' DHCP on W5100 on an Arduino Duemilanove Atmega328p

' optimized for less RAM use

' works

$regfile = "m1280def.dat"
$crystal = 16000000
$baud = 57600                                               'put terminal on 9600 baud

$hwstack = 80
$swstack = 80
$framesize = 90

'Used global variables
Dim Arraysize As Word

Dim Size As Word
Dim Sizel As Byte At Size Overlay
Dim Sizeh As Byte At Size + 1 Overlay

Dim Adres As Word
Dim Adresl As Byte At Adres Overlay
Dim Adresh As Byte At Adres + 1 Overlay

Dim Tmp_ip(4) As Byte
Dim Value As Byte

Dim Myip(4) As Byte
Dim Subnet(4) As Byte
Dim Gateway(4) As Byte
Dim Destip(4) As Byte
Dim Myport(2) As Byte
Dim Destport(2) As Byte
Dim Dhcp(4) As Byte
Dim Dns(4) As Byte
Dim Mac(6) As Byte

Dim Char(590) As Byte

Dim Wiz5100_opcode_read As Byte : Wiz5100_opcode_read = 15
Dim Wiz5100_opcode_write As Byte : Wiz5100_opcode_write = 240

'Used Wiz5100 ports and pins
Wiz5100_cs Alias Portb.4                                    'Chipselect WIZ5100
'Wiz5100_int Alias Portb.1                                   'INT of WIZ5100
'Wiz5100_res Alias Portc.0                                   'Reset of WIZ5100

'Used ports and pins

Config Wiz5100_cs = Output
'Config Wiz5100_int = Input
'Config Wiz5100_res = Output

'Configuration of the SPI-bus
Config Spi = Hard , Interrupt = Off , Data Order = Msb , Master = Yes , Polarity = Low , Phase = 0 , Clockrate = 4 , Noss = 0

'Init the spi pins
Spiinit

'Enable Interrupts

Mac(1) = &H00
Mac(2) = &H00
Mac(3) = &H02
Mac(4) = &H03
Mac(5) = &H04
Mac(6) = &H05


'Here we declare the used sub routines
Declare Sub Wiz5100_init
Declare Sub Wiz5100_readvalue(byval Reg As Word)
Declare Sub Wiz5100_writevalue(byval Reg As Word , Byval Value As Byte)
Declare Sub Wiz5100_reset
Declare Sub Wiz5100_dhcp_discover
Declare Sub Wiz5100_read_rcv_buf
Declare Sub Wiz5100_dhcp_request
Declare Sub Wiz5100_dhcp_ack
Declare Sub Wiz5100_setup_udp
Declare Sub Wiz5100_build_dhcp_packet
Declare Sub Wiz5100_write_xmit_buf

$include "w5100.inc"

Print "Start programma"

Begin:
Call Wiz5100_dhcp_discover

Main:
'###############################################################################
'########################   Main Program Loop  #################################
Do
   Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_ir)
      Value = Value And &H04                                ' mask out the data bit
      If Value = 4 Then
         Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_mr)                ' Check mode
            If Value = 2 Then                               ' UDP - DHCP
               Call Wiz5100_read_rcv_buf                    ' verify transaction id
               If Char(13) = &H39 And Char(14) = &H03 And Char(15) = &HF3 And Char(16) = &H26 Then
                  Select Case Char(251)
                     Case 2:                                ' DHCP Offer
                        Call Wiz5100_dhcp_request
                     Case 5:                                'DHCP ACK
                        Call Wiz5100_dhcp_ack
                     Case Else:
                        Goto Main                           ' bail- not right
                  End Select
               Else
            Goto Main                                       ' not our message
         End If
     End If
 End If

Loop
End
'###############################################################################


'********************  DHCP Discover  *****************************
 Sub Wiz5100_dhcp_discover
 Local Tmp_byte As Byte
 Local I As Word
 Print "Routine Wiz5100_dhcp discover"
   Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_ir)
   Value = Value And &H04                                   ' mask out the Recv data bit

   Tmp_byte = 1
   For I = 1 To 4
      Myip(i) = &H00                                        ' zero out registers for discovery
      Subnet(i) = &H00
      Gateway(i) = &H00
      Destip(i) = &HFF                                      ' set destip for broadcast
   Next I
   Myport(1) = &H00                                         ' Source Port 68
   Myport(2) = &H44
   Destport(1) = &H00                                       ' Destination Port 67
   Destport(2) = &H43

   Call Wiz5100_init                                        ' initialize module

   Call Wiz5100_setup_udp                                   ' Open UDP Socket

          ' UDP provides first 8 bytes of packet
   Call Wiz5100_build_dhcp_packet                           ' Build Packet up to magic cookie

      Char(241) = &H35                                      ' option 53 DHCP Discover
      Char(242) = &H01                                      ' Length
      Char(243) = &H01                                      ' Discover Command

      Char(244) = &H37                                      ' option 55 - Parameter list
      Char(245) = &H03                                      ' Length of list
      Char(246) = &H01                                      ' Subnet mask
      Char(247) = &H03                                      ' Router(Gateway0
      Char(248) = &H06                                      ' Domain Name Server
      Char(249) = &HFF                                      ' End of options

   For I = 250 To 308                                       ' pad to 308  bytes
      Char(i) = &H00
   Next I
   Arraysize = 308

   Call Wiz5100_write_xmit_buf                              ' write to tranmit buffer
 End Sub


 '*********************** Read Received Bytes *******************************
Sub Wiz5100_read_rcv_buf
Local Highbyte As Byte
Local Lowbyte As Byte
Local X As Word
Local Last_rx_pos As Word
Local Rx_pos As Word
Local Bufaddress As Word
Local Highsend As Word
Local Uppersize As Word
Local New_rx_pos As Word


Print "Routine Wiz5100_read_rcv_buf"
   Waitms 10
   Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_rx_rsr0)                 ' get number of bytes received
   Sizeh = Value
   'Shift , Arraysize , Left , 8         ' move to high byte
   Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_rx_rsr1)
   Sizel = Value
   Arraysize = Size And &H7FF
   'Tmp_int = 1                                              ' for printing purposes
   Waitms 10
   'now read data from receive buffer
   Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_rx_rd0)
      Last_rx_pos = Value
      Shift , Last_rx_pos , Left , 8
      Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_rx_rd1)
      Last_rx_pos = Last_rx_pos + Value
     ' Startpos = Last_rx_pos
      Rx_pos = Last_rx_pos And &H7FF
      Bufaddress = &H6000 + Rx_pos                          ' Gs0_rx_base
      Highsend = Rx_pos + Size                              ' Establish highest address
                   'Start at next read address
      If Highsend > &H7FF Then                              ' Size goes Over upper limit
         Uppersize = &H7FF - Rx_pos
         For X = 1 To Uppersize                             ' go to upper limit

           Call Wiz5100_readvalue(bufaddress)
            Char(x) = Value
            Incr Bufaddress
         Next X
         Bufaddress = &H6000                                ' continue at beginning of memory (Gs0_rx_base)
         Incr Uppersize
         For X = Uppersize To Size                          '
            Call Wiz5100_readvalue(bufaddress)
            Char(x) = Value
            Incr Bufaddress
         Next X
      Else                                                  ' Offset does not rollover upper limit
         For X = 1 To Size
            Call Wiz5100_readvalue(bufaddress)
            Char(x) = Value
            Incr Bufaddress
         Next X
      End If

   New_rx_pos = Last_rx_pos + Arraysize                     ' Add the size we received to last known

   Highbyte = High(new_rx_pos)                              'Write new position to the pointer
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_rx_rd0 , Highbyte)

   Lowbyte = Low(new_rx_pos)
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_rx_rd1 , Lowbyte)

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_cr , &H40)              ' Send  the Recv   command
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_ir , &H04)              ' Clear receive interrupt bit
                                                     ' for next receive
End Sub

'***************************  DHCP Request *****************************
Sub Wiz5100_dhcp_request
Local Tmp_byte As Byte
Local I As Word
Local X As Word

Print "Routine Wiz5100_dhcp request"
         ' set values from receive buffer data on DHCP offer
    Tmp_ip(1) = Char(25)
    Tmp_ip(2) = Char(26)
    Tmp_ip(3) = Char(27)
    Tmp_ip(4) = Char(28)
                                 ' Locate DHCP server
    X = 252                                                 ' set index to first option command
    Do
    Tmp_byte = Char(x)                                      ' get option code
    Select Case Tmp_byte
      Case 54:                                              ' Option 54:DHCP Server
         X = X + 2                                          ' go to first IP value
         For I = 1 To 4
           Dhcp(i) = Char(x)
           Incr X
         Next I
         Goto Continue
      Case Else                                             ' something else
         Incr X
         I = Char(x)                                        ' get length
         X = X + I                                          ' skip to last data byte
         Incr X                                             ' index to next option code
    End Select
    Loop Until Char(x) = &HFF                               ' Loop until End of Options
Continue:

  Call Wiz5100_build_dhcp_packet                            ' Build Packet up to magic cookie
      Char(241) = &H35                                      ' option 53 DHCP Command
      Char(242) = &H01                                      ' Length
      Char(243) = &H03                                      ' DHCP Request

      Char(244) = &H32                                      ' option 50 requested IP (yourIP)
      Char(245) = &H04                                      ' Length =4
      Char(246) = Tmp_ip(1)                                 ' yourip from offer
      Char(247) = Tmp_ip(2)                                 '
      Char(248) = Tmp_ip(3)                                 '
      Char(249) = Tmp_ip(4)                                 '

      Char(250) = &H36                                      ' Option 54:DHCP Server
      Char(251) = &H04                                      ' Length = 4
      Char(252) = Dhcp(1)                                   ' DHCP server  selected from Offer
      Char(253) = Dhcp(2)                                   '
      Char(254) = Dhcp(3)                                   '
      Char(255) = Dhcp(4)

      Char(256) = &H37                                      ' option 55 - Parameter list
      Char(257) = &H03                                      ' Length of list
      Char(258) = &H01                                      ' Subnet mask
      Char(259) = &H03                                      ' Router(Gateway0
      Char(260) = &H06                                      ' Domain Name Server (DNS)

      Char(261) = &HFF                                      ' Option 255:Options End

      For I = 262 To 308                                    ' pad to 308
         Char(i) = &H00
      Next I

      Arraysize = 308
   Call Wiz5100_write_xmit_buf                              ' write to tranmit buffer

   Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_ir)                      ' mask out the Recv data bit
   Value = Value And &H04                                   ' to enable receive interrupt
End Sub

'***********************   DHCP Acknowledge  *********************************
Sub Wiz5100_dhcp_ack
Local Tmp_byte As Byte
Local I As Word
Local X As Word

Print "Routine Wiz5100_dhcp_ack"
   Myip(1) = Char(25)                                       ' Get My IP Address
   Myip(2) = Char(26)
   Myip(3) = Char(27)
   Myip(4) = Char(28)
 Print "IP: " ; Myip(1) ; "." ; Myip(2) ; "." ; Myip(3) ; "." ; Myip(4)
              'Search out Options
   X = 252                                                  ' set index to first option code - 1
   Do
      Tmp_byte = Char(x)                                    ' get option code
      Select Case Tmp_byte
         Case 1:                                            'Option 01:Subnet Mask
            X = X + 2                                       ' skip length byte to first value
            For I = 1 To 4                                  ' Load Subnet
               Subnet(i) = Char(x)
               Incr X
            Next I
            Print "Subnet: " ; Subnet(1) ; "." ; Subnet(2) ; "." ; Subnet(3) ; "." ; Subnet(4)
         Case 3:                                            'Option 03:Router IP (Gateway)
            X = X + 2                                       ' skip length byte to first value
            For I = 1 To 4                                  ' Load Gateway
               Gateway(i) = Char(x)
               Incr X
            Next I
            Print "Gateway: " ; Gateway(1) ; "." ; Gateway(2) ; "." ; Gateway(3) ; "." ; Gateway(4)
         Case 6:                                            'Option 6: DNS server
            X = X + 2                                       ' skip length byte to first value
            For I = 1 To 4                                  ' Load DNS Server
               Dns(i) = Char(x)
               Incr X
            Next I
            Print "DNS Server: " ; Dns(1) ; "." ; Dns(2) ; "." ; Dns(3) ; "." ; Dns(4)
         Case 54:                                           ' Option 54:DHCP Router
            X = X + 2                                       ' go to first IP value
            For I = 1 To 4
               Dhcp(i) = Char(x)
               Incr X
            Next I
            Print "DHCP Server: " ; Dhcp(1) ; "." ; Dhcp(2) ; "." ; Dhcp(3) ; "." ; Dhcp(4)
        Case Else                                           ' An Option we dont want - skip by it
         Incr X                                             ' go to length byte
         I = Char(x)
         X = X + I                                          ' go to last byte of this option
         Incr X                                             'index to next option code
      End Select
   Loop Until Char(x) = &HFF                                ' Loop until End of Options

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_cr , &H08)              'disconnect
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_cr , &H08)              'close socket

   '****************************************


   Call Wiz5100_init


   '****************************************

  '
   ' This returns to Main Program loop
   ' Exit point from DHCP discovery  - save to E2prom / switch back to tcp mode
   ' or whatever you are doing.

