W5500 подключение к arduino

W5500 подключение к arduino

Рассмотрим управление устройствами на расстоянии на базе Arduino Ethernet Shield, какие бывают, преимущества и недостатки.

Веб-сервер на Ардуино

Как уже понятно, для связи Ардуино по LAN сети нужна специальная плата расширения.

Так выглядит шилд Ethernet Shield w5100:

Работа с этим сетевым шилдом проще всего осуществляется с платы Arduino UNO R3. Безусловно, вы можете использовать её и с другими платами, на фото изображено подключение на примере самой распространённой версии. При использовании с другими вариантами, например, Nano нужно соединить соответствующие выводы на плате и шилде с помощью перемычек.

Ардуино выступает в роли сервера, поэтому нужно обеспечить подключение к сети, для этого используется Ethernet кабель. Сразу стоит отметить, что при подключении витой пары, кабеля RJ-45, непосредственно к плате, а не через роутер, вы должны использовать вариант обжимки «Crossover».

Работает плата расширения на скоростях 10 или 100 мбит/с, при работе на высшей скорости вы можете видеть уведомление – об этом сигнализирует светодиод «100M». Он расположен ниже сетевого разъёма.

На шилде расположен слот для SD-карты – вы можете получить доступ к данным через сеть. Таким образом, вы получите домашнее облако на Arduino.

С картой памяти микроконтроллер работает по той же SPI шине, что и с шилдом. Определите, какие выводы на вашей плате работают с этим интерфейсом, и не забудьте о том, что их нельзя задействовать при разработке вашей умной системы. Например, для платы Arduino Mega выводы: 50, 51, 52, а для Duemilanove: 12, 12, 13.

Модуль может вызывать прерывания в Ардуино. Это нужно для уведомления микроконтроллера о разного рода событиях, что очень полезно.

Миниатюрные системы для сетевого доступа и беспроводной доступ по GSM

Шилд W5100 довольно громоздкий, и в связке с миниатюрными pro mini и nano выглядит нелепо, да и далеко не всегда нужна на шилде карта памяти.

Вы можете обратить свое внимание на модель arduino Ethernet модуля W5500, тоже на базе чипа WIZnet, как и предыдущий вариант.

Связь с микроконтроллером осуществляется по тому же SPI интерфейсу, а сам чип построен на Cortex M0. Чип W5500 меньше греется и имеет большую мощность, нежели у W5100 (значительно сильнее грелся).

В отличие от младших чипов, добавлен режим параллельной 8 битной шины. Но и ток потребления 160 мА при работе на полной скорости – 100 м/бит.

Другой вариант миниатюрного шилда – это arduino enc28j60. Главное его преимущество – это то, что он дешевле в 2-3 раза, чем W5500, например.

Я сделал акцент на том, что это главное преимущество, потому что в целом, если есть возможность, лучше использовать W5500, т. к. на них в сети больше информации по работе и настройке, а также есть различные проекты.

28J60 отлично подойдёт для интернета, для простейших мелких задач, типа Ethernet термометра. Микросхема произведена компанией Microchip, работает по тому же SPI интерфейсу, что и предыдущие. Библиотеки для работы с ней отлично подходят для Ардуино на 168/328 ATmega, в их числе Uno, Nano, Pro Mini. Для Mega нужно правильно назначить пины.

Но еще более интересный вопрос – это беспроводная связь с Ардуино. Это стало возможно благодаря GSM модулям, а с помощью w5500 вы можете осуществлять связь только по сети. В шилд или модуль для Ардуино вставляешь sim-карту, и вы можете управлять своей автоматизацией с помощью SMS или вызова.

Рассмотрим модуль Neoway M590E, рассчитанный на два диапазона (900/1800 мГц) – голосовую связь он не поддерживает. Работает в сети GPRS с максимальной скоростью в 48 кбит/с, способен принимать и передавать SMS сообщения. Модуль стоит около 1-2х долларов. Для своей цены он более чем универсален.

Этого набора функций достаточно как для мониторинга чего-либо, так и для управления умным домом на расстоянии, но о сферах применения будет расписано позже.

Питание M590E может осуществляться от li-ion аккумулятора или любого другого источника на 3,3 — 4,8 В с током порядка 1 ампера (номинальным 0.6 А).

Сфера применения и проекты с сетевыми шилдами

Ардуино – одна из самых дешевых основ для проекта умного дома. Кроме домашнего облака и доступа к файлам можно реализовать удаленное управление исполнительными механизмами любых типов.

К таким проектам можно отнести и другую автоматизацию, например, управление поливом, освещением и проветриванием в теплице.

