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：通過網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP及基本的控制命令實現(xiàn)簡單的LED控制

一、W5500簡介

韓國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)部利用硬件實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議棧。開發(fā)者無需專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)知識，使用W5500如同控制外部存儲器一樣簡單，為用戶提供了最簡單的網(wǎng)絡(luò)接入方法。全硬件TCP/IP協(xié)議棧完全獨立于主控芯片，可以降低主芯片負(fù)載且無需移植繁瑣的TCP/IP協(xié)議棧，便于產(chǎn)品實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化更新。以太網(wǎng)控制芯片W5500具有以下特點：

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)議的硬件實現(xiàn)2、支持8個獨立的SOCKET同時工作，可同時工作在不同的工作模式；3、支持高速SPI接口（SPI MODE 0，3），SPI的時鐘最高可達到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、支持自動協(xié)商（10/100-Based全雙工/半雙工）；7、工作電壓為3.3V，但I/O信號口可承受5V電壓；

二、SNMP協(xié)議簡介

SNMP：“簡單網(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，使用無連接的UDP進行通信，SNMP支持5個基本的操作，分別是：GetRequest、GetNextRequest、SetRequest、GetResponse和Trap，這 5個操作來自各自的PDU結(jié)構(gòu)。SNMP采用的是一個請求---應(yīng)答的通信方式，Trap除外，Trap不需要應(yīng)答。在具體實現(xiàn)上，SNMP為管理員提供了一個網(wǎng)管平臺(NMS)，又稱為管理站，負(fù)責(zé)網(wǎng)管命令的發(fā)出、數(shù)據(jù)存儲、及數(shù)據(jù)分析。被監(jiān)管的設(shè)備上運行一個SNMP代理(Agent)，代理實現(xiàn)設(shè)備與管理站的SNMP通信。管理站與代理端通過MIB進行接口統(tǒng)一，MIB定義了設(shè)備中的被管理對象。管理站和代理都實現(xiàn)了相應(yīng)的MIB對象，使得雙方可以識別對方的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)通信。管理站向代理申請MIB中定義的數(shù)據(jù)，代理識別后，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)聽傳來的GetRequest、GetNextRequest和SetRequest命令，NMS在162端口監(jiān)聽傳來的Trap。SNMP操作請求被封裝成一個簡單的UDP分組，接收端處理完請求后應(yīng)答一個UDP的SNMP消息報文；一個請求對應(yīng)一個應(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提供了寫操作；設(shè)備需要在重要狀況改變的時候，向管理員通報事件的發(fā)生，所以SNMP提供了Trap操作。對于網(wǎng)絡(luò)管理，我們面對的數(shù)據(jù)是設(shè)備的配置、參數(shù)、狀態(tài)等信息，面對的操作是讀取和設(shè)置；同時，因為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備眾多，為了能及時得到設(shè)備的重要狀態(tài)，還要求設(shè)備能主動地匯報重要狀態(tài)，這就是報警功能。

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：管理站及時獲取設(shè)備的重要信息。下面是管理信息庫的對象標(biāo)識

對象命名樹的頂級對象有三個，即ISO、ITU-T和這兩個組織的聯(lián)合體。Internet（標(biāo)號是1）在ISO 下的被標(biāo)識組織的dod下,其標(biāo)識符為{1.3.6.1}。Internet結(jié)點下面的第二個結(jié)點是mgmt（管理），標(biāo)號是2。其標(biāo)識為{1.3.6.1.2.1}或{Internet(1).2.1}。這種標(biāo)識為對象標(biāo)識符，即ObjectID ，簡稱OID。這里要提一下MIB中的對象{1.3.6.1.4.1}，即enterprises（企業(yè)），其所屬結(jié)點數(shù)已超過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。世界上任何一個公司、學(xué)校只要用電子郵件發(fā)往iana-mib@isi.edu

進行申請即可獲得一個結(jié)點名。這樣各廠家就可以定義自己的產(chǎn)品的被管理對象名，使它能用SNMP進行管理。

三、Net-SNMP軟件包 目前，開發(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。首先它是一個開源軟件，其次基于C語言開發(fā)，便于移植。net-snmp早先是在Unix平臺下開發(fā)的?，F(xiàn)可以移植到 Linux 、 Windows等多個平臺。Net-snmp是一個代理端軟件，但也提供管理端的查詢工具。安裝有兩種方式：一是直接安裝的二進制包，二是需要編譯的源代碼。我們在windows平臺上安裝的二進制包，在windows上的二進制包的安裝就非常簡單了，只需按提示就可完成。源代碼和二進制包可從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可運行的net-snmp系統(tǒng)，是因為我們開發(fā)程序運行環(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生成配置文件，利用提供的查詢工具來測試程序。運行net-snmp之前先要進行環(huán)境設(shè)置，否則無法查詢到結(jié)果。

四、系統(tǒng)設(shè)計

1. 硬件設(shè)計

下圖是控制板實物圖和LED內(nèi)部接線圖。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

在分析細(xì)節(jié)代碼之前，我們還是先來看一下主函數(shù)。在這里完成了對W5500EVB的初始化，并在主函數(shù)中加入簡單的LED燈閃爍提示，同時也為SNMP協(xié)議啟動做好準(zhǔn)備，之后便進入SNMP協(xié)議操作進程。SNMP協(xié)議操作程序主要是snmplib和snmpdemo兩個子函數(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。以下主要對報警報文的發(fā)送進行簡單地分析。NMS網(wǎng)管平臺在UDP模式下打開162端口監(jiān)聽傳來的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161端口監(jiān)聽傳來的GetRequest、GetNextRequest和SetRequest命令。成功打開端口以后，首先通過讀取空閑接收緩存寄存器來判斷是否接收到數(shù)據(jù)。如果接收到數(shù)據(jù)，就通過recvfrom（）從具體的端口和地址把數(shù)據(jù)讀出來。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。