Contrôleurs Ethernet WIZnet W5100/W5200

Les puces W5100 et W5200 de WIZnet sont des contrôleurs réseaux permettant aux systèmes embarqués qui les emploient de bénéficier simplement d'une connexion réseau Ethernet. Ils intègrent une pile TCP/IP matérielle.

W5x00.jpg

Le W5100 propose au choix une interface SPI ou parallèle tandis que le W5200 ne propose qu'une interface SPI. Par rapport au W5100, le W5200 offre quelques évolutions récapitulées dans le tableau ci-dessous (liste non exhaustive) :

W5100W5200
InterfaceParallèle / SPISPI
Fréquence SPI4 MHz80 MHz
Nombre de sockets48
Buffer RX/TX16 ko32 ko
Power Down modenonoui
Wake On LANnonoui

Bibliothèque W5200 Arduino Ethernet Library

La bibliothèque Ethernet livrée avec l'environnement de développement Arduino est conçue pour exploiter l'Arduino Ethernet Shield officiel à base de W5100. Son arborescence est la suivante :

Ethernet
|_examples
|_utility
|    |_socket.cpp
|    |_socket.h
|    |_w5100.cpp
|    |_w5100.h
|_Dhcp.cpp
|_Dhcp.h
|_Dns.cpp
|_Dns.h
|_Ethernet.cpp
|_Ethernet.h
|_EthernetClient.cpp
|_EthernetClient.h
|_EthernetServer.cpp
|_EthernetServer.h
|_EthernetUdp.cpp
|_EthernetUdp.h
|_util.h

Cependant l'EKitsZone Ethernet Shield est basé sur un W5200. Par conséquent, il est nécessaire de modifier la bibliothèque Ethernet originale.

Une petite recherche sur Internet conduit à l'article W5200 Arduino Ethernet Library sur le blog WIZnet. L'auteur du billet, Jinbuhm Kim, propose sur son dépôt Github la bibliothèque jbkim/W5200-Arduino-Ethernet-library.

Cette bibliothèque se compose des fichiers utility/w5100.h et utility/w5100.cpp modifiés pour le contrôleur W5200.

Il est également nécessaire de modifier le fichier Ethernet.h en remplaçant la ligne :

#define MAX_SOCK_NUM 4

par les lignes suivantes :

#ifdef W5200
#define MAX_SOCK_NUM 8
#else
#define MAX_SOCK_NUM 4
#endif

Mise en œuvre

La mise en œuvre de la bibliothèque présentée précédemment consiste à utiliser un sketch permettent d'obtenir une adresse IP auprès d'un serveur DHCP et de la communiquer via la liaison série. Enfin, un ping de la carte de développement permettra de confirmer son intégration au réseau.

Obtention d'une adresse IP

On utilise le sketch DhcpAddressPrinter.ino livré avec la bibliothèque Ethernet.

/*
  DHCP-based IP printer
 
 This sketch uses the DHCP extensions to the Ethernet library
 to get an IP address via DHCP and print the address obtained.
 using an Arduino Wiznet Ethernet shield. 
 
 Circuit:
 * Ethernet shield attached to pins 10, 11, 12, 13
 
 created 12 April 2011
 modified 9 Apr 2012
 by Tom Igoe
 
 */

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>

// Enter a MAC address for your controller below.
// Newer Ethernet shields have a MAC address printed on a sticker on the shield
byte mac[] = {  
    0x00, 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDE, 0x02 };

// Initialize the Ethernet client library
// with the IP address and port of the server 
// that you want to connect to (port 80 is default for HTTP):
EthernetClient client;

void setup() {
    // Open serial communications and wait for port to open:
    Serial.begin(9600);
    // this check is only needed on the Leonardo:
    while (!Serial) {
        ; // wait for serial port to connect. Needed for Leonardo only
    }

    // start the Ethernet connection:
    if (Ethernet.begin(mac) == 0) {
        Serial.println("Failed to configure Ethernet using DHCP");
        // no point in carrying on, so do nothing forevermore:
        for(;;)
            ;
    }
    // print your local IP address:
    Serial.print("My IP address: ");
    for (byte thisByte = 0; thisByte < 4; thisByte++) {
        // print the value of each byte of the IP address:
        Serial.print(Ethernet.localIP()[thisByte], DEC);
        Serial.print("."); 
    }
    Serial.println();
}

void loop() {

}

Si tout se passe bien, l'Arduino communique son adresse IP (ici 192.168.1.4) via la liaison série :

address.png

Dans le cas contraire, l'Arduino envoie le message Failed to configure Ethernet using DHCP.

Ping de la carte de développement

Pour vérifier l'intégration de l'Arduino au réseau, on propose de lui adresser des requêtes ICMP à l'aide de la commande ping :

$ ping 192.168.1.4

Si tout fonctionne, on observe les réponses de l'Arduino :

ping.png

Conclusion

L'adjonction d'un shield Ethernet à une plateforme telle qu'Arduino permet de l'intégrer dans un environnement réseau, local ou distant. Cette intégration laisse entrevoir de très nombreuses perspectives telles que des solutions domotiques ou stations météo connectées.

La solution proposée par Jinbuhm Kim fonctionne parfaitement et permet d'utiliser les modules Ethernet basés sur un WIZnet W5200. Toutefois les modifications effectuées ne permettent plus d'utiliser l'Arduino Ethernet Shield à base de WIZnet W5100. iDreamMicro reviendra sur ce point dans un prochain article et proposera une solution permettant de choisir le type de contrôleur Ethernet.

Références