原创 基于W5500的NetBIOS应用实例

已刊登在《无线电》2月刊

一 实例背景

最近一个做智能家居的朋友面临这样的一个烦恼，他想让用户通过智能手机在家里方便地控制家居设备，又想让用户免除下载安装App的麻烦，通过浏览器直接打开设备内嵌的网页便可实现控制。但是设备的IP地址都是通过家里的路由器自动获得的，设备上又没有屏幕来显示其IP地址。问我有没有办法不输入IP地址来实现浏览器访问该设备网页的办法，就是类似DNS之类，但是无需连外网，只在家庭网络内能访问即可。

这使我想起一个古老的协议，NetBIOS(Network Basic Input/Output System)。这个在上世纪80年代由IBM开发的协议，主要用于数十台左右计算机组成的小型局域网，该协议的主要用途之一就是把计算机名称解析为相应IP地址。如果每个设备有一个固定名字，在实现了NetBIOS的前提下，用户在浏览器里输入该设备的名字，然后通过NetBIOS解析，便可实现访问该设备网页的这个功能了。而且NetBIOS占用系统资源少，在单片机上运行不成问题。于是推荐这个朋友在他的设备上实现了NetBIOS协议，解决了他的烦恼。

除了智能家居，在当下物联网时代，想必还有其他应用也会遇到类似问题，就拿手头的WIZnet-W5500评估板实现了一下NetBIOS，希望能对做网络设备开发的朋友有所帮助。在用W5500实现之前，我们还是先在PC上看一下NetBIOS到底是一个什么东西。

二 NetBIOS协议

我们知道在DOS 命令下可以通过PING主机名获得另外一台电脑的IP地址，实际上就是通过 NETBIOS进行的。在Windows操作系统中，默认情况下在安装TCP/IP协议后会自动安装NetBIOS。查看方法如下：本地连接属性的中“高级TCP/IP设置”窗口中选择“WINS”选项卡，在“NetBIOS设置”区域中就可以设置相应的NetBIOS，如图1：

图1 WINS下的NetBIOS设置

Ping主机名的第一个数据包就是NBNS（NetBIOS Name Server),协议包，它是 TCP/IP 上的 NetBIOS (NetBT) 协议族的一部分，它在基于 NetBIOS 名称访问的网络上提供主机名和地址映射方法。NBNS是动态DNS的一种，Microsoft的NBNS实现称为WINS。NetBIOS的报文类型较多、结构复杂，不同的网络环境及不同的用途中，会使用不同报文，可用端口进行区分，WINS协议中，NetBIOS名字报文、数据报报文及会话报文分别使用TCP 137、138和139端口。

NetBIOS 数据报有很多不同格式，主要取决于服务和信息类型，以及用以传送 NetBIOS 数据报的传输协议。 NetBIOS 协议架构可见图2，其中包含三种基本服务： NAME、SESSION 和 DATAGRAM　，其中NAME所用协议就是NBNS协议。　

图2：NetBIOS协议架构

下面看一下WINS协议使用的报文NETBIOS的名字报文（NAME）的总体格式如表1：

表1 NetBIOS名字报文格式

报文的前12字节总称为NETBIOS名字报文的首部，通过首部我们可以判断出是否为名字查询的报文。

NETBIOS名字报文中最常见的是携带问题记录的报文，问题记录的格式如表2：

表2 NetBIOS名字报文中问题记录格式

通过携带问题记录的报文，我们可以得到要查询的名字字符，如果和本机名相符，就发送报文响应，响应中带有IP地址，发送广播的主机就会得到该IP地址。

三 W5500EVB实现NETBIOS名字报文解析

了解了NETBIOS协议之后，下面就让我们通过W5500EVB做一个嵌入NetBIOS的简单实验。

1. 实验目的：通过在DOS下ping该设备名“WIZNRTW5500”，可以得到开发板的IP地址。
2. 硬件环境

1. 单片机：STM32F103RC，256K字节Flash，48K字节SRAM，2K字节EEPROM
2. 以太网控制器：W5500，SPI接口与单片机相连
3. 电源：USB供电
4. 硬件外设：板载LED

1. 开发工具: Keil
2. 测试软件：串口调试助手，网络调试助手看代码之前，我们还是先来了解一下整个的程序流程，如图3所示整个程序采用查询方式,通过DHCP子程序成功获取IP后可执行NBNS服务。同时W5500EVB设置成HTTP Server，可以接收，并处理TCP Client发来的数据

    

   图3：主程序流程图

   本文主要讨论如何在单片机上实现NETBIOS名字解析服务，DHCP和TCP Server相关部分子程序在此不再详细介绍，根据NETBIOS名字解析服务子程序流程图（如图4示），我们可以得知当查询到137端口收到网络的UDP数据包时，读取数据包并进行判断是否为NETBIOS名字报文，如果是就将解析出的名字与本机名比较，如果一致就回复报文。

   

   图4：NBNS程序流程图

   在此贴出NETBIOS部分代码，要获取完整代码，请到http://pan.baidu.com/s/1nt9MQKh上进行下载。

void do_netbios(void)

{

  unsigned char state;

  unsigned int len;

1  state = getSn_SR(NETBIOS_SOCK);

  switch(state)

  {

  case SOCK_UDP:

2    if((len=getSn_RX_RSR(NETBIOS_SOCK))>0)

    {

      unsigned char rem_ip_addr[4];

      uint16 rem_udp_port;

3     char netbios_name[NETBIOS_NAME_LEN+1];

4     NETBIOS_HDR* netbios_hdr;

5     NETBIOS_NAME_HDR* netbios_name_hdr;

6      len=recvfrom(NETBIOS_SOCK,(unsignedchar*)&netbios_rx_buf,len,rem_ip_addr,&rem_udp_port);

      printf(“rem_ip_addr=%d.%d.%d.%d:%d\r\n”,rem_ip_addr[0],rem_ip_addr[1],rem_ip_addr[2],rem_ip_addr[3],rem_udp_port);

7      netbios_hdr = (NETBIOS_HDR*)netbios_rx_buf;

8  netbios_name_hdr = (NETBIOS_NAME_HDR*)(netbios_hdr+1);

      /* if the packet is a NetBIOS name query question */

9      if(((netbios_hdr->flags& ntohs(NETB_HFLAG_OPCODE)) == ntohs(NETB_HFLAG_OPCODE_NAME_QUERY)) &&

          ((netbios_hdr->flags & ntohs(NETB_HFLAG_RESPONSE)) == 0) &&

           (netbios_hdr->questions == ntohs(1)))

   {

        printf(“netbios name query question\r\n”);

        /* decode the NetBIOS name */

10       netbios_name_decoding( (char*)(netbios_name_hdr->encname), netbios_name, sizeof(netbios_name));

        printf(“name is %s\r\n”,netbios_name);

        /* if the packet is for us */

11    if (strcmp(netbios_name, NETBIOS_W5500_NAME) == 0)

        {

          uint8 ip_addr[4];

          NETBIOS_RESP *resp = (NETBIOS_RESP*)netbios_tx_buf;

          /* prepare NetBIOS header response */

12    resp->resp_hdr.trans_id      = netbios_hdr->trans_id;

          resp->resp_hdr.flags         = htons(NETB_HFLAG_RESPONSE |                                                                                                                 NETB_HFLAG_OPCODE_NAME_QUERY |

                                          NETB_HFLAG_AUTHORATIVE |

                                           NETB_HFLAG_RECURS_DESIRED);

继续阅读：http://blog.csdn.net/wiznet2012/article/details/43451805