End Sub

'................Setup UDP Connection ......................
Sub Wiz5100_setup_udp
Print "Routine Wiz5100_setup_udp"
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_mr , &H02)              'Set mode to UDP
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_cr , &H01)              'Sn_cr_open
   Waitms 100
   Do
      Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_sr)
   Loop Until Value = &H22                                  'Wait for UDP socket
 ' good to go for transmission no connection required
End Sub

'**********************  Build DHCP PACKET ***********************************
  Sub Wiz5100_build_dhcp_packet
Local I As Word
Print "Routine Wiz5100_build_dhcp_packet"
   Char(1) = &H01                                           ' 01 = DHCP Request
   Char(2) = &H01                                           'HType -1 for 10Mb Ethernet
   Char(3) = &H06                                           'HLEN - Hardware address length
   Char(4) = &H00
                          'Hops
   Char(5) = &H39                                           ' XID =transaction id (4 bytes)
   Char(6) = &H03                                           ' This can be a random number, but
   Char(7) = &HF3                                           ' remains the same throughout DHCP
   Char(8) = &H26                                           ' process   XID = 39 03 F3 26

   For I = 9 To 28                                          ' zero fields  for DHCP discovery
      Char(i) = &H00
   Next I
                 ' here's what they are
  ' Char(9) = &H00                       'Secs
'   Char(10) = &H00
'   Char(11) = &H00                      'Flags
'   Char(12) = &H00

'   Char(13) = &H00                      'Client IP address
'   Char(14) = &H00
'   Char(15) = &H00
'   Char(16) = &H00

'   Char(17) = &H00                      'Your IP address
'   Char(1 = &H00                      ' remains zeroed on outgoing packets
'   Char(19) = &H00
'   Char(20) = &H00

'   Char(21) = &H00                      'Server IP
'   Char(22) = &H00
'   Char(23) = &H00
'   Char(24) = &H00

'   Char(25) = &H00                      'Gateway IP
'   Char(26) = &H00
'   Char(27) = &H00
'   Char(2 = &H00

   Char(29) = Mac(1)                                        ' Hardware - Mac Address
   Char(30) = Mac(2)
   Char(31) = Mac(3)
   Char(32) = Mac(4)
   Char(33) = Mac(5)
   Char(34) = Mac(6)

   For I = 35 To 44                                         ' Hardware Padding
      Char(i) = &H00
   Next I

   For I = 45 To 236                                        'Send 192 bytes of &H00  (Bootp Legacy)
      Char(i) = &H00                                        'Zero Padding
   Next I

   Char(237) = &H63                                         ' Magic cookie
   Char(238) = &H82
   Char(239) = &H53
   Char(240) = &H63
 End Sub

 '*****************    Write to Transmit Buffer *******************************
Sub Wiz5100_write_xmit_buf
Local Highbyte As Byte
Local Lowbyte As Byte
Local Tmp_word As Word
Local X As Word
Local Last_tx_pos As Word
Local Bufaddress As Word
Local Highsend As Word
Local Uppersize As Word
Local Tx_pos As Word
Local New_tx_pos As Word

Print "Routine Wiz5100_write_xmit_buf"
                  'Free memory check not needed this application
                  'never will go over
    Freesize:
      Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_tx_fsr0)              ' Make sure data room and
      Tmp_word = Value * 256                                ' and timing available
      Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_tx_fsr1)
      Tmp_word = Tmp_word + Value
      If Tmp_word < Arraysize Then Goto Freesize

      ' writes data to transmit buffer - arraysize sets variable size

   'Tmp_int = 1                                              ' used for print statements
   Size = Arraysize                                         ' number of bytes to be sent
   Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_tx_wr0)                  'Locate Buffer pointer
      Last_tx_pos = Value
      Shift , Last_tx_pos , Left , 8                        ' move to high byte
   Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_tx_wr1)
   Last_tx_pos = Last_tx_pos + Value                        ' add lowbyte
              'last_tx_pos = position in pointer memory + random mirror bits
   Tx_pos = Last_tx_pos And &H7FF                           ' mask to remove all but socket memory size
   Bufaddress = &H4000 + Tx_pos                             ' add base to tx_pos to = Physical start buffer address
   Highsend = Tx_pos + Size                                 ' Add byte count to position in socket memory

   If Highsend > &H7FF Then                                 ' Will it over flow upper limit of socket memory
      Uppersize = &H7FF - Tx_pos                            ' Yes, split at upper limit of socket memory
      For X = 1 To Uppersize                                ' write to upper limit
         Call Wiz5100_writevalue(bufaddress , Char(x))
         Incr Bufaddress
         Waitms 5                                           '????????????????????????????????????????????????
      Next X
      Bufaddress = &H4000                                   ' wrap back to beginning of socket memory ( Gs0_tx_base)
      Incr Uppersize
      For X = Uppersize To Size                             ' write the rest of the data
         Call Wiz5100_writevalue(bufaddress , Char(x))
         Incr Bufaddress
         Waitms 5                                           '????????????????????????????????????????????????
      Next X
   Else                                                     ' No, it stays within memory size
      For X = 1 To Size
         Call Wiz5100_writevalue(bufaddress , Char(x))
         Incr Bufaddress
         Waitms 5                                           '????????????????????????????????????????????????
      Next X
   End If
          'Send it out and save new pointer

   New_tx_pos = Last_tx_pos + Arraysize                     'add size to last xmit byte pointer
   Highbyte = High(new_tx_pos)
   Lowbyte = Low(new_tx_pos)
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_tx_wr0 , Highbyte)      ' Save new pointer
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_tx_wr1 , Lowbyte)

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_cr , &H20)              'Sn_cr_send  Send it all
   Do
      Call Wiz5100_readvalue(w5100_s0_cr)                   ' wait for send complete
   Loop Until Value = 0

End Sub

'(

'Disconnect connection: close socket, reopen socket and wait for new connection
Sub Wiz5100_disconnect
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_cr , Sn_cr_close)       'CLOSE
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_cr , Sn_cr_open)        'OPEN
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_cr , Sn_cr_listen)      'LISTEN
End Sub
')

'*****************  Wiz810MJ Initialization **********************************
Sub Wiz5100_init()
Print "Routine Wiz5100_init"
   Call Wiz5100_reset                                       'Hardware reset
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_mr , &H80)                 ' Software reset

      'Assign all 2k memory to every socket for RX
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_rmsr , &H55)               '&H55 &B01010101
   'Assign all 2k memory to every socket for TX
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_tmsr , &H55)               '&B01010101)       '&H55

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_sipr0 , Myip(1))           ' Set own IP adress
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_sipr1 , Myip(2))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_sipr2 , Myip(3))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_sipr3 , Myip(4))

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_port0 , Myport(1))      'My Port 68
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_port1 , Myport(2))

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_subr0 , Subnet(1))         'Set Subnetmask
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_subr1 , Subnet(2))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_subr2 , Subnet(3))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_subr3 , Subnet(4))

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_gar0 , Gateway(1))         'Set gateway IP adress
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_gar1 , Gateway(2))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_gar2 , Gateway(3))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_gar3 , Gateway(4))

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_shar0 , Mac(1))            'Set MAC address
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_shar1 , Mac(2))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_shar2 , Mac(3))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_shar3 , Mac(4))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_shar4 , Mac(5))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_shar5 , Mac(6))

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_dipr0 , Destip(1))      ' Destination  Address
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_dipr1 , Destip(2))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_dipr2 , Destip(3))
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_dipr3 , Destip(4))

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_dport0 , Destport(1))   'Dest Port
   Call Wiz5100_writevalue(w5100_s0_dport1 , Destport(2))

   Call Wiz5100_writevalue(w5100_imr , &H01)                'enable interrupts for socket 0

End Sub


'**********************  SPI Byte Read Routine *********************************
     'Subroutine to read a byte from a W5100 register using SPI
Sub Wiz5100_readvalue(reg)
  Adres = Reg
  Reset Wiz5100_cs
   Spiout Wiz5100_opcode_read , 1
   Spiout Adresh , 1
   Spiout Adresl , 1
   Spiin Value , 1
  Set Wiz5100_cs
End Sub

'**********************  SPI Byte Write Routine   ******************************
     'Subroutine to write a byte to a W5100 register using SPI
Sub Wiz5100_writevalue(reg , Value )
   Reset Wiz5100_cs                                         'select Wiz5100
   Adres = Reg
   Spiout Wiz5100_opcode_write , 1
   Spiout Adresh , 1
   Spiout Adresl , 1
   Spiout Value , 1
   Set Wiz5100_cs                                           'deselect Wiz5100
End Sub


'The W5100 gets its reset from the general Arduino reset
Sub Wiz5100_reset
'   Wiz5100_res = 0
'   Waitus 30                                                'Minimum 20 µs
'   Wiz5100_res = 1
End Sub