Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
Izdelava večnamenskih, a varnih IoT naprav je lahko zapletena zaradi potrebe po uporabi zunanjih omrežnih adapterjev in več (pogosto ne povsem združljivih) knjižnic. Čip W55RP20 podjetja WIZnet rešuje te težave na način, ki je dostopen razvijalcem in načrtovalcem.
Predstavljamo dve rešitvi WIZnet. Prva je System-in-Package ki združuje funkcionalnost mikrokontrolerja Raspberry Pi RP2040 z Ethernet omrežnim adapterjem (W5500). Drugi ponujeni izdelek je razvojni modul, ki temelji na tem čipu in vsebuje vse elemente, potrebne za zagon popolnoma funkcionalne IoT platforme (Internet of Things). Oba izdelka sta na voljo pri TME, neposredno iz njihovih skladišč.
Komponente sistema W55RP20
W55RP20 v enem samem QFN68 ohišju vsebuje popolnoma funkcionalen mikrokontroler in omrežni adapter s strojno podporo za TCP/IP sklad. Osnova te rešitve je RP2040, čip iz Raspberry Pi (znan z razvojnimi ploščami Pi Pico), zasnovan z mislijo na enostavno implementacijo in vsestranskost. Programirati ga je mogoče z uporabo C/C++, MicroPython, CircuitPython, FreeRTOS ali Arduino. Ključne značilnosti so navedene spodaj.
Dvojedrni procesor z arhitekturo Arm Cortex-M0+ s taktno frekvenco 133 MHz.
12-kanalni DMA krmilnik (Direct Memory Access), ki omogoča hitro prenašanje podatkov do periferij, kar omogoča multimedijske projekte, gonilnike z nizko zakasnitvijo itd.
Širok izbor vmesnikov: 2 x UART, 2 x SPI (en kanal se uporablja za komunikacijo z omrežnim krmilnikom), 2 x I2C, 1 x USB 1.1 (v host ali device načinu).
2 PIO blokov (programabilni vhodno/izhodni moduli), vsak s 4 stanjem strojev, kar omogoča generiranje signalov z zelo natančnimi frekvencami, emulacijo vmesnikov, izvajanje lastnih načinov prenosa.
23 GPIO pinov z različno funkcionalnostjo, vključno z izhodi za 16 PWM generatorjev in vhodi za 4 A/D pretvornike.
Zmožnosti krmilnika W5500
Znotraj čipa je mikrokontroler RP2040 povezan preko SPI vmesnika z lastniškim omrežnim krmilnikom WIZnet: W5500. Njegova glavna naloga je strojno upravljanje Ethernet vmesnika in TCP/IP sklada. Pomembno je poudariti, da W55RP20 kot celota lahko podpira vrsto omrežnih protokolov TCP, UDP, ICMP, IGMP, ARP, PPPoE, prav tako pa ponuja podporo za AWS, Azure, TLS, SSL, MQTT in HTTP. Krmilnik W5500 razbremeni jedra mikrokontrolerja, kar zagotavlja stabilno omrežno komunikacijo in omogoča, da računska moč RP2040 v celoti služi krmiljenju ciljne naprave.
Dodatni podatki o čipu
Pomembna lastnost W55RP20 je, da ga je mogoče uporabljati in programirati skoraj enako kot mikrokontroler RP2040. Poleg omenjenih struktur čip vsebuje 2 MB Flash pomnilnika. Napaja se lahko z DC napetostmi v razponu od 1,8 V do 3,3 V DC. Čip deluje pri temperaturah od -40 °C do 85 °C.
Razvojni modul W55RP20-EVB-PICO
Za prototipiranje in testiranje projektov, ki bodo na koncu uporabljali čip W55RP20, je proizvajalec pripravil razvojni modul, ki vsebuje vse elemente, potrebne za njegovo delovanje, vključno z DC/DC regulatorskim napajalnikom, kontrolnimi LED diodami ter RJ45 in USB C priključki. Slednji omogoča povezavo z računalnikom, programiranje mikrokontrolerja, posodabljanje firmware in napajanje plošče (napetostni razpon od 1,8 V do 5,5 V). Obstaja tudi možnost pritrditve adapterja za PoE (Power over Ethernet), ki omogoča napajanje celotnega modula preko omrežne infrastrukture.
Delo z modulom W55RP20 je zelo enostavno, še posebej za uporabnike z vsaj osnovnimi izkušnjami z RP2040. Pomembno je omeniti, da so priključki na tiskanem vezju enaki kot pri Raspberry Pi Pico, najbolj priljubljeni plošči z mikrokontrolerjem britanskega proizvajalca. RJ45 priključek podpira avtomatsko pogajanje (Full/Half Duplex, 10/100 Mb/s).
Za dodatno olajšanje dela sta na vezju nameščeni dve tipki: ponastavitev in stikalo za izbiro/nalaganje bootloaderja.
Uporaba in povzetek
Predstavljeni čip in razvojni modul so večnamenske platforme, ki se lahko zlahka uporabijo kot osnova za različne omrežne naprave. Njihove uporabe lahko zlahka najdejo tako ljubitelji kot profesionalni razvojniki, ki se ukvarjajo z izdelavo vezij za potrošniško rabo (na področju pametnega doma) in industrijo.
Dobro dokumentirani in priljubljeni mikrokontrolerji RP2040 se že pogosto uporabljajo v avtomatizaciji in robotskih krmilnikih, predvsem tistih, izdelanih po zahtevah posameznih strank. Združitev mikrokontrolerja z adapterjem W5500 še dodatno razširja njegove zmožnosti in omogoča oddaljeno spremljanje in nadzor naprav, tudi prek oblaka ali interneta. Žična povezljivost se izkaže za učinkovito tudi ob prisotnosti sorazmerno močnih elektromagnetnih motenj (neizogiben pojav v strojnih parkih), kjer bi uporaba WiFi in podobnih tehnologij bila manj optimalna.
Povzeto po:
https://www.tme.eu/si/sl/news/about-product/page/72258/izdelava-iot-naprav-z-wiznet-cipi-in-moduli/
