本文为 WIZnet W55RP20 芯片 MicroPython 教程第 2 篇,基于官方最新固件编写,代码均经过实际验证,可直接烧录运行。
版权声明:本文为 WIZnet 官方原创技术文章,转载请注明出处。


前言

在嵌入式物联网开发中,网络连接永远是第一步,也是最容易踩坑的一步。

传统以太网开发面临三大普遍痛点:

  1. 资源占用高:软件 TCP/IP 协议栈会占用 MCU 大量 的 CPU 和内存资源,挤占主业务运行空间,实时性变差
  2. 开发难度大:外接以太网模块需要手动接线、调试接口时序、编写底层驱动,新手入门周期长,时间开销大
  3. 调试稳定门槛高:软件协议栈可参考资料少、问题定位困难,想要达到长期稳定运行,需要深度掌握网络原理与丰富的网络调试经验

W55RP20 作为 WIZnet 最新推出的 SiP 系统级芯片,它将微控制器与硬件 TCP/IP 以太网控制器集成在单一芯片中,TCP/IP协议栈处理完全由硬件完成,不占用任何 CPU 资源。

同时硬件名称 100% 兼容树莓派 Pico 的引脚和软件生态,实现了 “即插即用” 的工业级以太网开发体验。

本文将带你用 10 分钟时间,完成 W55RP20 的 MicroPython 环境搭建与 DHCP 自动联网测试。

学完本文,你将掌握:

  • 硬件名称的固件烧录与环境配置
  • X行代码实现以太网自动获取 IP 地址
  • 网络连通性验证与常见故障排查
  • W55RP20 对比传统方案的核心优势

系列教程学习路径

本系列共 16 篇,循序渐进覆盖从基础联网到工业级应用的全流程:

  1. 第 1 篇:静态 IP 配置与网络基础
  2. 第 2 篇:DHCP 自动联网与网络诊断(本文)
  3. 第 3 篇:TCP Client 客户端通信
  4. 第 4 篇:TCP Server 服务端通信
  5. 第 5 篇:UDP 单播数据通信
  6. 第 6 篇:UDP 组播/广播数据通信
  7. 第 7 篇:DNS 域名解析
  8. 第 8 篇:NTP 从网络获取时间
  9. 第 9 篇:HTTP Client 客户端请求
  10. 第 10 篇:HTTP Server 服务端搭建
  11. 第 11 篇:HTTP 协议与 OneNET 平台数据上云
  12. 第 12 篇:MQTT 协议基础通信验证
  13. 第 13 篇:MQTT 协议与阿里云平台对接
  14. 第 14 篇:MQTT 协议与 OneNET 平台对接
  15. 第 15 篇:MQTT 协议与 ThingSpeak 平台对接
  16. 第 16 篇:Modbus 工业协议通信

建议收藏本系列,跟随教程逐步学习,所有代码均会同步更新至官方 Gitee 仓库。


目录

1. 准备工作

1.1 软件准备

1.2 硬件准备

2. 烧录 W55RP20 专属 MicroPython 固件

3. 硬件连接与开发环境配置

3.1 硬件连接

3.2 Thonny 开发环境配置

4. DHCP 自动联网原理

4.1 DHCP 协议简介

4.2 DHCP 工作流程

5. 核心代码解析

5.1 完整代码

5.2 扩展:静态 IP 配置(可选)

6. 运行结果与网络验证

6.1 串口输出结果

6.2 网络连通性验证

7. 常见问题一站式排查指南

7.1 烧录相关问题

7.2 端口识别问题

7.3 网络连接问题

8. W55RP20 核心优势对比

9. 典型应用场景

10. 系列预告与资源获取

10.1 系列预告

10.2 资源获取

1. 准备工作

1.1 软件准备

软件名称版本要求下载地址说明
Thonny4.0 及以上Thonny 官方下载轻量级 MicroPython IDE,支持代码编辑、烧录与串口调试
W55RP20
MicroPython 固件
最新稳定版WIZnet 官方固件下载专为 W55RP20 编写的固件,已集成 WIZnet 硬件驱动

