Новые компоненты для Embedded Internet и решения на их основе

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

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