Урок 40

 

Часть 1

 

LAN. ENC28J60

 

Сегодня мы попробуем подключить наш контроллер к локальной сети с помощью модуля на микросхеме ENC28J60.

Так как мы интерфейсом LAN ещё ни разу не пользовались, программируя микроконтроллеры AVR, я решил всё-таки данный пробел восполнить. Ещё меня на это побудило то, что довольно-таки немного уроков по LAN с использованием микроконтроллеров, а видеоуроков я и совсем не нашел, исключительно только с использованием Arduino и, как водится, готовых библиотек, которые, я считаю, не дают свободы в программировании, а когда пишешь своё, больше возможности прочувствовать тот или иной интерфейс изнутри.

Данный модуль выглядит вот так

 

 

Сердцем данного модуля является одноименная микросхема ENC28J60, которая представляет собой готовое сетевое решение, в котором присутствует и физический и канальный уровень. Обмен данными с контроллером данная микросхема осуществляет посредством шины SPI. Физический уровень у неё организован по стандарту 10BASE-T. То есть максимальная скорость передачи данных — 10 мегабит в секунду, что довольно-таки неплохо для общения контроллера AVR с компьютерами, и я думаю это будет удобнее, чем по USB, так как, находясь в сети и имея свой адрес и канальный и сетевой, контроллер может обращаться к любому компьютеру как в локальной сети, так и в глобальной, что сравнительно-таки неплохо.

Внутренняя структура микросхемы представляет собой следующий вид (нажмите на картинку для увеличения изображения)

 

 

Мы видим здесь, что у нас существуют управляющие регистры, в которые мы будем отправлять определённые команды для управления теми или иными действиями и настройками, Также мы видим буфер размером 8 килобайт для получения и отправки данных по сети.

Поставляется микросхема в различных корпусах. На нашем модуле она в корпусе, предназначенном для поверхностного монтажа.

В качестве контроллера, который мы будем подсоединять к данной микросхеме, мы возьмём МК Atmega328P, который находится на готовой отладочной плате, которую мы с вами уже используем активно последнее время.

 

 

Для подключения модуля имеется следующий разъём

 

 

Все обозначения контактов мы видим справа.

К отладочной плате мы подключим модуль следующим образом

ENC28J60 — ATMEGA328
VCC — VCC
GND — GND
CS — 10
RESET — VCC
SI — 11
SCK — 13
SO — 12

 

Кроме всего прочего мы к плате подключим переходник USART таким же образом как и на предыдущем занятии.

Регистры в микросхеме организованы следующим образом

 

 

Мы видим здесь, что кроме адресов регистров существуют и банки, то есть порядок адресации регистров сегментированный, а начиная с адреса 1Bh обращение к регистрам от банков не зависит, они мапятся на все банки.

Основное назначение регистров можно узнать по их начальным буквам в аббревиатуре

E — Ethernet,

MA — MAC,

MII — MI.

 

Конкретно с некоторыми регистрами мы будем знакомиться уже при написании исходного кода, так как его будет очень много и к тому моменту, когда нам потребуется тот или иной регистр, мы уже забудем его назначение.

Само собой, чтобы заниматься программированием передачи данных по сети, необходимы знания сетевых уровней, модели OSI и всего, что связано с сетью, так как учить данным вещам я не буду, по этим вопросам есть очень много информации, могу только если что-то посоветовать, так что обращайтесь если что в комментариях. Но некоторые сведения я, конечно, давать буду, не без этого.

Вообще сетевая модель делится на несколько уровней. Основные из них следующие:

1. Прикладной уровень

2. Уровень представления

3. Сеансовый уровень

4. Транспортный уровень

5. Сетевой уровень

6. Канальный уровень

7. Физический уровень

При передаче данных из программы в сетевой провод мы проходим путь сверху вниз по вышенаписанному списку. Сначала мы наши данные объединяем в какие-то удобные последовательности или массивы, понятные для прикладного уровня принимаемой стороны, затем мы их шифруем либо ещё как-то их преобразуем для защиты от несанкционированного использования, затем обёртываем в определённый протокол, который поможет поддержать соединение и не потерять его (сеансовый уровень), затем прицепляем ещё заголовок спереди, который обеспечит передачу определённому порту от другого определённого порта, затем ещё обёртываем в протокол, который обеспечит доставку к определённому устройству, имеющему сетевой адрес (IP), затем ещё обёртываем протокол, который несёт в себе физические адреса устройств MAC (канальный уровень), а последний уровень уже обеспечит непосредственную доставку всех этих несколько раз обёрнутых пакетов (физический уровень), к которому относятся трансформаторы, провода, концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

Вообщем кратко как-то вот так. Поконкретней с протоколами будем знакомиться по мере их использования.

 

 

Ну давайте, чтобы от этой всей теории немного отвлечься, создадим наш проект, назовём его по имени нашей используемой микросхемы незатейливо — ENC28J60.

И проекта предыдущего занятия возьмём свою библиотеку для USART и подключим, чтобы не сочинять её заново, а также можно взять и подключить оттуда файл main.h.

Также создадим ещё четыре файла: net.c, net.h, enc28j60.c и enc28j60.h.

После всех первоначальных настроек файлов они у нас будут следующего содержания.

 

Файл main.c:

#include «main.h»

int main(void)

{

  USART_Init(16);//Зададим скорость работы USART 115200

  sei();

  while (1)

  {

  }

}

 

Файл main.h

#ifndef MAIN_H_

#define MAIN_H_

#define F_CPU 16000000L

#include <avr/io.h>

#include <avr/interrupt.h>

#include <util/delay.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include «usart.h»

#include «net.h»

#include «enc28j60.h»

#endif /* MAIN_H_ */

 

Файлы usart.h и usart.c не трогаем вообще и они остаются в прежнем состоянии.

Файл net.h

#ifndef NET_H_

#define NET_H_

//——————————————

#include <string.h>

#include «usart.h»

#include «enc28j60.h»

//——————————————

//——————————————

#endif /* NET_H_ */

 

Файл net.c

#include «net.h»

//———————————————

 

Файл enc28j60.h

#ifndef ENC28J60_H_

#define ENC28J60_H_

//————————————————

#include «main.h»

//—————————————————

#endif /* ENC28J60_H_ */

 

Файл enc28j60.c

#include «enc28j60.h»

//———————————————-

 

Ну, и как всегда, первым делом инициализация.

Перейдём в файл enc28j60.c и создадим функцию

 

#include «enc28j60.h»

//—————————————-

void enc28j60_ini(void)

{

}

//—————————————-

 

Сделаем для неё прототип в хедер-файле, перейдём в файл net.c и напишем там также функцию инициализации, в которой вызовем вышенаписанную функцию

 

#include «net.h»

//———————————————————

void net_ini(void)

{

  enc28j60_ini();

}

//———————————————————

 

Сделаем для данной функции также прототип в хедер-файле net.h и вызовем её в main()

 

USART_Init(16);//Зададим скорость работы USART 115200

net_ini();

sei();

 

В следующей части нашего занятия мы напишем ещё несколько макросов и функций для работы с микросхемой.

 

 

Предыдущий урок Программирование МК AVR Следующая часть

 

Техническая документация:

Документация на микросхему ENC28J60

Перечень ошибок ENC28J60 (Errata)

 

 

Приобрести плату Atmega 328p Pro Mini можно здесь.

Программатор (продавец надёжный) USBASP USBISP 2.0

Ethernet LAN Сетевой Модуль можно купить здесь (модуль SD SPI в подарок) ENC28J60 Ethernet LAN Сетевой Модуль.

 

 

Смотреть ВИДЕОУРОК (нажмите на картинку)