1.2 硬件准备

 [此处插入 硬件名称实物图]

  • 硬件名称 × 1
  • Micro USB 数据线(必须支持数据传输,不能使用纯充电线) × 1
  • 标准网线 × 1
  • 开启 DHCP 功能的路由器 / 交换机 × 1

硬件名称 已板载以太网接口,无需额外焊接飞线其他器件,即插即用。
大幅降低了接线错误和硬件故障概率。


2. 烧录 W55RP20 专属 MicroPython 固件

W55RP20 完全兼容树莓派 Pico 的 UF2 固件烧录方式,操作简单无需额外烧录器:

  1. 按住硬件名称上的BOOTSEL按键不放
  2. 使用 Micro USB 数据线连接开发板与电脑
  3. 待电脑识别出名为RPI-RP2的 U 盘后,松开 BOOTSEL 按键
  4. 将下载好的W55RP20_EVB_PICO_firmware.uf2固件文件拖拽到 U 盘中
  5. 开发板会自动重启,固件烧录完成

注意:如果电脑没有识别出RPI-RP2U 盘,请尝试更换 USB 数据线、重新插拔开发板,或更换电脑 USB 接口。


3. 硬件连接与开发环境配置

3.1 硬件连接

硬件名称 的连接极其简单,仅需两步:

  1. 使用 Micro USB 数据线连接开发板与电脑(用于供电、代码烧录和串口调试)
  2. 使用网线连接开发板的以太网接口与路由器的 LAN 口

【硬件预留】此处插入硬件连接示意图

3.2 Thonny 开发环境配置

  1. 打开 Thonny 软件,点击顶部菜单栏「运行」→「配置解释器」
  2. 切换到「解释器」选项卡
  3. 在「解释器」下拉列表中选择MicroPython (通用)
  4. 在「端口」下拉列表中选择 硬件名称 对应的串口(通常显示为Board CDC @ COMx
  5. 勾选「运行代码前先重启解释器」和「同步设备的实时时钟」
  6. 点击「确定」完成配置

如果端口列表中没有出现开发板,请尝试:

  • 重新插拔 USB 数据线
  • 更换支持数据传输的 USB 数据线
  • 关闭其他占用串口的软件(如串口助手、Arduino IDE 等)
  • 重新烧录 MicroPython 固件

4. DHCP 自动联网原理

4.1 DHCP 协议简介

自我补充

4.2 DHCP 工作流程

W55RP20 的 DHCP 代码流程如下:

开发板上电 → 硬件初始化以太网控制器 → 硬件发送DHCP发现报文
→ 路由器回复DHCP提供报文 → 硬件发送DHCP请求报文
→ 路由器回复DHCP确认报文 → 硬件自动配置网络参数
→ 应用层获取网络信息

5. 核心代码解析

W55RP20 的 MicroPython 库已经封装了所有底层细节,实现 DHCP 自动联网仅需 X 行核心代码。

5.1 完整代码

自己补充例程代码,并带有中文注释代码功能

5.2 扩展:静态 IP 配置(可选)

如果需要使用静态 IP 地址,只需将dhcp=True改为dhcp=False,并传入静态 IP 参数即可:

自己补充

6. 运行结果与网络验证

6.1 串口输出结果

在 Thonny 中点击运行按钮(或按 F5 键),Shell 窗口会输出类似以下内容:

自我补充

说明:程序运行初期打印的Waiting for the network to connect...是正常现象,这是 W55RP20 在等待路由器分配 IP 地址,通常会打印 1-3 次,具体取决于网络环境。

6.2 网络连通性验证

打开电脑的命令提示符(Windows)或终端(Mac/Linux),输入以下命令 ping 开发板的 IP 地址:

ping 192.168.1.129

如果收到类似以下回复,说明网络连通正常:

来自 192.168.1.129 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64
来自 192.168.1.129 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64
来自 192.168.1.129 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64
来自 192.168.1.129 的回复: 字节=32 时间<1ms TTL=64

7. 常见问题一站式排查指南

7.1 烧录相关问题

问题现象排查步骤
电脑无法识别RPI-RP2U 盘1. 确认按住 BOOTSEL 按键再插 USB
2. 更换支持数据传输的 USB 数据线
3. 更换电脑 USB 接口(优先使用 USB 2.0 接口)
4. 尝试使用另一台电脑
固件拖拽后开发板无反应1. 确认下载的是 W55RP20 专属固件,不是通用树莓派 Pico 固件
2. 重新烧录固件
3. 检查 USB 供电是否稳定

7.2 端口识别问题

问题现象排查步骤
Thonny 中找不到开发板端口1. 重新插拔 USB 数据线
2. 关闭其他占用串口的软件
3. 在设备管理器中查看是否有Board CDC设备
4. 重新烧录固件
5. 安装树莓派 Pico USB 驱动

7.3 网络连接问题

问题现象排查步骤
一直显示Waiting for the network to connect...1. 检查网线是否插紧,网口指示灯是否闪烁
2. 确认网线连接到路由器的 LAN 口,不是 WAN 口
3. 确认路由器已开启 DHCP 功能
4. 更换路由器 LAN 口或网线
5. 重启路由器和开发板
IP 地址显示为0.0.0.01. 执行上述网络连接排查步骤
2. 确认代码中开发板型号填写正确("硬件名称"
3. 确认使用的是 W55RP20 专属固件
4. 尝试使用静态 IP 配置
电脑 ping 不通开发板1. 确认电脑和开发板连接到同一个路由器
2. 关闭电脑的防火墙和杀毒软件
3. 检查开发板的 IP 地址是否正确
4. 重启开发板和电脑

8. W55RP20 核心优势对比

为了让你更直观地了解 W55RP20 的价值,我们对比了目前主流的三种嵌入式以太网方案:

对比维度W55RP20 集成方案外接 PHY芯片 方案外接 串口转以太网模块 方案

BOM 成本


(单芯片)

中高
(MCU + 模块 + 外围器件)

PCB 面积


(仅需网口电路)


(需预留芯片和布线空间)

开发难度


(一行代码联网)

中高
(调试协议栈、编写驱动)

网络稳定性

极高(WIZnet 专注硬件 TCP/IP协议栈25年)

不定(对于研发人员要求高,熟悉协议栈与网络开发,才能调试稳定)

不定
(视研发公司能力水平)

CPU 资源占用

0%(协议栈网络处理完全由硬件完成)

50%以上(协议栈完全运行在MCU上,占用相关资源)

0%

硬件 Socket 数量

8 个独立硬件 Socket

视MCU能力而定,理论支持多路拓展

一般为单路透传

网络吞吐量

最高 15Mbps

视MCU能力而定

约 3-5Mbps

接口易用性

单芯片集成

要MCU带有MII/RMII等接口

TTL接口

部署难度

低(MicroPython成熟固件,应用层协议绝大部分均有库文件,可灵活添加部署

高(应用层协议需要手动移植开源库适配)

视模块集成情况,无集成的功能需要自我封包拆包


9. 典型应用场景

W55RP20 芯片集成以太网功能,结合其工业级稳定性,非常适合以下应用场景:

  1. 工业数据采集网关:简化现场部署,实现传感器数据的稳定上传
  2. 远程监控终端:用于工厂、机房、变电站等环境的设备状态远程监控
  3. 串口转网口设备:将传统 RS232/RS485 串口设备快速升级为以太网设备
  4. 智能楼宇节点:用于照明、空调、门禁等楼宇设备的网络控制
  5. 工业 PLC 扩展模块:为 PLC 增加以太网通信能力,实现远程编程和数据采集

10. 系列预告与资源获取

10.1 系列预告

下一篇教程我们将讲解 W55RP20 MicroPython开发下的 TCP Client 实现,带你了解连接建立、心跳包维护、异常重连等关键机制,掌握嵌入式以太网通信的基础能力。

10.2 资源获取

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