Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2009 №4

Новые компоненты для Embedded Internet и решения на их основе

Мамаева Татьяна


Благодаря высокой скорости технологического прогресса в области сбора и передачи данных средствами Ethernet, существенно расширился спектр задач, возлагаемых на разработчиков Embedded Internet приложений. К ним относятся удаленный доступ к информации в быту и деловой жизни, удаленный мониторинг в промышленности (счетчики, камеры, термостаты), системы пожарной сигнализации и охранные системы, телекоммуникации, IP-телефония, видеоконференции, интерактивное телевидение, мобильные медиаплееры и др.

Для решения этих и других задач компания WIZnet, много лет специализирующаяся на разработке различных Ethernet-устройств, предлагает серию сетевых контроллеров, аппаратно реализующих стек протоколов TCP/IP. Кристаллы W3100A-LF, W3150A+, W5100, W5300 используются во встраиваемых системах с Ethernet-интерфейсом и выполняют рутинную работу по подготовке данных к передаче по сети. В настоящей статье выборочно представлены новинки продукции WIZnet за последний год. Это скоростной сетевой контроллер W5300 и готовые решения на его основе — мезонинные модули WIZ200Web, WIZ830MJ и оценочный комплект W5300E01-ARM.

Сетевой контроллер W5300

Микросхема W5300 (рис. 1) была выпущена компанией WIZnet летом 2008 года.



Рис. 1. Ethernet-контроллер W5300

Она представляет собой однокристальный Ethernet-контроллер с модулем PHY на кристалле. Аппаратная реализация стека протоколов TCP/IP позволяет получить скорость передачи данных свыше 50 Мбит/с на уровне приложения. W5300 является дальнейшим развитием популярного кристалла W5100 и обладает всеми его базовыми функциями [1]:

  • аппаратная поддержка стека протоколов TCP/IP: TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMP;
  • аппаратная реализация физического уровня сети для 10BaseT/100BaseTX Ethernet;
  • аппаратная поддержка протокола PPPoE (Point-to-point Protocol over Ethernet) с PAP/ CHAP протоколами аутентификации;
  • автоопределение режима работы (Full-duplex/ Half-duplex и 10/100 Мбит/c);
  • распознавание полярности подключения кабеля Auto-MDI/MDIX;
  • поддержка шести индикаторных светодиодов (TX, RX, Full/Half duplex, Collision, Link, Speed);
  • напряжение питания 3,3 В; линии ввода/вывода совместимы с сигналами 5,0 В;
  • 0,18-мкм CMOS-технология;
  • соответствие стандарту RoHS.

Основное отличие W5300 от W5100 состоит в разрядности шины данных (таблица). Новый сетевой контроллер поддерживает как 8-разрядную, так и 16-разрядную шины данных. Управляющие регистры W5300 также имеют разрядность 16 бит.

Таблица. Различия кристаллов W5300 иW5100

Параметр W5300 W5100
Тип корпуса 100LQFP 80LQFP
Шина адреса, бит 10 15
Шина данных, бит 16/8 8
Интерфейс подключения
к микроконтроллеру
Direct/Indirect Direct/Indirect,
SPI
Доступ к памяти Косвенная адресация
через Sn_TX_FIFOR/
Sn_RX_FIFOR
регистры
Прямая
адресация
Объем статической
памяти для буферов
данных TX/RX
Конфигурируемая
128 кбайт
Фиксированный
размер 16 кбайт
Скорость обработки
данных, Мбит/c
Свыше 50 25
Количество одновременно
поддерживаемых
независимых соединений
8 4
Встроенная система
тактирования
Модуль PLL
на частоту 150 МГц
нет
Регулятор напряжения Встроенный 1,8 В нет

Структурная схема нового сетевого контроллера приведена на рис. 2. Кристалл W5300, так же как и W5100, cодержит все необходимые элементы для выполнения работы по аппаратному обслуживанию стека протоколов TCP/IP, включая физический уровень.



Рис. 2. Структурная схема W5300

Другим направлением, не менее успешно развиваемым компанией, является производство мезонинных модулей и отладочных комплектов, выполненных на основе сетевых контроллеров W3100A-LF, W3150A+, W5100 и W5300. Возможности таких готовых решений позволяют значительно сократить время создания законченных Embedded Internet систем или их прототипов, эффективнее проводить разработку и отладку аппаратного и программного обеспечения. С подробной информацией о доступных отладочных средствах, конфигурационных программах, Firmware и других данных можно ознакомиться на сайте производителя [3]. В этой статье представлены только новые мезонинные модули и отладочные средства, анонсированные компанией WIZnet в 2008–2009 годах.

Мезонинный модуль WIZ200Web

Сетевой мезонинный модуль WIZ200Web (рис. 3) с функциями HTTP-сервера был выпущен компанией WIZnet в январе 2009 года.



Рис. 3. Мезонинный модуль WIZ200Web

Он позволяет организовать удаленные процессы измерения и контроля для встраиваемых устройств посредством сети на основе Ethernet и стека протоколов TCP/IP. Модуль построен на базе высокоскоростного Ethernet-контроллера W5300 и микроконтроллера ATmega128, содержит внешнюю память SRAM 32 кбайт, Serial Flash 512 кбайт, разъем RJ-45 с трансформатором для подключения к Ethernet. Конструктивно WIZ200Web представляет собой печатную плату размером 42×60 мм, снабженную двумя рядами штыревых разъемов для присоединения к целевой плате разработчика. Два разъема по 20 контактов содержат выводы GPIO-, ADC-, SPI- и UART-интерфейсов.

Основные характеристики WIZ200Web:

  • поддержка протоколов TCP/IP, UDP, HTTP, DHCP;
  • высокая надежность и стабильность работы благодаря аппаратной реализации стека протоколов TCP/IP на базе сетевого микроконтроллера W5300;
  • удаленный мониторинг и отображение информации средствами web-браузера;
  • обеспечение пользователей программой Rom File Maker для создания собственных web-страниц;
  • прямое подключение к устройствам с интерфейсами SPI, RS-232;
  • соответствие стандарту RoHS.

Мезонинный модуль WIZ830MJ

Сетевой мезонинный модуль WIZ830MJ (рис. 4) был выпущен в сентябре 2008 года.



Рис. 4. Мезонинный модуль WIZ830MJ

Он также выполнен на основе однокристального Ethernet-контроллера W5300 и является идеальным решением для быстрого оснащения разнообразных встраиваемых систем скоростным аппаратным каналом Internet. Конструктивно WIZ830MJ представляет собой печатную плату размером 50?34 мм, на которой помимо W5300 соде жатся разъем RJ-45 с трансформатором, кварцевый резонатор 25 МГц и другие компоненты, необходимые для обеспечения работы W5300 в составе модуля. Плата снабжена двумя рядами штыревых разъемов для присоединения к целевой плате разработчика. Два разъема по 14 контактов содержат выводы шины адреса и данных, сигналы управления и прерываний.

Оценочный комплект W5300E01-ARM

Оценочный комплект W5300E01-ARM (рис. 5) предназначен для тестирования и отладки систем с использованием Ethernet-контроллера W5300.



Рис. 5. Оценочный комплект W5300E01-ARM

Комплект состоит из двух плат:

  • базовая плата W5300E01-ARM с монохромным двухстрочным ЖК-дисплеем, RISC-микроконтроллером 200 МГц Samsung S3C2410A (ARM920T), элементами внешней обвязки (устройство тактирования, цепь сброса, средства для организации внутрисхемного программирования микроконтроллера, стабилизатор напряжения питания, статусные светодиоды и отладочные кнопки, регулятор напряжения, разъемы RS-232, USB Host (type-mini 5 pin), USB Device);
  • сетевой модуль WIZ830MJ. Комплект имеет следующие особенности:
  • высокую скорость обработки данных — более 50 Мбит/с на прикладном уровне;
  • поддержку интерфейсов Serial, Ethernet, USB Host & Device;
  • поддержку операционной системы Linux;
  • память SDRAM объемом 64 Мбайт.

В состав комплекта также входят блок питания, коммуникационные кабели, CD с тестовым ПО, документацией, исходными кодами примеров приложений и принципиальными схемами плат.

В заключение хочется еще раз отметить, что главной особенностью последних разработок компании WIZnet (W5300/W5100) является наличие встроенного аппаратного узла, реализующего физический уровень PHY стека протоколов TCP/IP. Раньше для этой цели использовались внешние микросхемы физического уровня сторонних производителей (Realtek, Davicom и др.) [2]. Благодаря наличию встроенного модуля PHY, улучшается качество передачи данных, экономится место на печатной плате, снижается стоимость и потребляемая мощность. Из дополнительных компонентов для обеспечения нормальной работы вышеупомянутых Ethernet-контроллеров необходимо только добавить разъем RJ-45 с встроенным трансформатором, кварцевый резонатор с частотой 25 МГц, конденсаторы и резисторы согласно номиналам, указанным в документации.

Широкий ассортимент трансформаторов, фильтров и разъемов RJ-45 для сетей Ethernet предлагает компания BOTHHAND, производящая электронные устройства и компоненты для организации сетей и дистанционной передачи данных. Все компоненты проходят контроль электрических параметров на соответствие заданным значениям. Отличительными чертами продукции BOTHHAND являются высокое качество и надежность в работе. В перечне разъемов RJ-45 имеются как модели, выпускаемые со встроенными трансформаторами, светодиодами, фильтрами, так и без них. Присутствуют как одиночные разъемы, так и модули, состоящие из нескольких разъемов RJ-45. Более подробную информацию можно получить на сайте производителя [4].

Литература

  1. Кривченко И. Новая продукция WIZnet для приложений Embedded Internet // Компоненты и технологии. 2007. № 4.
  2. Дмитриенко А. Сетевой контроллер W3150A от WIZnet: новые возможности // Компоненты и технологии. 2006. № 7.
  3. www.wiznet.co.kr
  4. www.bothhand.com.tw/e_home.asp

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке