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Come implementare un' Ethernet integrata

Come implementare un' Ethernet integrata

Per comunicare con centri operativi, di controllo e amministrazione, c'è bisogno di dispositivi interni in sistemi integrati, in modo particolare dei così detti dispositivi intelligenti. Un esempio potrebbe essere una videocamera di sicurezza che può inviare filmati, se richiesto, un sistema integrato che può verificare il suo status se controllato attraverso un browser web o un distributore automatico capace di inviare un'email nel caso in cui dovesse necessitare di manutenzione. I vantaggi che si ottengono connettendo alla rete i suddetti sistemi integrati sono il facile monitoraggio e il controllo che può essere effettuato attraverso un o qualsiasi tra i browser esistenti. Molto spesso un'infrastruttura in collegata in rete è già disponibile nella configurazione di una rete Ethernet 10/100 Mbps, tramite un cablaggio Cat 5.

L'interfaccia richiesta è un'Ethernet da agganciare a tale infrastruttura. L'interfaccia deve essere necessariamente a basso costo e di semplice implementazione, di modo che i costi di gestione siano mini.

Organizzazione tipo di un sistema ethernet
Ogni sistema integrato intelligente dovrà disporre, oltre ad microprocessore ad 8/16/32 bit, del software necessario all'implementazione delle sue funzionalità. E' possibile la presenza di più di un microprocessore nel sistema. Tratteremo di questa parte alla stregua di una scatola nera. Ciò che ci interessa particolarmente è l'interfaccia di uno di codesti processori di controllo con un controller Ethernet. Le argomentazioni successive concernenti requisiti minimi di hardware e software si concentreranno unicamente sui requisiti necessari ad implementare l'Ethernet integrato.
L'hardware necessario è un controller Ethernet adeguato ed un connettore Ethernet. Il controller necessita come requisito minimo ,che alimenti un interfaccia Ethernet di ricezione ed invio di pacchetti di dati. Dimensioni, potenza e costi devono essere minimi. Ad ogni modo, la scelta dipenderà da quanto sofisticata dovrà essere l'interfaccia di cui si ha bisogno. Abbastanza spesso parte dell'esecuzione dei protocolli può essere gestita da un controller sofisticato; chiaramente, in questo caso, i costi saranno più elevati. Quindi, si tratta di un bilanciamento di progettazione che alla fine dipenderebbe da altre limitazioni del progetto di sistema. Finché si dispone di un IC con 2x Tx pins e 2x Rx pins è sufficiente per implementare la connessione Ethernet. Chiaramente il connettore Ethernet è un RJ 45. Comunque, ciò di cui sarebbe preferibile disporre, è un connettore munito di magneti(ci) e LED. Per ciò che riguarda la trasmissione, sarà necessario un rapporto di trasformazione di 1 a 2.5, mentre per la ricezione basterà un rapporto di 1 a 1.

Di solito sono richiesti due tipi di attività. Una è la connessione alla rete, l'altra l'indicazione periodica dell'attività. Alcuni connettori hanno LED dedicati ad una singola operazione, altri condivisi da entrambe.

ethernet integrata
Figura 1. Configurazione tipica di un sistema.

La configurazione tipica di una connessione è illustrata nella figura 2.

ethernet

Si renderanno necessari dei componenti discreti RC sulle guide TX e RX , così come per la base dell'alimentazione centrale dei trasformatori. Date un'occhiata ai datasheet dei componenti effettivi selezionati. Un tipico controller Ethernet che occupa uno spazio minuscolo è un chip dalle dimensioni di mm 5x5 della Silicon Laboratories, il modello CP 2200/1. Date un'occhiata ai link in calce a quest'articolo per ulteriori esempi. Un rapido sguardo alle funzionalità di questi due controller è rappresentato nelle illustrazioni qui sotto. Funzionalità CP 2200 CP 2201Package TQFP- 48 QFN-28 Dimensioni: 9mm x 9mm 5mm x 5mm Modalità interfaccia Selezionabile in modalità multiplexed/non multiplexed Velocità interfaccia in modalità non multiplexed 30 Mbps 25 Mbps Controlli LED: 2
1 indicatore d'attività/link. L'installazione tipica con LED separati avrà quest'aspetto (vedi figura 3).

