單芯片解決方案，開啟全新體驗(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，具體來說，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，為開發(fā)者提供極大便利。

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

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專為各種復(fù)雜工控場(chǎng)景設(shè)計(jì)。它擁有66個(gè)GPIO、3個(gè)ADC、12通道DMA、17個(gè)定時(shí)器、2個(gè)I2C、5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、1個(gè)USB2.0以及1個(gè)SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對(duì)工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對(duì)復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場(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。

為助力開發(fā)者快速上手與深入開發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發(fā)板。開發(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，便于開發(fā)者全面評(píng)估芯片性能。

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第三十三章 OTP——一次性編程區(qū)域讀寫

W55MH32的OTP（One-Time Programmable，一次性可編程存儲(chǔ)器）是芯片內(nèi)部一種特殊的非易失性存儲(chǔ)區(qū)域，主要用于存儲(chǔ)需要一次性寫入且不可擦除的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。以下從功能特性、典型應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)等方面展開詳解：

1OTP功能特性

1.1非易失性

OTP存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在芯片掉電后仍可保留，無需額外電源維持，與Flash、EEPROM類似。

1.2一次性寫入限制

W55MH32的OTP區(qū)域僅允許每個(gè)存儲(chǔ)單元（通常為位或字節(jié)）寫入一次（部分型號(hào)支持按塊/頁寫入，但整體仍為一次性）。寫入后無法擦除或覆蓋，因此寫入前需確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

1.3物理保護(hù)機(jī)制

OTP的寫入通常通過熔斷（Fuse）或特殊工藝實(shí)現(xiàn)（如反熔絲）。寫入操作會(huì)永久改變存儲(chǔ)單元的物理狀態(tài)（如熔斷金屬連線），從而保證數(shù)據(jù)不可篡改。

W55MH32為反熔絲工藝型OTP，即具有“只能寫1（將未編程的0變?yōu)?）、不能寫0（已編程的1無法恢復(fù)為0）”的特性。

反熔絲OTP原理如下：

初始狀態(tài)（未編程）：存儲(chǔ)單元為邏輯0（如反熔絲未擊穿，等效高阻或電容，代表0）。

編程時(shí)：施加高電壓擊穿反熔絲，單元變?yōu)檫壿?（等效低阻，代表1），且一旦編程（寫1），無法逆向恢復(fù)為0（物理結(jié)構(gòu)不可逆）。

與熔絲型OTP對(duì)比：

熔絲型：初始為1（熔絲未熔斷），編程時(shí)熔斷熔絲，單元變?yōu)?（只能寫0，不能寫1）。

反熔絲型：初始為0，編程后為1（只能寫1，不能寫0），符合“寫1不可逆”的描述。

1.4訪問權(quán)限控制

W55MH32的OTP區(qū)域支持寫保護(hù)（通過寄存器鎖存），需通過特定指令（寫入解鎖密鑰）才能開啟寫入權(quán)限，防止誤操作。

2應(yīng)用場(chǎng)景

OTP的“一次性寫入+非易失”特性使其適用于以下場(chǎng)景：

2.1唯一標(biāo)識(shí)符（UID）存儲(chǔ)

芯片出廠時(shí)，廠商可能通過OTP寫入全局唯一的設(shè)備ID（如96位或更長(zhǎng)），用于產(chǎn)品追溯、防偽或加密認(rèn)證（如作為AES密鑰的種子）。

2.2校準(zhǔn)參數(shù)存儲(chǔ)

傳感器或模擬模塊（如ADC、DAC）的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)（如偏移量、增益系數(shù)）需在出廠前通過測(cè)試設(shè)備寫入OTP，避免因Flash擦寫次數(shù)限制導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

2.3安全密鑰存儲(chǔ)

用于存儲(chǔ)加密密鑰（如AES-128/256密鑰、HMAC密鑰）或安全配置（如禁止JTAG調(diào)試的鎖定位）。由于OTP不可擦除，即使芯片被物理攻擊，密鑰也難以被篡改或竊取。

2.4客戶定制化數(shù)據(jù)

設(shè)備制造商可在生產(chǎn)階段寫入客戶定制信息（如硬件版本、區(qū)域配置），避免后續(xù)軟件修改帶來的成本。

3注意事項(xiàng)

3.1寫入次數(shù)限制

OTP的每個(gè)存儲(chǔ)單元僅允許寫入一次（支持按位寫入，但同一位多次寫入會(huì)被視為“0→1”的單向操作）。若嘗試重復(fù)寫入同一地址，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或硬件鎖死。