Одно дело, когда вы находитесь в непосредственной близости к управляемой системе, но что делать, если ваша теплица находится на участке загородного дома?

Если есть интернет связь за городом – Ethernet технологии придут на помощь, на фото ниже вы видите окно HTML страницы, находящейся на сервере на базе W5500.

В таком виде представлено управление группой из 4-х реле с отслеживанием их активности, по нажатию кнопки refresh.

А подключается всё по такой схеме:

Это на примере модуля w5500. Схема не сложная, но функциональная – вы можете сделать вот такую мульти задачную реле-станцию.

Только использовать вместо MEGA младшие платы Ардуино.

Что касается мобильной передачи данных, то M590E предназначен для так называемых M2M приложений.

С Ардуино он может взаимодействовать и передавать как сообщения от неё в виде SMS, так и команды к микроконтроллеру после принятия сообщения от вас. Команды очень просты, например:

Читайте также:  Как утилизировать кости в детском саду

AT+CMGS="+79123456789";

Команда выше отправит СМС на указанный номер, точка с запятой обязательны.

Это незаменимо в проектировании охранных комплексов и устройств.

В современном мире нельзя недооценивать важность устройств автоматического управления домом, различными бытовыми сферами и охраной вашего имущества. Связь с окружающим миром нужна для наглядности в плане контроля и слежения за состоянием всех узлов вашей системы.

Модули Arduino Ethernet и GSM помогут добиться этого, а в комбинации представляют собой практически бесперебойную систему удаленного управления и контроля. Комбинировать разные способы передачи информации, безусловно, нужно для повышения надежности связи и универсальности всей конструкции.

Возможен безналичный расчёт для юридических лиц при оформлении заказа

С этим товаром берут

Общие сведения

Сетевой модуль W5500 TCP/IP (Ethernet) — позволяет осуществить удалённое подключение Вашего устройства к сети Ethernet, а следовательно и к сети интернет (при наличии подключения).

Характеристики

  • Напряжение питания: 3,3 или 5 В постоянного тока.
  • Ток потребляемый модулем: до 185 мА (при Vcc = 3 В).
  • Интерфейс: SPI (MODE 3).
  • Количество независимых сетевых подключений: до 8.
  • Сетевые протоколы: TCP/IP: TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMP, PPPoE.
  • Сетевые интерфейсы: 10BaseT/100BaseTX Ethernet PHY embedded.
  • Размер внутреннего буфера TX/RX: 32 кБайт.
  • Светодиодная индикация режимов работы: (Full/Half duplex, Link, Speed, Active).
  • Рабочая температура 0. 70 °C.
  • Габариты: 60×30 мм.

Подключение

Для удобства подключения к Arduino воспользуйтесь Trema Shield, Trema Power Shield, Motor Shield или Trema Set Shield.

Модуль подключается к Arduino по аппаратной шине SPI.

    Назначение и подключение выводов модуля:

  • 5V — вывод питания 5 В.
  • 3.3V — вывод питания 3,3 В.
  • GND — общий вывод питания.
  • MISO — линия данных, подключается к 12 выводу Arduino UNO, Nano, ProMini, или к 50 выводу Arduino Mega.
  • MOSI — линия данных, подключается к 11 выводу Arduino UNO, Nano, ProMini, или к 51 выводу Arduino Mega.
  • SCLK — линия тактирования, подключается к 13 выводу Arduino UNO, Nano, ProMini, или к 52 выводу Arduino Mega.
  • SCS — линия выбора устройства, подключается к любому выводу Arduino, но по умолчанию используется аппаратный вывод 10 для Arduino UNO, Nano, ProMini, или вывод 53 для Arduino Mega.
  • RST, INT и NC — не используются

Питание

Модуль может быть запитан как от напряжения 3,3 В, так и от напряжения 5 В.

  • Если модуль запитывается от 3,3 В, то напряжение питания подаётся на выводы 3.3V и GND, вывод 5V не используется.
  • Если модуль запитывается от 5 В, то напряжение питания подаётся на выводы 5V и GND, вывод 3.3V не используется.

Подробнее о модуле

Сетевой модуль W5500 является Ethernet-контроллером на базе чипа W5500 от корейской компании WIZnet, он является более новой моделью своего предшественника W5100. Так же на модуле установлены обвязка чипа, стабилизатор на 3,3 В и разъём RJ45 с согласующим трансформатором. Используя данный модуль Вы сможете передавать данные как по локальной сети, так и по сети интернет. Модуль может быть запитан как от напряжения 3,3 В, так и от напряжения 5 В. Логические уровни на информационных выводах 3,3 В, но они толерантны к уровням 5 В, значит Вы можете подключать его к Arduino работающим как от 3,3 В, так и от 5 В.

Для работы с модулем предлагаем воспользоваться библиотекой Ethernet2, синтаксис обращения к функциям и методам которой аналогичен библиотеке Ethernet.

О том как работать с менеджером библиотек написано в разделе «Поиск библиотек» на странице Wiki — Установка библиотек в Arduino IDE .

Для проверки модуля установите библиотеку Ethernet2, подключите модуль к сети и к Arduino. Откройте скетч «WebServer» из меню Arduino IDE: Файл>Примеры>Ethernet2>WebServer. Если требуется, измените в 26 строке скетча, IP адрес для Вашей сети, загрузите скетч, откройте монитор последовательного порта и любой браузер.

Предисловие

Здравствуй уважаемый читатель, если ты набрел на эту статью, то скорее всего тебя интересует вопрос организации связи устройства на базе Ардуино со Всемирной сетью. В данной статье подробно рассматриваются вопросы настройки устройства на базе Ардуино в качестве клиента и сервера, генерирование HTML-страницы, основные способы обработки POST и GET запросов средствами Ардуино и многое другое.

Доступ к Интернету – очень сложная тема, можно написать целые тома книг о лучшем способе подключения Ардуино к Интернету. В этой статье мы рассмотрим использование платы расширения Arduino Ethernet Shield для создания веб-страницы и отправки данных в Сеть. Объяснить в одной статье, как работает Всемирная паутина, – слишком амбициозная затея, поэтому я ограничусь лишь описанием технологий, с которыми вам в процессе работы придется сталкиваться.

Введение

С долей иронии вспоминаю свои первые попытки поднять сервер на Ардуино, изнурительное блуждание по Всемирной паутине с целью найти пример обработки GET и POST данных, к сожалению, на тот момент до многих вещей приходилось доходить методом проб и ошибок. Данная статья должна избавить вас от типичных ошибок, с которыми сталкиваются разработчики при работе в сети с помощью Aрдуино. Статья рассчитана в первую очередь на новичков, однако и бывалые разработчики найдут в ней много интересного.

Все листинги программ, приведенные в данной статье, написаны для Arduino UNO R3 и Ethernet Shield 2.

Пользователи, которые имели дело с Ардуино уно, знают, что сама по себе плата работать с сетью не может, так как на ней попросту отсутствуют аппаратные для этого средства, однако, благодаря модульной структуре платформы, мы можем использовать дополнительные платы расширения возможностей. Одной из таких плат является Ethenet Shield 2, позволяющая выступать Ардуино в виде полноценного сетевого устройства: общаться с аналогичными устройствами, с персональными компьютерами, принтерами и тд. Как сказано в даташите, плата построена на чипе Wiznet W5500 и поддерживает протоколы TCP/UDP и до восьми открытых соединений. Забегая вперед, скажу, если в вашем проекте планируется, что устройство должно обрабатывать запросы от нескольких хостов одновременно, то можете сразу забыть про Ардуино. Для этого данная платформа никак не подходит, и лучшим вариантом будет использовать платформу, специально созданную для этих целей и имеющую достаточно ресурсов.

Читайте также:  Какие дымоходы лучше вертикальные или горизонтальные

Для работы с данной платой никаких сторонних библиотек устанавливать не нужно, т.к. необходимая библиотека уже содержится в ArduinoIDE. Данная библиотека позволяет использовать Ардуино как в качестве клиента, так и в качестве сервера.

Отходя от темы Ардуино, скажу, что в большинстве случаев одни устройства в сети выступают в качестве клиентов, другие – в качестве серверов, иные варианты нас попросту не интересуют. Взаимодействие между сервером и клиентом осуществляется с помощью HTTP-запросов. Клиентское приложение формирует запрос и отправляет его на сервер, после чего серверное программное обеспечение обрабатывает данный запрос, формирует ответ и передаёт его обратно клиенту. После этого клиентское приложение может продолжить отправлять другие запросы, которые будут обработаны аналогичным образом.

Рассмотрим такой пример, в один из прекрасных дней вам захотелось почитать что-нибудь интересное на сайте хабр. Для этого вы открываете браузер и набираете в адресной строке habrahabr.ru. После чего ваш браузер посылает запрос на то, чтобы сервер сайта Хабрахабр предоставил вам HTML-страницу. Сразу хочу заметить, что сам по себе сервер никому и никогда ничто не отправит, его для этого должен попросить клиент (браузер). Самый простой запрос, который можно будет отправить, будет иметь следующий вид:

И примерно такой мы получим ответ, когда сервер обработает наш запрос:

На данном этапе я не буду пояснять значение всех этих строк в запросе и ответе, о них мы поговорим позднее. Вы лишь должны понять, что для того, чтобы Арудино могло общаться с различными сетевыми устройствами, нам нужно будет посылать такие же запросы, и обрабатывать похожие ответы, и так как ресурсы Ардуино весьма ограниченные, то мы будем учиться правильно парсить ответ, не учитывая при этом все лишние для нас данные.

Ардуино в режиме клиента

В режиме клиента Ардуино организует соединение с удаленным сервером, на который с заданной периодичностью посылаются пакеты с данными. Данные можно отправлять как со стороны компьютера, подключенного к Ардуино, так и со стороны микроконтроллера.

Как было сказано ранее, библиотека Ethernet позволяет использовать Арудино в качестве клиента, для этого в ней есть специальный класс Client, который дает нам доступ к нескольким функциям, а именно:

Прежде чем приступить к непосредственному программированию, хотелось бы пару слов сказать об IP-адресах. Определение «IP – маршрутизируемый протокол сетевого уровня стека …», на мой взгляд, довольно трудное для восприятия человеку, не имеющего опыта работы с ним. Проводя аналогию, можно сказать, что IP – это своеобразный адрес в сети, такой же как почтовый индекс или телефонный номер. Как мы с вами знаем, одинаковых почтовых индексов и телефонных номеров не существует, это же распространяется и на IP-адреса. Сетевые адреса имеют все устройства, подключенные к сети. Как и за телефонные номера (ресурс нумерации), за IP-адреса тоже приходится платить (прим. В большинстве случаев нам предоставляется временный IP-адрес, плата за который не взимается).

Если вы используете домашний роутер, то с большой вероятностью, диапазон ваших IP-адресов равен 192.168.0.N, где N может быть от 1 до 254. Помимо этого, стоит знать также маску подсети, чтобы точно можно было определить, находится рассматриваемый нами IP-адрес в данной сети или нет. Понимаю, что довольно трудно понять суть вещей, о которых не имеешь представления. По большей части нам эти знания и не понадобятся, а тем, кто желает узнать больше об IP и сабнетинге, стоит почитать пару статей на хабре.

Узнать сетевые параметры вы можете через командную строку, введя в нее команду ipconfig. Все эти данные нужны для того, чтобы выбрать свободный ip-адрес для Arduino. Мой вам совет, задайте IP-адрес Ардуино в диапазоне от 192.168.0.100-192.168.0.200, при маске подсети 255.255.255.0. Сильно не пугайтесь выше изложенной информации, так как на практике я еще ни разу не сталкивался с тем, чтобы в домашней сети какие-либо устройства не могли поделить между собой IP-адрес.

Теперь, когда мы разобрались, что такое IP-адрес, переходим непосредственно программированию. В данном разделе мы создадим простой HTTP-запрос и отправим его на сервер сайта www.timeapi.org (онлайн время) с целью получить точное время по Гринвичу. Полученный ответ мы выведем через serial-порт на экран нашего компьютера.

Загрузим в память Ардуино следующий скетч:

Открыв функцию мониторинга порта, мы увидим, что сервер прислал нам следующий ответ:

Как мы видим, ответ содержит множество параметров (заголовков), однако интересовать нас будет лишь первая строка, и то, что содержится после двух переносов строк, (прим. Два переноса используются для разграничения заголовков и тела ответа, заголовок Content-Length показывает размер тела ответа в байтах) по существу это и есть те данные, ради которых мы отправляли запрос серверу.

Читайте также:  Вес пустого баллона из под фреона

В первой строке HTTP/1.1 говорит нам о том, что используется протокол HTTP версии 1.1, второй элемент – 200 OK – это код состояния запроса, в нашем случае он означает, что запрос прошел успешно. Самые распространенные ответы, помимо 200 OK, – это 404 (не найдено) и 400 («плохой» или неправильный запрос).

Теперь вернемся к скетчу и разберем все более подробно. Первое что мы делаем, это подключаем необходимы библиотеки, а именно Ethernet.h и SPI.h (Ардуино уно взаимодействует с платой расширения по шине SPI, объединяющей в себе выводы 11, 12 и 13). Далее мы задаем MAC и IP-адреса, а также указываем IP-адрес или доменное имя ресурса, к серверу которого мы будем посылать запрос.

В методе setup функцией Ethernet.begin(mac, ip) мы запускаем нашу плату, и проверяем, если соединение с сервером установлено, то отправляем наш запрос. Не забываем прописывать пустую строку после запроса.

В методе loop мы функцией client.available() проверяем количество непрочитанных байт (т.е. количество байт, принятых клиентом от удаленного сервера, с которым установлено соединение), и если таковые имеются, то записываем их в переменную c.

Как только мы считаем последний байт, соединение будет считаться потерянным (прерванным). Следует обратить внимание на то, что клиент считается подключённым, если подключение уже закрыто, но остались несчитанные данные.

Напоследок хочется добавить, что режим клиента для Ардуино наиболее подходящий, так как он позволяет отправлять данные с различных датчиков на сервер, обрабатывать его ответ и при этом задействовать минимальное количество ресурсов платы.

Ардуино в режиме сервера

В данном режиме Ардуино создает сервер, ожидающий входящие соединения через указанный порт, чаще всего это 80 порт. В предыдущем разделе мы отправляли запрос удаленному серверу, чтобы он предоставил нам html-страницу. В этом разделе мы рассмотрим данный пример уже с другой стороны, в качестве клиента будет выступать наш ПК, а в качестве сервера Ардуино. Мы отправим запрос к Арудино, и после того, как он его обработает, сгенерирует для нас HTML-страницу.

Класс Server библиотеки Ethernet.h предоставляет нам доступ к следующим функциям:

Прежде чем переходить к непосредственному программированию, я расскажу вам о структуре HTML-страницы. Сам по себе HTML является стандартным языком разметки документов во Всемирной паутине. Для веб-разработчиков правилом хорошего тона является разграничение кода и оформления, т.е. чтобы код HTML был свободен от элементов оформления вроде установки цвета, размера шрифта и других параметров. В идеале, веб-страница должна содержать только теги логического форматирования, а вид элементов задаётся через стили. Другими словами, это означает, что язык программирования отвечает за все вычисления, HTML за то, что должно находиться на странице, а CSS как это содержимое (контент) должно выглядеть.

Чем больше тегов и селекторов мы будем использовать в HTML и CSS соответственно, тем больше ресурсов будет затрачено платой на генерацию страницы, особенно сильно это отразится на оперативной памяти, так как все строковые значения хранятся в ней. В связи с чем, использование CSS в составе скетча Ардуино практически невозможно. В своих проектах я загружал CSS-стили с удаленного сервера, предварительно подключив их в шапке страницы.

Если открыть любую веб-страницу, то она будет содержать в себе типичные элементы, которые не меняются от вида и направленности сайта. Ниже представлен HTML-код простой страницы, содержащей в себе основные тэги.

Теперь давайте подробно разберем каждую строку нашего HTML кода. Элемент предназначен для указания типа текущего документа – DTD (document type definition, описание типа документа). Это необходимо, чтобы браузер понимал, как следует интерпретировать текущую веб-страницу, ведь HTML существует в нескольких версиях, кроме того, имеется XHTML (EXtensible Hyper Text Markup Language, расширенный язык разметки гипертекста), похожий на HTML, но различающийся с ним по синтаксису. Чтобы браузер «не путался» и понимал, согласно какому стандарту отображать веб-страницу и необходимо в первой строке кода задавать . Существует несколько видов , они различаются в зависимости от версии HTML, на которую ориентированы. В нашем случае мы использовали HTML версии 5, самая актуальная версия на момент написания статьи.

Тег определяет начало HTML-файла, внутри него хранится заголовок ( ) и тело документа ( ).Заголовок документа, как еще называют блок , может содержать текст и теги, но содержимое этого раздела не показывается напрямую на странице, за исключением контейнера .Тег является универсальным и добавляет целый класс возможностей, в частности, с помощью метатегов, как обобщенно называют этот тег, можно изменять кодировку страницы, добавлять ключевые слова, описание документа и многое другое. Тег определяет заголовок веб-страницы. В операционной системе Windows текст заголовка отображается в левом верхнем углу окна браузера. Обязательно следует добавлять закрывающий тег , чтобы показать, что блок заголовка документа завершен.Тело документа предназначено для размещения тегов и содержательной части веб-страницы.Тег

определяет абзац (параграф) текста. Если закрывающего тега нет, считается, что конец абзаца совпадает с началом следующего блочного элемента.Тег

является блочным элементом, поэтому текст всегда начинается с новой строки, абзацы идущие друг за другом разделяются между собой отбивкой (так называется пустое пространство между ними). Следует добавить закрывающий тег

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector