はじめに

今回は、WIZnetの「W6300-EVB-Pico」を使って、ネットワーク経由でPCを遠隔起動するWake-on-LAN（WoL）を実装してみます。

W6300-EVB-Picoは、RP2040マイコンとWIZnet製Ethernetコントローラ「W6300」を搭載した開発ボードです。Raspberry Pi Picoと同じ感覚で扱えるため、手軽に有線LAN通信を試すことができます。

Wake-on-LANとは？

Wake-on-LAN（WoL）は、ネットワーク経由でPCの電源を入れる仕組みです。

通常、PCの電源を切るとCPUやOSは動作を停止します。しかし、Wake-on-LAN（WoL）が有効になっている場合は、LANコントローラの一部が待機状態のまま動作を続けています。そして、ネットワーク上から送信された特定のパケットを受信すると、自分宛ての起動要求であることを認識し、マザーボードに電源投入を指示します。

この特殊なパケットがMagic Packet（マジックパケット）です。

Magic Packetの構造

マジックパケットのフォーマットは以下のようになっています。

FF FF FF FF FF FF
MACアドレス × 16回

先頭に6バイトの0xFFを配置し、その後ろに起動対象PCのMACアドレスを16回連続して並べます。

例えば、対象PCのMACアドレスが

12:34:56:78:9A:BC

の場合、Magic Packetは次のようになります。

FF FF FF FF FF FF

12 34 56 78 9A BC
12 34 56 78 9A BC
12 34 56 78 9A BC
...
(16回)

パケットサイズは、6 + (6 × 16) = 102 byteとなります。

必要な環境

今回使用したものは以下の通りです。

W6300-EVB-Pico
WoL対応PC

今回はPC側のWoL設定が完了している前提で進めます。

私の環境では、以下の構成を使用しました。

ASRock DeskMini A300
Ubuntu Server 24.04

W6300-EVB-Picoのプログラム

ヘッダのインクルード

まずは必要なヘッダファイルをインクルードします。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "pico/stdlib.h"

#include "wizchip_conf.h"
#include "wizchip_spi.h"
#include "socket.h"

ネットワーク設定

今回は固定IPアドレスを使用します。

IPアドレスやゲートウェイなどは、ご自身のネットワーク環境に合わせて変更してください。

static wiz_NetInfo g_net_info =
{
    .mac = {0x00, 0x08, 0xDC, 0x12, 0x34, 0x56}, // MAC address
    .ip = {192, 168, 0, 30},                     // IP address
    .sn = {255, 255, 255, 0},                    // Subnet Mask
    .gw = {192, 168, 0, 1},                      // Gateway
    .dns = {8, 8, 8, 8},                         // DNS server
    .dhcp = NETINFO_STATIC
};

ブロードキャストアドレスの設定

Magic Packetは通常、ブロードキャストで送信します。

例えば、

192.168.0.xxx

のネットワークなら、

192.168.0.255

がブロードキャストアドレスになります。

uint8_t dest_ip[4] =
{
    192, 168, 0, 255
};

起動対象PCのMACアドレス

起動したいPCのMACアドレスを設定します。

uint8_t pc_mac[6] =
{
    0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x9A, 0xBC
};

マジックパケット生成

102バイトのマジックパケットを生成する関数を作成します。

void make_magic_packet(uint8_t* buf, uint8_t mac[6])
{
    // 先頭6byteをFF
    for(int i=0;i<6;i++)
    {
        buf[i]=0xFF;
    }

    // MACを16回コピー
    for(int i=0;i<16;i++)
    {
        memcpy(buf + 6 + i*6, mac, 6);
    }
}

W6300の初期化

RP2040とW6300を初期化します。

stdio_init_all();
sleep_ms(3000);

wizchip_spi_initialize();
wizchip_cris_initialize();

wizchip_reset();
wizchip_initialize();
wizchip_check();

network_initialize(g_net_info);

UDPソケット作成

Wake-on-LANではUDPを利用します。

#define WOL_SOCKET 0
#define WOL_PORT 9

UDPソケットを開きます。

socket(WOL_SOCKET, Sn_MR_UDP, WOL_PORT, 0);

マジックパケットの送信

生成したマジックパケットをブロードキャストアドレスへ送信します。

uint8_t packet[102];

make_magic_packet(
    packet,
    pc_mac
);

sendto(
    WOL_SOCKET,
    packet,
    sizeof(packet),
    dest_ip,
    WOL_PORT
);

これで対象PCへマジックパケットが送信されます。

完成したコード

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#include "pico/stdlib.h"

#include "wizchip_conf.h"
#include "wizchip_spi.h"
#include "socket.h"

#define WOL_SOCKET 0
#define WOL_PORT 9

// W6300-EVB-Pico本体のネットワーク設定
static wiz_NetInfo g_net_info =
{
    .mac = {0x00, 0x08, 0xDC, 0x12, 0x34, 0x56}, // MAC address
    .ip = {192, 168, 0, 30},                     // IP address
    .sn = {255, 255, 255, 0},                    // Subnet Mask
    .gw = {192, 168, 0, 1},                      // Gateway
    .dns = {8, 8, 8, 8},                         // DNS server
    .dhcp = NETINFO_STATIC
};

// 起動したいPCのMACアドレス
uint8_t pc_mac[6]=
{
    0xA8, 0xA1, 0x59, 0x25, 0xF4, 0x08
};

// ブロードキャスト
uint8_t dest_ip[4]=
{
    192, 168, 0, 255
};

// マジックパケット生成関数
void make_magic_packet(uint8_t* buf)
{
    for(int i=0;i<6;i++) {
        buf[i]=0xff;
    }

    for(int i=0;i<16;i++)
    {
        memcpy(buf+6+i*6, pc_mac, 6);
    }
}

// メイン関数
int main()
{
    // 初期化処理
    stdio_init_all();
    sleep_ms(3000);
    
    wizchip_spi_initialize();
    wizchip_cris_initialize();
    
    wizchip_reset();
    wizchip_initialize();
    wizchip_check();
    
    network_initialize(g_net_info);

    // マジックパケット作成
    uint8_t packet[102];
    make_magic_packet(packet);

    // UDPソケット作成
    socket(
        WOL_SOCKET,
        Sn_MR_UDP,
        9,
        0
    );

    // マジックパケット送信
    sendto(
        WOL_SOCKET,
        packet,
        sizeof(packet),
        dest_ip,
        9
    );
}

動作確認

プログラムを実行し、対象のPCが起動すれば成功です。

Wiresharkを使用して、実際にマジックパケットが送信されているかも確認してみました。

キャプチャ結果を見ると、W6300-EVB-Picoから対象PCのMACアドレスを含むMagic Packetが正しく送信されていることが確認できます。

おわりに

マジックパケットは非常にシンプルな構造のため、WoLの実装自体はそれほど難しくありません。W6300-EVB-Picoでも、UDPソケットを作成して102バイトのMagic Packetを送信するだけで、PCをネットワーク経由で起動できます。

リモートサーバーの起動や自宅PCの遠隔操作など、さまざまな用途に活用できるので、ぜひ試してみてください。