Ethernet плата розширення Arduino на контролері ENC28J60

Однією з найцікавіших плат розширення, яку можна підключити до відкритої платформи Arduino, є, звичайно, плата високошвидкісного мережевого комунікаційного інтерфейсу Ethernet (Ethernet Shield). З її допомогою можна реалізувати безліч мережевих додатків: віддалене керування системою, мережевий доступ, публікація даних і багато інших. Додатково прості програмні бібліотеки з відкритим вихідним кодом для інтегрованої середовища розробки Arduino IDE значно спрощують розробку коду програми. Корисність Ethernet комунікації означає, що ринок буде реагувати на запити користувачів, пропонуючи різні варіанти плат розширення Ethernet. Найперший з усіх – офіційна плата Arduino Ethernet Shield, потім можна відзначити якісне рішення компанії Seed Studio. Обидва ці варіанти плати виконані на чіпсеті Ethernet WIZnet Wiz5100 і можуть працювати на швидкості 100 Мбіт/с.

Однак не всі радіоаматори можуть дозволити собі придбання офіційної плати Arduino Ethernet або плати, розробленої Seed Studio. У статті ми розглянемо альтернативу цим платам, дозволяє працювати на швидкості 10 Мбіт/с і виконану на поширених недорогих компонентах для стандартного монтажу в отвори друкованої плати. Ця особливість дозволить зібрати плату тим, хто не має обладнання для поверхневого монтажу.

Принципова схема Ethernet плати розширення для Arduino

Основним елементом схеми є контролер Ethernet ENC28J60 компанії Microchip, який підключається до Arduino і перетворює дані згідно з протоколом Ethernet. В мікросхему інтегрований MAC контролер, двухпортовий буфер пам'яті прийому/передачі на 8 КБайт і буфер FIFO, керований на апаратному рівні і дозволяє програмувати ретрансляцію даних у випадку конфліктів.

Блок-схема контролера Ethernet ENC28J60

Вбудований MAC контролер підтримує роботу з одноадресными, багатоадресними і циркулярними пакетами даних, має програмований 64-байтний шаблон пакета і програмовану на різні формати пакетів команду переходу в активний режим.

На схемі ми бачимо, що крім контролера Ethernet є стандартний коннектор RJ45 з інтегрованими світлодіодами, елементами фільтру і лінійним трансформатором, а також перетворювач рівнів напруги для SPI інтерфейсу, за якою здійснюється комунікація між Ethernet-контроллером і Arduino.

Лінія MISO є виходом даних веденого пристрою і входом Arduino, лінія MOSI – навпаки; по лінії SCK передається тактовий сигнал інтерфейсу SPI і лінія Reset – сигнал скидання, до якої також підключена кнопка для ручного скидання контролера, якщо це необхідно. Цифрові лінії D10 і D2 плати Arduino використовуються для подачі сигналу вибору кристала (Chip Select) і читання виходу INT контролера Ethernet. Елемент U3B мікросхеми 74HC125 використовується для перетворення рівня напруги, т. к. Ethernet контролер живиться від регулятора напруги 3.3 В, а плата Arduino має напругу живлення 5 Ст.

Контролер Ethernet працює з тактовою частотою 25 МГц, визначається кварцовим резонатором Q1, який підключений до висновків 23 і 24. Конденсатор, підключений до висновку VCAP, фільтрує вихідна напруга (2.5) вбудованого в контролер регулятора для внутрішніх ланцюгів, він повинен бути з низьким ESR.

Харчування на плату розширення подається з плати Arduino: стабілізовані 5 В для живлення мікросхеми 74HC125 і для підтягуючих резисторів по лінії Reset і Chip Select, а також напруга Vin, яке подається на регулятор напруги 3.3 В серії LD1086-V33 для живлення Ethernet контролера і схеми, вбудованої в конектор RJ45.

Список використаних компонентів

Додатково використовуються сокети для установки мікросхем і стандартні конектори для підключення до плати Arduino.

Завантаження

Программная библиотека Ethernet и примеры – скачати
Gerber-файлы – скачати