Arduino Ethernet Rev3 с PoE

Примечание

Эта страница относится к продукту, который снят с производства.

Arduino Uno со встроенным Ethernet-контроллером WizNet W5100 TCP/IP.

Arduino Ethernet Rev3 с PoE

Arduino Ethernet — это плата микроконтроллера на базе ATmega328P. Она имеет 14 цифровых входов/выходов, 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем RJ45, разъем питания, разъем ICSP и кнопку сброса.

Важно

Выводы 10, 11, 12 и 13 зарезервированы для взаимодействия с Ethernet-модулем и не должны использоваться иначе. Это уменьшает количество доступных выводов до 9, из которых 4 доступны как выходы ШИМ.

На плату также может быть установлен опциональный модуль Power over Ethernet.

Ethernet отличается от других плат тем, что не имеет встроенного чипа USB-to-serial, но имеет интерфейс Wiznet Ethernet. Это тот же интерфейс, что и на Ethernet-шилде.

Встроенный считыватель карт microSD, который можно использовать для хранения файлов для раздачи по сети, доступен через библиотеку SD. Вывод 10 зарезервирован для интерфейса Wiznet, SS для SD-карты находится на выводе 4.

6-контактный разъем для последовательного программирования совместим с адаптером USB Serial, а также с FTDI USB-кабелями или переходниками USB-to-serial в стиле FTDI от Sparkfun и Adafruit. Он поддерживает автоматический сброс, позволяя загружать скетчи без нажатия кнопки сброса на плате. При подключении к адаптеру USB-to-Serial Arduino Ethernet получает питание от адаптера.

Ревизия 3 платы вводит стандартизированную распиновку 1.0, которая включает:

  • Добавлены выводы SDA и SCL рядом с выводом AREF и два новых вывода рядом с выводом RESET, что дает возможность шилдам, использующим I2C или TWI, быть совместимыми со всеми платами Arduino;

  • Вывод IOREF, позволяющий шилдам адаптироваться к напряжению, предоставляемому платой. Шилды, использующие вывод IOREF, будут совместимы как с платами на AVR (5 В), так и с Arduino Due (3,3 В). Рядом с выводом IOREF находится неподключенный вывод, зарезервированный для будущих целей.

Начало работы

Используйте Arduino Software (IDE) и начните экспериментировать с программированием и электроникой. Информацию о гарантии на плату можно найти здесь.

Нужна помощь?

В этой версии модуль Power over Ethernet (PoE) припаян к плате для подачи питания по обычному витому кабелю категории 5 Ethernet. Он соответствует стандарту IEEE802.3af и работает со всеми совместимыми PoE-инжекторами, доступными в настоящее время.

Документация

Схемы (OSH)

Arduino Ethernet Shield — это аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом! Однако схемы или файлы EAGLE для дополнения PoE в настоящее время недоступны. Вы можете создать собственный Ethernet-шилд, используя следующие файлы:

Питание

Плата может получать питание через внешний источник, опциональный модуль Power over Ethernet (PoE) или с помощью FTDI-кабеля / USB Serial-переходника.

Внешнее питание может поступать от адаптера переменного тока (сетевого адаптера) или батареи. Адаптер подключается путем вставки штекера 2,1 мм с центральным положительным контактом в разъем питания платы. Провода от батареи можно вставить в выводы Gnd и Vin разъема POWER.

Плата может работать от внешнего питания 6–20 В. Однако при питании менее 7 В вывод 5V может выдавать менее 5 В, и плата может работать нестабильно. При использовании более 12 В стабилизатор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуемый диапазон — 7–12 В.

Выводы питания:

  • VIN. Входное напряжение на плату Arduino при использовании внешнего источника питания (в отличие от 5 В от USB-подключения или другого стабилизированного источника). Вы можете подавать напряжение через этот вывод, или, если напряжение подается через разъем питания, получить к нему доступ через этот вывод.

  • 5V. Этот вывод выдает стабилизированное напряжение 5 В от стабилизатора на плате. Плата может получать питание от разъема питания постоянного тока (7–12 В), USB-разъема (5 В) или вывода VIN платы (7–12 В). Подача напряжения через выводы 5V или 3.3V обходит стабилизатор и может повредить плату. Мы не рекомендуем этого делать.

  • 3V3. Источник питания 3,3 В, генерируемый встроенным стабилизатором. Максимальный потребляемый ток — 50 мА.

  • GND. Выводы заземления.

  • IOREF. Этот вывод на плате Arduino обеспечивает опорное напряжение, при котором работает микроконтроллер. Правильно сконфигурированный шилд может считать напряжение вывода IOREF и выбрать соответствующий источник питания или включить преобразователи уровня напряжения на выходах для работы с 5 В или 3,3 В.

Опциональный модуль PoE предназначен для извлечения питания из стандартного витого кабеля категории 5 Ethernet:

  • Соответствует стандарту IEEE802.3af

  • Низкий уровень пульсаций и шума на выходе (100 мВ пик-пик)

  • Диапазон входного напряжения 36–57 В

  • Защита от перегрузки и короткого замыкания

  • Выходное напряжение 9 В

  • Высокоэффективный DC/DC-преобразователь: типично 75% при 50% нагрузке

  • Изоляция 1500 В (вход-выход)

Примечание

Модуль Power over Ethernet является проприетарным оборудованием, произведенным не Arduino, а сторонним производителем. Для получения дополнительной информации см. даташит.

При использовании адаптера питания питание может поступать от адаптера переменного тока (сетевого адаптера) или батареи. Адаптер подключается путем вставки штекера 2,1 мм с центральным положительным контактом в разъем питания платы. Провода от батареи можно вставить в выводы Gnd и Vin разъема POWER. Плата может работать от внешнего питания 6–20 В. Однако при питании менее 7 В вывод 5V может выдавать менее 5 В, и плата может работать нестабильно. При использовании более 12 В стабилизатор напряжения может перегреться и повредить плату. Рекомендуемый диапазон — 7–12 В.

Память

ATmega328 имеет 32 КБ (из которых 0,5 КБ используются загрузчиком). Он также имеет 2 КБ SRAM и 1 КБ EEPROM (которые можно читать и записывать с помощью библиотеки EEPROM).

Входы и выходы

Каждый из 14 цифровых выводов на плате Ethernet может использоваться как вход или выход с помощью функций pinMode(), digitalWrite() и digitalRead(). Они работают при напряжении 5 В. Каждый вывод может отдавать или потреблять максимум 40 мА и имеет внутренний подтягивающий резистор (по умолчанию отключенный) 20–50 кОм. Кроме того, некоторые выводы имеют специализированные функции:

  • Serial: 0 (RX) и 1 (TX). Используются для приема (RX) и передачи (TX) последовательных данных TTL.

  • Внешние прерывания: 2 и 3. Эти выводы могут быть настроены на вызов прерывания по низкому значению, нарастающему или спадающему фронту, или по изменению значения. Подробности см. в функции attachInterrupt().

  • ШИМ: 3, 5, 6, 9 и 10. Обеспечивают 8-битный вывод ШИМ с помощью функции analogWrite().

  • SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Эти выводы поддерживают связь SPI с использованием библиотеки SPI.

  • LED: 9. Встроенный светодиод подключен к цифровому выводу 9. Когда вывод имеет значение HIGH, светодиод горит; когда LOW — выключен. На большинстве других плат Arduino этот светодиод находится на выводе 13. На плате Ethernet он на выводе 9, потому что вывод 13 используется как часть SPI-соединения.

Плата Ethernet имеет 6 аналоговых входов, обозначенных A0–A5, каждый из которых обеспечивает разрешение 10 бит (т.е. 1024 различных значения). По умолчанию они измеряют от земли до 5 В, хотя можно изменить верхний предел их диапазона с помощью вывода AREF и функции analogReference(). Кроме того, некоторые выводы имеют специализированную функциональность:

  • TWI: A4 (SDA) и A5 (SCL). Поддерживают связь TWI с использованием библиотеки Wire.

