)制包，在windows上的二進(jìn)制包的安裝就非常簡(jiǎn)單了，只需按提示就可完成。源代碼和二進(jìn)制包可從www.net-snmp.org

網(wǎng)站下載，本文中所用的是net-snmp5.2.1.2的版本。之所以要先安裝一個(gè)可運(yùn)行的net-snmp系統(tǒng)，是因?yàn)槲覀冮_(kāi)發(fā)程序運(yùn)行環(huán)境的配置文件，是按照默認(rèn)安裝路徑內(nèi)部設(shè)定搜索的；另外，還可以利用其提供的配置工具來(lái)生成配置文件，利用提供的查詢(xún)工具來(lái)測(cè)試程序。運(yùn)行net-snmp之前先要進(jìn)行環(huán)境設(shè)置，否則無(wú)法查詢(xún)到結(jié)果。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 硬件設(shè)計(jì)

下圖是控制板實(shí)物圖和LED內(nèi)部接線(xiàn)圖。MCU選用Cotex M3系列STM32F103芯片，以太網(wǎng)控制芯片選用WIZnet的W5500。程序以控制D3為例詳細(xì)介紹SNMP協(xié)議的應(yīng)用。D3和MCU的PA3相連，低電平有效。

2.程序設(shè)計(jì)

在分析細(xì)節(jié)代碼之前，我們還是先來(lái)看一下主函數(shù)。在這里完成了對(duì)W5500EVB的初始化，并在主函數(shù)中加入簡(jiǎn)單的LED燈閃爍提示，同時(shí)也為SNMP協(xié)議啟動(dòng)做好準(zhǔn)備，之后便進(jìn)入SNMP協(xié)議操作進(jìn)程。SNMP協(xié)議操作程序主要是snmplib和snmpdemo兩個(gè)子函數(shù)。以下是系統(tǒng)基本的工作流程。 在snmplib程序中詳細(xì)介紹了SNMP協(xié)議的工作流程。以下主要對(duì)報(bào)警報(bào)文的發(fā)送進(jìn)行簡(jiǎn)單地分析。NMS網(wǎng)管平臺(tái)在UDP模式下打開(kāi)162端口監(jiān)聽(tīng)傳來(lái)的Trap，成功得到Trap后關(guān)閉SOCK_SNMP。

?int32 SnmpXTrapSend(... ...){

..................

// Send Packet

{

uint8 svr_addr[6];

//UDPOpen(SOCK_SNMP,162);

socket(SOCK_SNMP,Sn_MR_UDP,162,0);

ipToByteArray(managerIP, svr_addr);sendto(SOCK_SNMP, packet_trap, packet_index, svr_addr, 162);

close(SOCK_SNMP);

return 0;

}

}

Agent工作在UDP模式下，在SOCK_SNMP中打開(kāi)161端口監(jiān)聽(tīng)傳來(lái)的GetRequest、GetNextRequest和SetRequest命令。成功打開(kāi)端口以后，首先通過(guò)讀取空閑接收緩存寄存器來(lái)判斷是否接收到數(shù)據(jù)。如果接收到數(shù)據(jù)，就通過(guò)recvfrom（）從具體的端口和地址把數(shù)據(jù)讀出來(lái)。之后判斷數(shù)據(jù)是否正確，若果不正確就返回再次讀取，如果數(shù)據(jù)正確，就發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)端執(zhí)行命令。。最后關(guān)閉SOCK_SNMP，執(zhí)行下一次操作。