Контролер Ethernet W5500: технічні специфікації та сценарії додатків
2024-07-22 1934

Каталог

Що таке контролер Ethernet W5500?

W5500 -це мікросхема управління Ethernet промислового класу, виготовлений Wiznet.Він має характеристики низького споживання електроенергії, високошвидкісної передачі та легкої інтеграції.Він підтримує TCP, UDP, IPV4, ARP, ICMP, IGMP та інші протоколи, і дуже підходить для потреб у спілкуванні між вбудованими пристроями та Інтернетом, такими як розумний будинок, промисловий контроль, віддалений моніторинг та інші сценарії.Крім того, він підтримує швидкісний стандартний 4-провідний інтерфейс SPI для спілкування з хостом.Швидкість SPI може теоретично сягнути 80 МГц.Він інтегрує стек протоколу TCPIP та апаратний контролер Ethernet, щоб легко реалізувати функції мережевого зв'язку.

Примітка: Серійний периферійний інтерфейс (SPI) - це послідовний протокол периферійного інтерфейсу.Це повна дуплексна, синхронна технологія інтерфейсу, яка зазвичай використовується для підключення мікроконтролерів та периферійних пристроїв, таких як датчики, спогади, дисплеї тощо.

Заміна та еквівалент

• Atmega4809

• ENC28J60

• LAN8720

• W5500

Символ, конфігурація слідів та штифта W5500

Технічні параметри W5500

Які особливості W5500?

• Не підтримує автоматичну конверсію полярності (лише одна сторона з обох боків мережевої комунікації підтримує її)

• Внутрішній буфер 32 -х байт -приймач для обробки пакетів TCP/IP

• Підтримує режим вниз і прокидайтеся на локальній мережі над UDP

• Використання дизайну мікросхем низької потужності може ефективно знизити споживання пристроїв IoT та підвищити ефективність обладнання.

• Підтримує швидкість Ethernet до 100 Мбіт / с, яка може задовольнити швидкісні потреби зв'язку пристроїв IoT.

• Одночасно підтримує 8 каналів незалежної апаратної комунікації, а ефективність зв'язку не впливає один на одного.

• Підтримує кілька інтерфейсів для задоволення вимог різних типів пристроїв IoT, таких як SPI, I2C тощо.

• Він має надзвичайно високу надійність і може підтримувати кілька мережевих протоколів, таких як TCP/IP, UDP, HTTP тощо, які можуть адаптуватися до складного мережевого середовища пристроїв IoT.

Структура W5500

Діаграма, зображена вище, ілюструє структурний компонування блоку W5500.На схемі видно, що пристрій працює на джерелі живлення 3,3 В і потребує драйвера джерела годинника 25 МГц.Всередині мікросхеми фазова петля (PLL) ефективно помножує частоту до 150 МГц.Крім того, W5500 включає вбудований фізичний шар PHY, що означає, що користувачі повинні постачати ізоляційний трансформатор та відповідний заголовок кристала RJ45 при підключенні до мережі.W5500 насамперед включає такі ключові компоненти:

Пам'ять: W5500 має інтегровану пам’ять, присвячену кешуванню та утримуванню пакетів даних.Ці зони пам'яті служать меті сприяти високопродуктивному мережевому зв'язку, дозволяючи приймати дані та передачу.

Регістри управління: W5500 оснащений набором регістрів управління, розробленими з метою налаштування та нагляду за його різноманітним діапазоном функцій.Ці регістри можуть бути налаштовані контролером хоста для виконання точних вимог до мережі.

Інтерфейс SPI: інтерфейси W5500 з первинним контролером, як правило, мікроконтролер або мікропроцесор, через серійний периферійний інтерфейс (SPI).Це з'єднання SPI використовується основним контролером для встановлення різних параметрів W5500, полегшення передачі даних та управління функціями мережевого зв'язку.

Контролер Ethernet: W5500 включає інтегрований контролер Ethernet, який можна використовувати для обробки комунікацій Ethernet.Контролер підтримує зв'язок Ethernet 10 або 100 Мбіт / с і відповідає стандарту IEEE 802.3.

PHY (фізичний шар): W5500 включає PHY -шар, який керує перетворенням сигналу та контролем з'єднання для фізичного шару Ethernet.Цей PHY -шар перетворює цифрові сигнали в аналогові сигнали, полегшуючи їх передачу над кабелями Ethernet.Крім того, він автономно узгоджує режими швидкості та дуплексу.

Розетка: W5500 пропонує підтримку декількох розетків, як правило, розміщується щонайменше 8 з'єднань або більше.Кожна розетка здатна ініціювати чітке з'єднання TCP або UDP, що дозволяє здійснити універсальне мережеве зв'язок за допомогою мультиплексування.Розетки служать трубопроводами для передачі та отримання даних, оснащених різноманітним вибором конфігурації для задоволення різних вимог до додатків.

Вбудований стек протоколу TCP/IP: W5500 інтегрує стек протоколу TCP/IP, включаючи протоколи TCP, UDP, IP, ARP, ICMP та Ethernet.Це дозволяє W5500 обробляти всі аспекти мережевої комунікації, включаючи комунікацію розетки та маршрутизацію пакетів.

Метод з'єднання між W5500, робочим режимом хоста та SPI

Протокол SPI окреслює чотири оперативні режими (0, 1, 2, 3), які визначаються в режимі очікування в режимі очікування (високий або низький) та напрямок краю засувки (піднімаються або падають).Однак мікросхема W5500 підтримує лише 0 та 3 ці два робочі режими.У цих режимах дані зазвичай зачиняються під час підйому краю тактового сигналу та передаються під час падаючого краю.

Залежно від методу з'єднання між W5500 та основним контрольним мікросхемою, SPI W5500 може працювати в наступних двох режимах:

Режим змінних даних (VDM)

Фіксований режим даних (FDM)

Як модуль Ethernet W5500 реалізує збір даних?

Для початку ми повинні спочатку налаштувати режим роботи W5500 за допомогою інтерфейсу SPI.Це тягне за собою параметри встановлення, такі як швидкість передачі, полярність годинника та фаза.Після конфігурації ми продовжуємо передавати необхідні дані до буфера даних W5500.Дані надсилаються байт байтом через інтерфейс SPI, з максимальним розміром кадру даних 128 байт для кожної передачі.Згодом дані з буфера читаються у внутрішній оперативній пам’яті W5500, використовуючи функцію DMA (прямий доступ до пам'яті) W5500.DMA пропонує палаючі коефіцієнти передачі до 100 Мбіт / с, полегшуючи швидкий рух значних обсягів даних.Нарешті, дані, що зберігаються у внутрішній оперативній пам’яті W5500, отримують через інтерфейс SPI та переноситься на основний контролер для обробки та зберігання.Основний контролер може використовувати таймер для збору приурочених даних для досягнення періодичного збору даних.

Яке використання контролера Ethernet W5500?

• Промислова автоматизація: У галузі промислової автоматизації W5500 служить цінним інструментом для полегшення з'єднання програмованих логічних контролерів (PLC), датчиків та різних інших обладнання для впорядкування впорядкованого збору даних та моніторингу в реальному часі.Завдяки використанню W5500 інженери можуть без особливих зусиль встановити надійну мережеву посилання, забезпечуючи плавну роботу виробничого процесу.

• Віддалений збір даних: W5500 служить універсальним рішенням для збору даних з віддалених пристроїв та датчиків, полегшуючи його безпроблемну передачу на централізований сервер даних з метою зберігання та подальшого аналізу.

• Система безпеки: Підключивши W5500 з камерами спостереження, датчиками та пристроями тривоги, ми можемо контролювати навколишнє середовище в режимі реального часу та швидко реагувати на потенційні інциденти безпеки.

• Вбудоване з'єднання Ethernet: Це може бути використане для збору даних датчиків, віддаленого моніторингу, віддаленого управління та зв'язку з даними тощо.

• Програми IoT: W5500 відіграє ключову роль у програмах IoT, полегшуючи підключення пристроїв IoT до Інтернету, що дозволяє, таких як збір даних датчиків, віддалений контроль та моніторинг.

• Веб -сервер: мікросхема W5500 пропонує можливість побудувати вбудований веб -сервер, призначений для нагляду за пристроєм та управління через інтерфейс веб -браузера.Це виявляється дуже вигідним для віддаленого управління та моніторингу, сприяючи ефективному нагляду в режимі реального часу, одночасно зменшуючи потребу в ручному втручанні та мінімізації помилок.

Часті запитання [FAQ]

1. Що таке W5500?

Чіп W5500 - це жорсткий вбудований контролер Ethernet TCP/IP, який забезпечує легше підключення до Інтернету для вбудованої системи.Він підтримує протоколи TCP, UDP, IPv4, ICMP, ARP, IGMP та PPPOE.W5500 вбудовує внутрішній буфер пам'яті 32kbyte або обробку пакетів Ethernet.

2. Який діапазон робочої температури W5500?

Робоча температура W5500 коливається від -40 ° С до 85 ° С.

3. Яке використання W5500?

W5500 використовує внутрішній буфер 32kbytes як його пам'ять зв'язку даних.Використовуючи W5500, користувачі можуть реалізувати необхідну програму Ethernet, використовуючи просту програму розетки, а не обробляти складний контролер Ethernet.Можна одночасно використовувати 8 незалежних апаратних розетків.

4. Яка швидкість модуля W5500?

SPI W5500 підтримує швидкість 80 МГц та новий ефективний протокол SPI, тому користувачі можуть впроваджувати мережеву комунікацію з високою швидкістю.Для того, щоб зменшити споживання електроенергії системи, W5500 забезпечує WOL (Wake On LAN) та режим вниз.