Wdrożenie w oparciu o chip W5100 urządzenia do pracy w sieciach Ethernet. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Implementacja na bazie układu W5100 urządzenia do pracy w sieciach Ethernet. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery

Komentarze do artykułu

Obecnie zdalny dostęp do informacji, gromadzenie danych, zdalne sterowanie i monitoring w przemyśle, systemy bezpieczeństwa, telefonia IP i usługi komunikacji wideo są szeroko rozwinięte w życiu codziennym i biznesowym. Wszystko to staje się integralną częścią współczesnego życia.

Obowiązkowym elementem takich systemów są kanały komunikacyjne, a linie przewodowe pozostają podstawą budowy sieci komputerowych i telekomunikacyjnych. Główną technologią wykorzystywaną w sieciach LAN jest Ethernet.

Najpopularniejszym stosem protokołów w sieciach Ethernet jest TCP/IP. Ich struktura okazała się skuteczna w transmisji heterogenicznych informacji, jest optymalna dla szybkich sieci lokalnych z ruchem multimedialnym. To właśnie te protokoły stanowiły podstawę Internetu. Można je realizować na kilka sposobów.

Pierwszym sposobem jest oprogramowanie. Ale po drodze jest wiele trudności. Tworzenie stosu protokołów oprogramowania lub nawet przenoszenie istniejących, swobodnie dystrybuowanych w stosach kodu źródłowego (takich jak IwlP, ulP) jest dość złożonym i czasochłonnym zadaniem. Stos wymaga systemu operacyjnego, którego dostosowanie do konkretnego mikrokontrolera może zająć dużo czasu. Ponadto prawie wszystkie systemy operacyjne (z wyjątkiem kilku klonów Linuksa) nie są rozpowszechniane za darmo. Implementacja oprogramowania protokołów intensywnie wykorzystuje zasoby systemu operacyjnego, procesora i pamięci, co negatywnie wpływa na wydajność systemu jako całości.

Aby uchronić mikrokontroler przed wykonywaniem procedur przesyłania danych przez kanał komunikacyjny i znacznie skrócić czas rozwoju, umożliwia druga metoda - sprzętowa implementacja części protokołów z wykorzystaniem specjalistycznego LSI. W artykule zostanie opisana praktyczna implementacja systemu przeznaczonego do pracy w sieciach Ethernet z wykorzystaniem standardowych protokołów, zbudowanego na mikrokontrolerze i specjalizowanym LSI firmy WIZnet, który sprzętowo implementuje stos protokołów TCP/IP.

Używany mikrokontroler AT91SAM9261 z rdzeniem procesora ARM9. Na jego wybór wpłynęła obecność szeregu niezbędnych funkcji peryferyjnych. Możliwe jest jednak zastosowanie prawie każdego innego mikrokontrolera, w tym znacznie mniej wydajnego, choć może to być okupione spadkiem kursu walut.

Do sprzętowej implementacji protokołów TCP/IP używany jest układ W5100, który ma następujące możliwości::

- sprzętowa implementacja protokołów TCP, UDR ICMR IPv4 ARR IGMR PPPoE, Ethernet;
- wbudowany konwerter warstwy fizycznej 10BaseT/100BaseTX Ethernet;
- automatyczne wykrywanie trybów pracy full duplex, half duplex, 10 lub 100 Mbit/s;
- trzy sposoby podłączenia do mikrokontrolera. Bezpośrednie, pośrednie, SPI;
- obsługa połączeń ADSL z wykorzystaniem protokołu PPPoE;
- możliwość jednoczesnej pracy z czterema połączeniami, z których każde jest skonfigurowane do pracy w trybie klienta lub serwera;
- 16 KB pamięci wewnętrznej przeznaczonej na bufory odbiorcze i nadawcze.

Podstawą układu systemu była dostępna płytka rozwojowa AT91SAM9261-EK. Na płytce zamontowano moduł WIZ810MJ, zawierający układ W5100 z niezbędnym „orurowaniem” oraz zespół RJ113BZ – złącze RJ-45 z wbudowanymi transformatorami izolującymi galwanicznie i elementami dopasowującymi. Do podłączenia urządzenia sterującego (mikrokontrolera) moduł wyposażony jest w dwa złącza PBD2-28 pin.