3.2電壓與時(shí)序要求

OTP的寫入需要穩(wěn)定的電源（通常需滿足芯片手冊(cè)規(guī)定的最小電壓，如2.7V~3.6V），且寫入時(shí)序需嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)手冊(cè)（如寫入脈沖寬度、地址建立時(shí)間）。

3.3安全風(fēng)險(xiǎn)

部分OTP區(qū)域可能與芯片的安全機(jī)制（如讀保護(hù)、調(diào)試接口鎖定）關(guān)聯(lián)。錯(cuò)誤寫入可能導(dǎo)致芯片無法調(diào)試或功能失效，需謹(jǐn)慎操作。

4程序設(shè)計(jì)

以下為OTP例程的程序設(shè)計(jì)流程：

4.1OTP上電

在使用OTP模塊前我們需要為其提供穩(wěn)定的工作電源，通過配置系統(tǒng)時(shí)鐘、解鎖保護(hù)機(jī)制，并設(shè)置低壓差穩(wěn)壓器（LDO）的啟動(dòng)時(shí)間，確保OTP在操作（如寫入熔斷）時(shí)電源滿足要求。主要通過OTP_PowerOn()函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，內(nèi)容如下：

void OTP_PowerOn(uint32_tTime)
{
  RCC->RCC_SYSCFG_CONFIG=0x01;
  SYSCFG->SYSCFG_LOCK=0xAB12DFCD;
  if(Time> OTP_POWERON_TIME)
  {
  OTP->OTP_LDO=Time;
  }
  else
  {
  OTP->OTP_LDO= OTP_POWERON_TIME;
  }
}

OTP_PowerOn()函數(shù)是OTP模塊的電源初始化函數(shù)，主要用于配置OTP的供電時(shí)序以確保其穩(wěn)定工作：首先通過RCC->RCC_SYSCFG_CONFIG=0x01啟用SYSCFG模塊時(shí)鐘，為后續(xù)配置提供基礎(chǔ)；接著向SYSCFG->SYSCFG_LOCK寫入解鎖密鑰0xAB12DFCD解除保護(hù)，允許修改OTP電源參數(shù)；最后根據(jù)輸入的Time配置OTP的LDO（低壓差穩(wěn)壓器）啟動(dòng)時(shí)間——若Time大于預(yù)設(shè)的最小啟動(dòng)時(shí)間OTP_POWERON_TIME，則使用Time，否則強(qiáng)制使用最小值，以此平衡供電穩(wěn)定性與效率，避免因電源波動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)間不足導(dǎo)致OTP操作（如寫入熔斷）失敗。

4.2設(shè)置時(shí)間基準(zhǔn)

OTP_SetTime()函數(shù)為OTP的寫入（熔斷或反熔絲）提供精確的控制電壓施加的時(shí)間：

void OTP_SetTime(uint16_tTime)
{
  OTP->OTP_10ns|=Time;
}

OTP_SetTime()函數(shù)通過將輸入的Time參數(shù)按位或到OTP_10ns寄存器，以10納秒為單位疊加配置OTP操作的時(shí)間參數(shù)（如寫入脈沖寬度），確保電壓/電流施加時(shí)間滿足OTP物理狀態(tài)改變的要求，從而保證數(shù)據(jù)寫入的可靠性。該設(shè)計(jì)兼顧了時(shí)間配置的靈活性與安全性，允許開發(fā)者根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)調(diào)整關(guān)鍵時(shí)序。

4.3寫入數(shù)據(jù)

OTP_WriteByte()函數(shù)用于向OTP指定地址寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，內(nèi)容如下：

void OTP_WriteByte(uint8_tAddr,uint8_tData)
{
  assert_param(IS_OTP_ADDRESS(Addr));
  
  OTP->OTP_WR=(AddrOTP_CTRL= BIT(0);
  while(OTP->OTP_CTRL& BIT(2));
}

OTP_WriteByte()函數(shù)通過“地址驗(yàn)證→數(shù)據(jù)裝載→觸發(fā)寫入→等待完成”的閉環(huán)流程，實(shí)現(xiàn)了向OTP指定地址寫入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的功能。其核心是通過操作OTP模塊的寄存器，與硬件協(xié)同完成存儲(chǔ)單元的物理狀態(tài)修改，確保數(shù)據(jù)的一次性可靠寫入。

4.4OTP斷電

OTP_PowerOff()函數(shù)用于關(guān)閉OTP模塊的工作電源或使其進(jìn)入低功耗模式，通常在OTP操作完成后調(diào)用，以降低系統(tǒng)功耗或防止意外寫入。其核心邏輯是通過解鎖保護(hù)寄存器并禁用相關(guān)時(shí)鐘，切斷OTP模塊的供電或配置其進(jìn)入休眠狀態(tài)。函數(shù)內(nèi)容如下：

void OTP_PowerOff(void)
{
  SYSCFG->SYSCFG_LOCK=0xAB12DFCD;
  RCC->RCC_SYSCFG_CONFIG=0x00;
}

函數(shù)首先向SYSCFG_LOCK寫入解鎖密鑰以解除保護(hù)，然后通過RCC_SYSCFG_CONFIG禁用SYSCFG時(shí)鐘，最終切斷OTP的供電或使其進(jìn)入休眠狀態(tài)。

4.5主函數(shù)main()

主函數(shù)main()如下：

int main(void)
{
    RCC_ClocksTypeDef clocks;
 
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);
 
    printf("n");
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency /1000000,(float)clocks.HCLK_Frequency/1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency /1000000,(float)clocks.PCLK2_Frequency/1000000,(float)clocks.ADCCLK_Frequency/1000000);
 
    printf("OTP Write Read Test.n");
 
    OTP_PowerOn(clocks.PCLK2_Frequency /10);     //100ms
    OTP_SetTime(clocks.PCLK2_Frequency /1000000);//1us
 
    OTP_WriteByte(OTP_ADDRESS_0,0x5A);
 
    printf("OPT Data0 : 0x%xn", OTP->OTP_DATA0);
    printf("OPT Data1 : 0x%xn", OTP->OTP_DATA1);
    printf("OPT Data2 : 0x%xn", OTP->OTP_DATA2);
    printf("OPT Data3 : 0x%xn", OTP->OTP_DATA3);
    printf("OPT Data4 : 0x%xn", OTP->OTP_DATA4);
    printf("OPT Data5 : 0x%xn", OTP->OTP_DATA5);
    printf("OPT Data6 : 0x%xn", OTP->OTP_DATA6);
    printf("OPT Data7 : 0x%xn", OTP->OTP_DATA7);
 
    OTP_PowerOff();
    while(1);
}

程序首先初始化系統(tǒng)時(shí)鐘（啟用PWR和BKP外設(shè)時(shí)鐘）、延時(shí)函數(shù)及串口（波特率115200），并通過RCC_GetClocksFreq獲取系統(tǒng)各時(shí)鐘頻率（如SYSCLK、PCLK2等），打印驗(yàn)證時(shí)鐘配置；接著啟動(dòng)OTP電源（OTP_PowerOn，基于PCLK2頻率配置100ms啟動(dòng)時(shí)間）、設(shè)置OTP寫入時(shí)序（OTP_SetTime，基于PCLK2頻率配置1μs時(shí)間參數(shù)），向OTP的0號(hào)地址寫入數(shù)據(jù)0x5A；隨后讀取并打印OTP的8個(gè)數(shù)據(jù)寄存器（DATA0~DATA7），驗(yàn)證寫入是否成功；最后關(guān)閉OTP電源（OTP_PowerOff）以降低功耗，進(jìn)入無限循環(huán)保持運(yùn)行。

整體通過初始化、時(shí)鐘驗(yàn)證、OTP配置、寫入-讀取驗(yàn)證及電源管理，完成對(duì)OTP功能的測(cè)試。

5下載驗(yàn)證

程序下載運(yùn)行后，串口輸出顯示系統(tǒng)時(shí)鐘（如SYSCLK 72MHz）配置正常，OTP測(cè)試中地址0（DATA0）寫入0x5A成功，其余地址為默認(rèn)0x0，驗(yàn)證了OTP寫入和讀取功能功能：

6總結(jié)

W55MH32的OTP是一種專為“一次性關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”設(shè)計(jì)的非易失性存儲(chǔ)器，其核心價(jià)值在于數(shù)據(jù)的不可篡改性。在實(shí)際應(yīng)用中，需結(jié)合芯片型號(hào)的數(shù)據(jù)手冊(cè)，嚴(yán)格遵循寫入流程，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

WIZnet是一家無晶圓廠半導(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