Roste rovněž pohodlí uživatele. V mnoha domech se zásuvka s internetem stala standardem a velmi často je využíváno ještě pohodlnější řešení – bezdrátová síť WiFi.
Široký přístup k internetu způsobil, že se síť poměrně rychle ocitla v poli zájmu inženýrů, zabývajících se řešením dálkového řízení a ovládání. Systémy opírající se o GSM nebo rádiovou síť ISM jsou silně autonomní a výborně se hodí pro aplikace s omezeným stykem s člověkem, např. v řídce obydlených nebo lesních oblastech apod. Co se však týká nákladů na zařízení, včetně těch na přenos dat kanálem GSM, bude se jednat o řešení poměrně drahá. V místech kde je dostupný Internet / Ethernet lze přitom dálkové ovládání a kontrolu realizovat mnohem levněji a s rozšířenými možnostmi přenosu dat k tomu.
I když je takto dokonalý nosič „na dosah ruky“ (to abychom neříkali „konektoru“), stavějí se k němu inženýři a konstruktéři s jistou rezervou. Dosavadní kontakt s Internetem / Ethernetem se omezoval na počítač, síťovou kartu, kabelový modem a zástrčku RJ45. To samozřejmě vede k přesvědčení, že tak pokročilé řešení musí vyžadovat hodně technického know-how, hojné hardwarové zdroje a rozsáhlý software. Mnoho profesionálních konstruktérů a amatérů by rádo obohatilo systém, který navrhují, o síťové spojení, pokud by tak mohli učinit v několika jednoduchých krocích.
Odpovědí na tento požadavek je nabídka korejské firmy Wiznet, která vyrábí Ethernetové a WiFi moduly a obvody. Dlouholetá práce na těchto řešeních (již od roku 1998) přináší ovoce v podobě širokého a dokonale propracovaného portfolia. Nabídka Wiznet umožňuje optimální volbu součástky pro konkrétní potřeby a zajištění spojení při udržení rozumných nákladů. V dalším textu si krátce představíme nejdůležitější produkty z jejich nabídky.
Integrované obvody
První skupinu integrovaných obvodů tvoří kontroléry Ethernetu, které jsou můstkem mezi mikroprocesorovým systémem a sítí Internet / Ethernet. Jsou doporučovány zvláště pro nové projekty a velkosériovou výrobu.
W5200 – Fast SPI Ethernet Controller
- TCP/IP: TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMPv2, PPPoE, Ethernet
- vestavěná fyzická vrstva 10 Base T / 100 Base Tx Ethernet
- SPI Mode 0, 3
- podporuje ADSL, Auto MDI/MDIX, Auto Negotation
- Power Down Mode a Wake-On LAN
- interní paměť 32 kB TCP/IP
- pouzdro QFN48
W5300 – High Performance Ethernet Controller
-
rychlost max. 80 Mbps (DMA) - TCP/IP: TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMPv2, PPPoE, Ethernet
- vestavěný 10/100 Ethernet PHY
- podporuje ADSL, Auto MDI/MDIX, Auto Negotation
- budič indikátorů LED
- 8/16 bit Data Bus
- hybridní stack TCP/IP (software a hardware)
- interní paměť 128 kB TCP/IP
- pouzdro LQFP100
W5100 / W3150A+ – Hardwired TCP/IP Controller
- TCP/IP: TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMPv2, PPPoE, Ethernet
- vestavěný 10/100 Ethernet PHY (W5100)
- podporuje 10BaseT/100BaseT – MII Interface (W3150A+)
- 2 BUS interfejs a SPI Mode 0
- podporuje Auto MDI/MDIX, Auto Negotation
- full duplex i ADSL (W3150A+)
- interní paměť 16 kB TCP/IP
- pouzdro LQFP80 (W5100) / LQFP64 (W3510A+)
W5500 – Hardwired TCP/IP embedded Ethernet controller
Jedná se o nejnovější „dílo“ korejských inženýrů, navržené na základě zkušeností s dřívejšími obvody. Řešení, které již netrpí nedostatky svých předchůdců, bylo obohaceno o doplňkové funkce, díky kterým se implementace do systému stává ještě jednodušší a efektivnější.- TCP/IP: TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMP, PPPoE
- vybavený 8 sockety TCP/UDP
- vestavěný 10/100 Ethernet (MAC a PHY embedded)
- vestavěný 10BaseT / 100 BaseT Ethernet PHY
- rychlý přenos SPI (80 MHz, Mode 0, Mode 3)
- interní paměť 32 kB – bufferů TX/RX
- podpora pro Auto Negotiation (full a half duplex, 10 a 100-based)
- podpora režimu Power Down
- podpora Wake on LAN over UDP
- přímé ovládání LED (Full/Half duplex, Link, Speed, Active)
- pracovní napětí 3,3 V (I/O tolerují 5 V), snížený příkon
- snížená tepelná ztráta obvodu
- pouzdro LQFP48
Všechny uvedené obvody vyžadují ovládání vnějším systémem (data bus nebo SPI) a doplňující externí součástky pro připojení sítě (zásuvka RJ45).
Zajímavým nápadem jsou též obvody, kombinující kontrolér Ethernetu s mikrokontrolérem. Takové řešení dovoluje maximální optimalizaci řízení a přenosu dat (je 4-5krát rychlejší než s externím procesorem) a umožňuje tak odlehčení hlavnímu procesoru v systému. A co víc, tyto obvody mohou pracovat samostatně bez dalšího externího řízení.
W7200 je spojením obvodu W5200 s procesorem ARM Cortex-M3 (32 bitů) s pracovním kmitočtem 72 MHz (1,25 DMIPS/MHz). Procesor má 128 kBytů paměti programu, 20 kBytů paměti dat, GPIO, SPI, USART, USB a mnoho dalších zdrojů umožňujících konstrukci výkonného systému.
W7100A je obvod vybavený řídicím mikrokontrolérem, odpovídajícím průmyslovému standardu 8051. Populární a jednoduchý standard tak dovoluje rychlou a bezproblémovou aplikaci sítě a to i v případě méně zkušených amatérů. Je osazen 2 kB Boot ROM, 64 kB SRAM a 64 kB FLASH.
Komunikační moduly LAN
Použití integrovaných obvodů jako kontrolérů LAN vyžaduje předchozí přípravu místa na desce plošného spoje. Při návrhu zařízení musíme navíc pamatovat na zásady platící pro vysoké kmitočty. V případě jednodušších systémů to může znamenat komplikovanější montáž, zatímco v případě modernizace staršího zařízení pak i větší obtíže. Wiznet na takové situace myslel a uvedl proto celou škálu hotových modulů různých typů, které obsahují kontrolér spolu se součástkami, které jsou nezbytné pro jeho funkci, a konektory pro komunikaci s Ethernetem a mikroprocesorovým systémem, napájením atd.
Network Module
Jednoduché moduly založené na kontroléru TCP/IP W510 (WIZ810MJ, WIZ812MJ) nebo kontroléru W5300 (WIZ830MJ), osazené zásuvkou MAG Jack pro propojení s Ethernetem a kolíkovou lištou s rastrem 2 mm (WIZ810MJ) nebo 2,54 mm (WIZ812MJ a WIZ830MJ). Mají malé rozměry (WIZ810MJ – 52x25x21 mm, WIZ812MJ – 55,5x25x23,5 mm, WIZ830MJ – 53,3x34x19,5 mm), nízký proudový odběr (max. 185 mA @ 3,3 V) a široký rozsah pracovních teplot (od -40 °C do +85 °C).
ioModule (Internet Offload Module)
Miniaturní modul WIZ820IO sestává ze zásuvky typu Mag Jack instalované na malé desce (23x25 mm) spolu s kontrolérem W5200. Pro komunikaci s mikroprocesorovým systémem se používají dvě kolíkové lišty s rastrem 2,54 mm.
Serial to Ethernet Gateway Module
Nejbohatší rodina modulů, které jsou síťovou bránou mezi sériovým rozhraním a Ethernetem. Za své velké možnosti vděčí použití doplňkového dohlížecího mikrokontroléru a dostupného konfiguračního softwaru. Rychlost přenosu dat dosahuje 10/100 Mbps pro Ethernet a max. 230 kbps pro sériové rozhraní.
Moduly s kontrolérem TCP/IP W5100 a externím procesorem z rodiny 8051 (WIZ100SR, WIZ105SR, WIZ110SR) jsou jednoduché malé moduly, které mají 1 sériový port. Vstup Ethernet je realizován v podobě zásuvky MAG Jack (kromě WIZ100SR – kolíková lišta), sériový výstup je pak v podobě kolíkové lišty s rastrem 2 mm (kromě WIZ110SR osazeného konektorem DB9 a interfejsem RS232).
Další zajímavou skupinou jsou moduly WIZ107SR a WIZ108SR postavené na základě čipu W7100A, obsahující v jedné struktuře kontrolér TCP/IP a mikrokontrolér kompatibilní se standardem 8051. To umožňuje značnou optimalizaci kódu a zmenšení rozměru modulu (na 30x45 mm). Moduly mají vstup Ethernet v podobě zásuvky MAG Jack. WIZ108SR je vybaven sériovým rozhraním RS422/485.
Největší možnosti pak nabízí „nejrozvinutější“ moduly osazené procesorem z rodiny ARM Cortex M3. Máme zde k dispozici moduly WIZ120SR a WIZ125SR s kontrolérem TCP/IP W510 se 2 sériovými porty. Modul WIZ120SR není vybaven zásuvkou MAG Jack a všechny signály se vysílají přes kolíkové konektory s roztečí 2 mm. Modul WIZ125SR má zásuvku MAG Jack pro propojení se sítí Ethernet i dvě sériové zásuvky DB9.
Moduly WIZ140SR a WIZ145SR s kontrolérem TCP/IP W5300 mají až 4 sériové porty standardu RS232. Sériové signály jsou dostupné na kolíkových konektorech s rastrem 2,54 mm. Zásuvka MAG Jack pro připojení Ethernetu se nachází na modulu WIZ145SR a u modulu WIZ140SR je dostupný kolíkový konektor.
Jak vyplývá z výše uvedeného, škála modulů bude poměrně široká. Stojí za zmínku, že prvky pracují v průmyslovém rozsahu pracovních teplot.
Komunikační moduly WiFi
Poslední skupinou jsou moduly WiFi pro bezdrátovou komunikaci, která získává stále větší popularitu. Zařízení vybavená takovými moduly mají převážně bateriové napájení a důležitým aspektem se proto stává jejich energetická úspornost – vlastnost, které přiložil Wiznet velkou váhu.
Jedná se o kompaktní moduly WiFi s velmi malým proudovým odběrem (34 μA v pohotovostním režimu). Vyhovují standardu IEEE802.11b, zaručují rychlost přenosu dat až 11 Mbps a jsou dostupné v provedení s anténním konektorem U.FL pro připojení externí antény nebo s vestavěnou anténou. Vysílací výkon činí 8 dBm (WizFi210) nebo 17 dBm (WizFi220). Rozměry modulu jsou 32x23,5x2,9 mm.
WizFi610wi
Modul, vyhovující standardu IEEE802.11b/g, zaručuje rychlost přenosu dat až 25 Mbps. Je vybaven UARTem, MII a konektorem externí antény U.FL. Může pracovat v režimu AP, Gatway, Client, má podporu interfejsu UART – WiFi a MII Ethernet – WiFi a nástroje pro snadnou konfiguraci.
WizFi630wi
Nejpokročilejší a nejrozsáhlejší modul, vyhovující standardu IEEE802.11b/g/n a zaručující rychlost přenosu dat až 150 Mbps. Může pracovat v režimu WiFi Router, AP, AP-Client, AD-HOC, zajišťuje podporu 3 portů Ethernet a 2 portů UART a má nástroje pro snadnou konfiguraci, jakým je i Built-in Web Server atd.
Když shrneme přehled nabídky Wiznet, můžeme si všimnout, že firma disponuje širokým portfoliem a nabízí bohatý výběr jak obvodů, tak i modulů. Její výrobky se vyznačují vysokou mírou integrace a promyšlenou, efektivní konstrukcí. Jsou určeny pro aplikace z oblasti zabezpečení (internetové kamery, kontrola přístupu), Smart Energy (dálkový odečet měřidel, ovládání osvětlení atd.), spotřební elektroniky, elektronických displejů, internetového rádia, internetových kamer, čteček karet, prodejních terminálů, čteček čárového kódu a mnoha dalších, od drobných kutilských aplikací až po pokročilá průmyslová řešení.
Určitě stojí za to navštívit internetové stránky výrobce (www.wiznet.eu), na kterých můžeme najít mnoho podpůrných nástrojů pro konstruktéry, rozsáhlé katalogové listy a také příklady aplikací. Wiznet aplikuje politiku Open Hardware zpřístupněním úplné dokumentace svých výrobků každému zájemci. Každý prvek nabídky má vyhrazený vývojářský nástroj, který umožňuje rychlé a jednoduché seznámení s funkcemi obvodu. Inženýři Wiznetu rádi sdílejí své znalosti a ochotně podporují konstruktéry, což je velmi důležité. V neposlední řadě musíme rovněž zdůraznit snadný přístup k jednotlivým prvkům, které se v celé své nabídce nacházejí ve skladu distributora, společnosti TME (www.tme.eu). Dnes Vás něco napadne a již zítra obdržíte objednané řešení od Wiznetu přímo na uvedené adrese...