Cała dokumentacja niezbędna do pracy z chipem W5100 i modułem WIZ810MJ dostępna jest na oficjalnej stronie firmy WIZnet: wiznet.co.kr. Dostępny jest także kod źródłowy sterownika w języku C, który implementuje funkcje wysokiego poziomu do pracy z gniazdami W5100, a także przewodnik dotyczący przenoszenia sterownika. Pragnę zaznaczyć, że cała dokumentacja napisana jest w bardzo zrozumiałej formie, dlatego zrozumienie podłączenia i programowania W5100 nie będzie trudne. Dokumentację mikrokontrolera AT91SAM9261 można znaleźć na stronie 91.com

Schemat podłączenia modułu WIZ810MJ do mikrokontrolera AT91SAM9261 do pracy w trybie Direct przedstawiono na rysunku. W nawiasach podano numery wyprowadzeń mikrokontrolera.

Wdrożenie w oparciu o chip W5100 urządzenia do pracy w sieciach Ethernet

Linie DO-D7 tworzą magistralę danych, linie AO-A14 tworzą magistralę adresową. Sygnał NRD - odczyt z pamięci, sygnał NWE - zapis do pamięci. Sygnał RESET resetujący układ W5100 może być wysłany z dowolnej wolnej linii portu mikrokontrolera. Zastosowano linię RBO.

Mikrokontroler AT91SAM9261 zapewnia możliwość podłączenia do ośmiu urządzeń, z którymi wymiana danych odbywa się jak w przypadku pamięci zewnętrznej. Dla każdego z nich w przestrzeni pamięci mikrokontrolera przydzielany jest obszar i generowany jest jego własny sygnał wyboru urządzenia (CS). W tym przypadku zaangażowany jest sygnał CS6 (funkcja alternatywna linii PCO).

Aby szybko zareagować na zmianę stanu mikroukładu W5100, konieczne jest zastosowanie sygnału INT do mikrokontrolera i skonfigurowanie linii portu, do której jest on stosowany do generowania żądań przerwań przy spadającej różnicy poziomów. Program obsługi przerwań programowych musi analizować zawartość rejestru Sn_IR w układzie W5100. W tym przypadku wejściem żądania przerwania z W5100 jest linia PC2.

Poniżej opisano kroki wymagane do skonfigurowania mikrokontrolera i układu W5100 do pracy w sieci Ethernet. Fragmenty programu są napisane w C i mogą być używane praktycznie bez zmian dla dowolnych mikrokontrolerów Atmel ARM.
Sterownik do „pobrania” ze strony WIZnet składa się z plików w5100.c, socket.c, types.h, w5100.h, socket.h. Te pliki muszą być zawarte w projekcie. Oryginalna wersja sterownika przeznaczona jest do pracy w mikrokontrolerze ATmega128, ale bardzo łatwo można go przystosować do niemal każdego innego mikrokontrolera, zastępując zaledwie kilka linii programu.

Przede wszystkim musimy dokonać pewnych zmian w pliku types.h.

Wymiana sznurka

#zdefiniuj _DEF_IINCHIP_MAP_BASE_ 0x8000
na
#def i ne _DEF_IINCHIP_MAP_BASE_ 0x70000000
ustawić adres, z którego będą dostępne rejestry i bufory układu W5100 (od adresu 0x70000000 w przestrzeni pamięci mikrokontrolera zaczyna się obszar odpowiadający sygnałowi CS6). Następnie musisz skomentować linię
#włączać
i zapisz zmodyfikowany plik types.h.
Otwórz plik W5100.C. Tutaj powinieneś skomentować linię
#włączać
i dodaj po nim linię
#włączać

Następnie musisz zmienić 16-bitowe wskaźniki na bufory odbioru i transmisji na 32-bitowe.

