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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Implementación de un dispositivo para operar en redes Ethernet basado en el chip W5100. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Компьютеры Actualmente, el acceso remoto a la información, la recolección de datos, el control y monitoreo remoto en la industria, los sistemas de seguridad, la telefonía IP y los servicios de videocomunicación están ampliamente desarrollados en la vida cotidiana y empresarial. Todo esto se convierte en una parte integral de la vida moderna. Un componente obligatorio de tales sistemas son los canales de comunicación, y las líneas alámbricas siguen siendo la base para construir redes informáticas y de telecomunicaciones. La principal tecnología utilizada en las redes de área local es Ethernet. La pila de protocolos más común en las redes Ethernet es TCP/IP. Su estructura resultó ser exitosa para la transmisión de información heterogénea, es óptima para redes locales de alta velocidad con tráfico multimedia. Fueron estos protocolos los que formaron la base de Internet. Se pueden implementar de varias maneras. La primera forma es el software. Pero hay muchas dificultades en el camino. La creación de una pila de protocolos de software o incluso la portabilidad existente, libremente distribuida en pilas de código fuente (como IwlP, ulP) es una tarea bastante compleja y que requiere mucho tiempo. La pila requiere un sistema operativo, que también puede tardar mucho en adaptarse a un microcontrolador específico. Además, casi todos los sistemas operativos (a excepción de algunos clones de Linux) no se distribuyen de forma gratuita. La implementación del software de los protocolos utiliza intensivamente los recursos del sistema operativo, el procesador y la memoria, lo que afecta negativamente el rendimiento del sistema en su conjunto. Para evitar que el microcontrolador realice procedimientos de transferencia de datos a través de un canal de comunicación y reducir significativamente el tiempo de desarrollo, el segundo método permite: la implementación de hardware de parte de los protocolos utilizando LSI especializado. Este artículo describirá la implementación práctica de un sistema diseñado para trabajar en redes Ethernet utilizando protocolos estándar, construido sobre un microcontrolador y un LSI especializado de WIZnet, que implementa la pila de protocolos TCP/IP en hardware. Se utilizó el microcontrolador AT91SAM9261 con un núcleo de procesador ARM9. Su elección estuvo influenciada por la presencia de una serie de funciones periféricas necesarias. Sin embargo, es posible usar casi cualquier otro microcontrolador, incluido uno mucho menos productivo, aunque esto puede tener que pagarse con una disminución en la tasa de cambio. Para la implementación en hardware de los protocolos TCP/IP se utiliza el chip W5100, el cual tiene las siguientes capacidades: - implementación de hardware de protocolos TCP, UDR ICMR IPv4 ARR IGMR PPPoE, Ethernet;
La base para el diseño del sistema fue la placa de desarrollo AT91SAM9261-EK disponible. Se instaló un módulo WIZ810MJ en la placa, que contiene un chip W5100 con las "tuberías" necesarias y un conjunto RJ113BZ, un conector RJ-45 con transformadores de aislamiento galvánico incorporados y elementos correspondientes. Para la conexión a un dispositivo de control (microcontrolador), el módulo está equipado con dos conectores PBD2-28 pin. Toda la documentación necesaria para trabajar con el chip W5100 y el módulo WIZ810MJ está disponible en el sitio web oficial de la empresa WIZnet: wiznet.co.kr. También está el código fuente en C para el controlador, que implementa funciones de alto nivel para trabajar con sockets W5100, así como una guía para migrar el controlador. Me gustaría señalar que toda la documentación está escrita en un formato muy fácil de entender, por lo que no será difícil comprender la conexión y programación del W5100. La documentación para el microcontrolador AT91SAM9261 se puede encontrar en at91.com En la figura se muestra el diagrama de conexión del módulo WIZ810MJ al microcontrolador AT91SAM9261 para operación en modo Directo. Los números de pines del microcontrolador se indican entre paréntesis.
Las líneas DO-D7 forman el bus de datos, las líneas AO-A14 forman el bus de direcciones. Señal NRD: lectura de la memoria, señal NWE: escritura en la memoria. La señal RESET, que reinicia el chip W5100, se puede enviar desde cualquier línea libre del puerto del microcontrolador. Se utilizó la línea RVO. El microcontrolador AT91SAM9261 brinda la capacidad de conectar hasta ocho dispositivos, cuyo intercambio de datos se realiza como con una memoria externa. Para cada uno de ellos, se asigna un área en el espacio de memoria del microcontrolador y se genera su propia señal de selección de dispositivo (CS). En este caso interviene la señal CS6 (función alternativa de la línea PCO). Para responder rápidamente a un cambio en el estado del microcircuito W5100, es necesario aplicar la señal INT al microcontrolador y configurar la línea del puerto a la que se aplica para generar solicitudes de interrupción en una diferencia de nivel descendente. El controlador de interrupciones de software debe analizar el contenido del registro Sn_IR en el chip W5100. En este caso, la entrada de solicitud de interrupción del W5100 es la línea PC2. A continuación, se describen los pasos necesarios para configurar el microcontrolador y el chip W5100 para que funcionen en Ethernet. Los fragmentos de programa están escritos en C y se pueden usar prácticamente sin cambios para cualquier microcontrolador Atmel ARM.
En primer lugar, debemos realizar algunos cambios en el archivo types.h. Reemplazo de cuerdas #definir _DEF_IINCHIP_MAP_BASE_ 0x8000
A continuación, debe convertir los punteros de 16 bits a los búferes de recepción y transmisión en punteros de 32 bits. Para ello, en las líneas uintl6 estático
Más adelante en el texto del programa, reemplazamos todas las direcciones de 16 bits pasadas como parámetros de función por direcciones de 32 bits. Después de realizar estos reemplazos, puede guardar el archivo y utilizar las funciones de alto nivel del controlador en el programa principal.
Solo resta inicializar el SMC (Static Memory Controller) del microcontrolador para generar la señal CS6 (Tabla 1) e ingresar los valores deseados en los registros del chip W5100 (Tabla 2).
Ahora que se han realizado todas las configuraciones necesarias, el sistema está listo para trabajar en cualquiera de los protocolos compatibles con el chip W5100.
Por ejemplo, en la tabla. 3 muestra un posible procedimiento para recibir mensajes en el modo "servidor", y en la tabla. 4 - el procedimiento de transferencia en el modo "cliente".
El inconveniente más significativo del chip W5100 es la falta de una capacidad integrada para fragmentar paquetes. Por lo tanto, cuando se envíen grandes cantidades de información, su descomposición en paquetes deberá ser tratada por el programa del microcontrolador. Esto también evita que el chip se use como enrutador. Sin embargo, el chip W5100, debido a su bajo costo y la disponibilidad de códigos fuente de controladores, puede recomendarse para conectar sistemas de microcontroladores a una red Ethernet utilizando protocolos estándar TCP/IP. Autor: K. Snegov, R. Shishko, Voronezh; Publicación: radioradar.net
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