Также на плате есть другие выводы:

  • AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с analogReference().

  • Reset. Подтяните эту линию к LOW для сброса микроконтроллера. Обычно используется для добавления кнопки сброса на шилды, которые закрывают кнопку на плате.

См. также соответствие между выводами Arduino и портами ATmega328.

Связь

Arduino Ethernet имеет ряд средств связи с компьютером, другой Arduino или другими микроконтроллерами.

Библиотека SoftwareSerial позволяет осуществлять последовательную связь на любом из цифровых выводов.

ATmega328 также поддерживает связь TWI и SPI. Программное обеспечение Arduino включает библиотеку Wire для упрощения использования шины TWI. Для связи SPI используйте библиотеку SPI.

Плата также может подключаться к проводной сети через Ethernet. При подключении к сети вам необходимо указать IP-адрес и MAC-адрес. Библиотека Ethernet полностью поддерживается.

Встроенный считыватель карт microSD доступен через библиотеку SD. При работе с этой библиотекой SS находится на выводе 4.

Программирование

Arduino Ethernet можно программировать двумя способами: через 6-контактный разъем последовательного программирования или с помощью внешнего ISP-программатора.

6-контактный разъем последовательного программирования совместим с FTDI USB-кабелями и переходниками USB-to-serial в стиле FTDI от Sparkfun и Adafruit, включая Arduino USB-Serial переходник. Он поддерживает автоматический сброс, позволяя загружать скетчи без нажатия кнопки сброса на плате. При подключении к FTDI-style USB-адаптеру Arduino Ethernet получает питание от адаптера.

Вы также можете обойти загрузчик и запрограммировать микроконтроллер через разъем ICSP (внутрисхемное последовательное программирование) с помощью Arduino ISP или аналогичного; подробности см. в этих инструкциях.

Все примеры скетчей Ethernet работают так же, как и с Ethernet-шилдом. Убедитесь, что вы изменили сетевые настройки для вашей сети.

Физические характеристики

Максимальная длина и ширина печатной платы Ethernet составляют 2,7 и 2,1 дюйма соответственно, при этом разъем RJ45 и разъем питания выступают за указанный размер. Четыре отверстия для винтов позволяют прикрепить плату к поверхности или корпусу. Обратите внимание, что расстояние между цифровыми выводами 7 и 8 составляет 160 мил (0,16 дюйма), что не является четным кратным шагу 100 мил остальных выводов.

Настройка

Если вы хотите использовать FTDI-кабель для загрузки скетчей на Arduino Ethernet, обратитесь к этому руководству: Обновление загрузчика Arduino Ethernet до последней версии.

Технические характеристики

Микроконтроллер

ATmega328P

Рабочее напряжение

5 В

Входное напряжение через разъем (рекомендуемое)

7–12 В

Входное напряжение через разъем (предельное)

6–20 В

Входное напряжение PoE (предельное)

36–57 В

Цифровые выводы ввода-вывода

14 (из которых 4 обеспечивают вывод ШИМ)

Зарезервированные выводы Arduino

10–13 для SPI, 4 для SD-карты, 2 для прерывания W5100 (при соединении)

Аналоговые входы

6

Постоянный ток на вывод ввода-вывода

40 мА

Постоянный ток для вывода 3.3V

50 мА

Флеш-память

32 КБ (ATmega328P), из которых 0,5 КБ используются загрузчиком

SRAM

2 КБ (ATmega328P)

EEPROM

1 КБ (ATmega328P)

Тактовая частота

16 МГц

Ethernet-контроллер

W5100 TCP/IP

Разъем Ethernet

Магнитный разъем, готовый к PoE

Карта памяти

Micro SD с активными преобразователями уровня

Длина

68,6 мм

Ширина

53,3 мм

Вес

28 г