Aby to zrobić, w liniach

statyczny uintl6
SBUFBASEDDRESS[MAX_SOCK_NUM]; /**< Tx
adres bazowy bufora na każdy kanał */
и
statyczny uintl6
ADRES SBUFBASE[MAX_SOCK_NUM]; /**< Bazowy adres bufora Tx dla każdego kanału */
(przesunięcia warunkowe) zastąpimy deskryptory typu zmiennej uint16 na uint32.

W dalszej części tekstu programu wszystkie 16-bitowe adresy przekazane jako parametry funkcji zastępujemy adresami 32-bitowymi. Po dokonaniu tych zamienników możesz zapisać plik i korzystać z funkcji wysokiego poziomu sterownika w programie głównym.

Pozostaje tylko zainicjować SMC (Static Memory Controller) mikrokontrolera, aby wygenerować sygnał CS6 (tabela 1) i wprowadzić żądane wartości do rejestrów układu W5100 (tabela 2).

Teraz, po dokonaniu wszystkich niezbędnych ustawień, system jest gotowy do pracy na dowolnym protokole obsługiwanym przez układ W5100.

Na przykład w tabeli. 3 przedstawia możliwą procedurę odbioru wiadomości w trybie „serwer” oraz w tabeli. 4 - procedura transferu w trybie „klient”.

Najważniejszą wadą układu W5100 jest brak wbudowanej możliwości fragmentacji pakietów. Dlatego przy przesyłaniu dużej ilości informacji ich rozbiciem na pakiety będzie musiał zająć się program mikrokontrolera. Zapobiega to również wykorzystywaniu chipa jako routera. Niemniej jednak chip W5100, ze względu na niski koszt i dostępność kodów źródłowych sterowników, może być rekomendowany do łączenia układów mikrokontrolerowych do sieci Ethernet przy użyciu standardowych protokołów TCP/IP.

Autor: K. Snegov, R. Shishko, Woroneż; Publikacja: radioradar.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Komputery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Monitor do gier MSI G322CQP wklęsły WQHD 29.08.2022

MSI rozszerzyło swoją rodzinę monitorów do gier o G322CQP, wyposażony w technologie Night Vision, Anti-Flicker i Less Blue Light, aby zmniejszyć zmęczenie oczu podczas godzin grania.

Nowość wykonana jest na wklęsłej matrycy VA o przekątnej 31,5 cala i promieniu krzywizny 1000R. Panel odpowiada formatowi WQHD, czyli ma rozdzielczość 2560 x 1440 pikseli. Jasność wynosi 250 cd/m2, współczynnik kontrastu 2500:1, dynamiczny współczynnik kontrastu 100 000 000:1. Kąty widzenia w poziomie iw pionie sięgają 178 stopni.

Deklarowane pokrycie przestrzeni kolorów Adobe RGB, DCI-P3 i sRGB wynosi odpowiednio 89,8%, 91,6% i 115,4%. Panel jest w stanie odtworzyć 1,07 miliarda kolorów. Ekran posiada powłokę antyrefleksyjną.

System Night Vision poprawia widoczność ciemnych obszarów obrazu, co daje przewagę nad rywalami w przestrzeni wirtualnej. Za poprawę płynności obrazu odpowiadają narzędzia AMD FreeSync Premium. Czas odpowiedzi MPRT wynosi 1ms, częstotliwość odświeżania 170Hz.

Sprzęt zawiera dwa interfejsy HDMI 2.0b, złącze DP 1.2a i gniazdo audio 3,5 mm. Stojak umożliwia regulację kąta nachylenia ekranu w zakresie 25 stopni oraz wysokości w zakresie 100 mm.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Inteligentna tkanina zapewnia ciepło i chłód

▪ dwutlenek węgla z wilgotnego powietrza

▪ Generator wysokiego napięcia w kosmosie

▪ Telefon w godzinach

▪ 20-rdzeniowy procesor Apple M1 Ultra

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Notatki z wykładów, ściągawki. Wybór artykułu

▪ artykuł Nie bydło, nie drzewo, nie niewolnik, ale człowiek! Popularne wyrażenie

▪ artykuł Czy z pajęczyn można zrobić ubrania? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Ślusarz do obsługi i naprawy podziemnych gazociągów. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Wysokoliniowy modulator amplitudy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Filtr telegraficzny do odbiornika. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn