Современная электроника №6/2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2019 Интерфейсный мост UART-Ethernet для Интернета вещей Рис. 1. Внешний вид модуля Eport-E10 В статье описывается недорогой преобразователь интерфейсов, позволяющий подключить любое микроконтроллерное устройство к сети Интернет, а также приводятся схема подключения и методика настройки данного преобразователя. Олег Вальпа (sandh@narod.ru ) В ВЕДЕНИЕ В настоящее время стремительно раз- вивается концепция Интернета вещей (IoT), что приводит к росту потребно- сти в устройствах с сетевым досту- пом. Несмотря на общую сложность многоуровневой сетевой модели OSI (Open Systems Interconnection) и сете- вых интерфейсов типа Ethernet, Wi-Fi и GPRS, существуют варианты простой организации сетевого доступа для раз- личных устройств. Одно из таких реше- ний описано далее. Практически все микроконтролле- ры имеют в своём составе универсаль- ный асинхронный последовательный порт UART, который обеспечивает связь между ними и внешними устройства- ми. Если к данному порту подключить интерфейсный мост UART-Ethernet, то аппаратная часть задачи будет решена. Далее потребуется реализовать про- граммную часть, т.е. адаптировать про- грамму микроконтроллера к одному из стандартных сетевых протоколов. Поскольку ресурсы большинства недорогих микроконтроллеров неве- лики и не позволяют хранить в своей памяти множество интернет-страниц, можно обойтись одним из самых рас- пространённых протоколов – Modbus RTU. Программная реализация данно- го протокола возможна практически для всех микроконтроллеров, а суще- ствующий стандартный сетевой про- токол Modbus TCP обеспечит двусто- роннюю связь микроконтроллерного устройства с внешним миром по сети. А ППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ В качестве аппаратного моста между интерфейсами UART и Ethernet предла- гается использовать недорогой модуль Eport-E10 от компании Hi-Flying [1]. Он представляет собой электронное устройство в виде миниатюрного бло- ка с встроенным сетевым разъёмом для интерфейса Ethernet. Внешний вид устройства показан на рисунке 1. Модуль построен на современном АРМ-микроконтроллере с операци- онной системой Free RTOS. Техниче- ские характеристики модуля приведе- ны в таблице 1. Типовая схема подклю- чения Eport-E10 к микроконтроллеру приведена на рисунке 2. Расположе- ние контактов модуля со стороны пай- ки показано на рисунке 3. Назначение контактов модуля и обозначения всех сигналов приведены в таблице 2. Для подключения сетевого кабеля Ethernet в Eport-E10 имеется стандартный сое- динитель типа RJ-45 (см. табл. 3). П РОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ Поскольку модуль Eport-E10 име- ет встроенную поддержку множества сетевых протоколов, для активации протокола Modbus TCP потребуется лишь сконфигурировать модуль с помо- щью любого браузера. Для выполнения данной процедуры необходимо подать питание на модуль и подключить его к компьютеру через стандартный сете- вой кабель. В браузере необходимо вве- сти адрес 169.254.173.207 и дождаться появления окна авторизации модуля Eport-E10. Если окно авторизации не появляет- ся, следует убедиться в том, что модуль откликается на запросы. Сделать это можно из командной строки с помо- щью команды ping 169.254.173.207 . Некоторые модули могут иметь IP-адрес 169.254.1.1. Для поиска IP-адреса моду- ля можно использовать специальную программу IOTService, которая доступ- на на сайте компании Hi-Flying [2] во вкладке Downloads . Данная программа также позволит произвести настройки различных параметров модуля или вос- становить заводские настройки. Таблица 1. Технические характеристики модуля Eport-E10 Параметр Значение Базовые параметры Напряжение питания, В 3,3 Рабочий ток, мА, не более 250 Потребляемая мощность, мВт, не более 700 Размер (Д × Ш × В), мм 33 × 18,6 × 15 Диапазон рабочих температур − 45 … +85°C Диапазоны температур и влажности хранения − 45 … +105°C, 5…95% Системные параметры Процессор / Частота Cortex-M3 / 90 МГц Память Flash / SDRAM 1 МБ / 128 КБ Операционная система Free RTOS Порт Ethernet Тип соединителя RJ-45 с двумя светодиодными индикаторами Интерфейсный стандарт 10 / 100Base-T Защита изоляции, кВ 2 Сетевой трансформатор Интегрированный Сетевые протоколы IP, TCP, UDP, DHCP, DNS, HTTP Server/Client, ARP, BOOTP, AutoIP, ICMP, Web socket, Telnet, FTP,TFTP, uPNP, NTP, Modbus TCP Протокол шифрования SSL v3 AES 128Bit DES3 Последовательный порт Интерфейсный стандарт 3,3 В TTL Количество информационных бит 5, 6, 7 или 8 Количество стоповых бит 1 или 2 Контрольный бит Отсутствует, чётный, нечётный, пустой или маркерный Скорость обмена, бод 600…921600 Управление потоком Аппаратно RTS/CTS, DSR/DTR; программно Xon/Xoff; отключено