sistema ethernet
Figura 3. Controller tipo e RJ-45

Causare interruzioni di connessione usando Silicon LabConnection che utilizza Silicon Lab ChipSoftware. Qualsiasi altra cosa si andrà ad implementare nel firmware verranno considerate funzionalità per il sistema centrale. Ammettendo di aver bisogno delle funzionalità citate nell'introduzione per l'accesso tramite internet per il controllo ed il monitoraggio seguente, sarà necessario implementare i seguenti protocolli:

• TCP/IP – Sarà necessaria la compilazione per supportare le comunicazioni in entrata ed in uscita attraverso la rete. Se si sta implementando un sistema operativo come Linux, segui i moduli seguenti. Ci sono diversi paragrafi di protocolli disponibili da integrare nel firmware, nel caso in cui non sia possibile fare altrimenti.
• Server HTTP/web server- Ci sarà bisogno di integrare un server leggero in modo tale che il vostro sistema integrato possa rispondere alle richieste del browser. Affinché possa essere identificato univocamente, sarà necessario poter ottenere un proprio, unico indirizzo IP. Una possibile soluzione possono essere i parametri statici. E' possibile avere un indirizzo IP predefinito dal sistema. Comunque, negli esempi più frequenti, il sistema dovrebbe essere in grado di richiedere un proprio indirizzo IP ad un server DHCP. Il protocollo netfinder è di grande utilità se bisogna scoprire l'indirizzo IP di un sistema connesso. Ergo, va bene per implementare il protocollo, sia in una situazione statica che in una dinamica, Il sistema integrato avrà la responsabilità di aggiornare i file di paging/HTML che verranno eventualmente, di volta in volta richiesti. Il controller utilizzato necessita di un indirizzo MAC univoco preprogrammato.
• Telnet/Hyperterminal- Questa funzione consentirà il log-in remoto e di conseguenza l'esecuzione di comandi di livello shell. Può essere impiegato sia per l'amministrazione remota ma anche per la segnalazione di errori, se necessario.
• SMTP- La comunicazione con i server SMTP è richiesta se il vostro sistema ha spedito email ad un centro d'amministrazione. Il vostro sistema avrà bisogno di connettersi al server SMTP e potrà inviare email create all'interno del sistema. Indirizzo IP del server SMTP, indirizzi email di destinatario e mittente, oggetto, testo del messaggio, nome degli allegati e allegati saranno parte delle informazioni inviate. Il centro di comando comunicherà con un server POP/IMAP/HTTP per effettuare il download delle mail. Sebbene parametri statici diventino sempre più rari, se queste sono le impostazioni, bisognerà provvedere ad effettuare delle modifiche in questo campo. Potrebbe trovarsi in combinazione con la funzionalità dell'upgrade del firmware, ma questo articolo non verte principalmente su questo. Intestazioni adeguate o accesso JTAG dovranno essere messi a disposizione.

Link utili
Controller Ethernet
Silicon Labs   https://www.silabs.com/ethernet/
Intel  www.intel.com/products/ethernet/index.htm
TCP/IP protocol Stack
IwIP   http://www.sics.se/~adam/lwip/
LCS    http://www.lynuxworks.com/rtos/lcs.php3
NicheLite  http://www.iniche.com/nichelite.php
Web servers
Server Web leggeri: fate riferimento a questo tutorial per quel che riguarda oltre 40 web server leggeri . http://www.tutorialized.com/view/tutorial/All-the-Lightweight-Web-server...

 

 

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ritratto di slovati

Controller Ethernet

Molto interessante il contenuto di questo articolo. La connessione Ethernet sta diventando sempre piu' diffusa anche nei microcontrollori di fascia media (Microchip PIC, NPX, STM32 tanto per citare alcuni nomi) a testimoniare che il mondo "IP" sta acquisendo sempre maggiore importanza ed interesse. Mi ha anche fatto piacere sentire parlare del chip di Silicon Labs, un controllore stand-alone che si propone utilissimo per i micro che non hanno funzionalita' di networking integrata.

 

 

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