CC BY
34Новые компоненты
для Embedded Internet и решения на их основе
Татьяна МАМАЕВА
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.
пля решения этих и других задач компания WIZnet, много лет специализирующаяся на разработке различных et-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 насто-
ящей 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.
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 дан-
ных. Управляющие регистры W5300 также имеют разрядность 16 бит.
Структурная схема нового сетевого контроллера приведена на рис. 2. Кристалл W5300, так же как и W5100, содержит все необходимые элементы для выполнения работы по аппаратному обслуживанию стека протоколов TCP/IP, включая физический уровень.
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.
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,
Таблица. Различия кристаллов W5300 и W5100
Параметр W5300 W5100
Тип корпуса 1001_0гр 80LQFP
Шина адреса, бит 10 15
Шина данных, бит 16/8 8
Интерфейс подключения к микроконтроллеру Рігесі/Іп^гвсї Direct/Indirect, SPI
Доступ памяти Косвенная адресация через Бп ТХ Р^/ Sn_RX_FIFOR регистры Прямая адресация
Объем статической памяти для буферов данных ТХ^Х Конфигурируемая І28 кбайт Фиксированный размер 16 кбайт
Скорость обработки данных, Мбит/с Свыше 50 25
Количество одновременно поддерживаемых независимых соединений 4
Встроенная система тактирования Модуль PH на частоту 150 МГц нет
Регулятор напряжения Встроенный 1,8 В нет
II
Рис. 1. Ethernet-контроллер W5300
(QiZnct
flEihcrnet W5300
P4FW0-161
0747
Собственная система тактирования
Поддерживает 16/8-битную шину
Внутренний регулятор -напряжения
25 Мгц
Динамическое распределение внутренней памяти приемопередачи в соответствии с пропускной способностью
“1,8В
Power
Regulator
I External
Используется дополнительный модуль физического уровня
3-rd Party Ethernet PHY
Media Interface^/
- Аппаратно реализованный PHY для 10BaseT/100BaseTX Ethernet ■ Функция автоопределения MDI/MDIX (кроссовер)
Рис. 2. Структурная схема W5300
разъем RJ-45 с трансформатором для подключения к Ethernet. Конструктивно WIZ200Web представляет собой печатную плату размером 42x60 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.
Он также выполнен на основе однокристального ЕШегпе^контроллера W5300 и является идеальным решением для быстрого оснащения разнообразных встраиваемых систем скоростным аппаратным каналом Internet. Конструктивно WIZ830MJ представляет собой печатную плату размером 50x34 мм, на которой помимо W5300 содержатся разъем Щ-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 ЕШегпе^контролле-ра W5300.
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 резисто-
Рис. 4. Мезонинный модуль WIZ830MJ
Рис. 5. Оценочный комплект W5300E01-ARM
интерфейсы
ры согласно номиналам, указанным в документации.
Широкий ассортимент трансформаторов, фильтров и разъемов Щ-45 для сетей ЕШетеІ 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. Отличи-
тельными 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
