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Dans cette série de PIC Microcontroller Communication, après avoir appris sur la façon dont la communication PIC Microcontroller avec I2C , SPI , RS – 232 et USB peuvent être atteints, dans cet article , nous allons discuter des concepts de communication Ethernet avec Microcontrôleurs PIC. En ce qui concerne la communication impliquant des fils, Ethernet est le standard câblé pour la mise en réseau car il permet de connecter un très grand nombre d’ordinateurs, micro – contrôleurs et d’ autres équipements informatiques les uns aux autres.

Avec juste un commutateur de réseau, de nombreux appareils différents peuvent facilement communiquer entre eux avec Ethernet, ce qui permet différents appareils et du matériel pour accéder à distance et cela fournit également un moyen rentable et fiable de contrôle à distance et de surveillance. La plupart des ordinateurs ont aujourd’hui un port Ethernet mis en œuvre sur les il est avec de nombreux appareils électroniques. De nombreux microcontrôleurs ont construit dans les périphériques Ethernet, comme le  PIC18F97J60 , ce micro – contrôleur PIC18 a une communication Ethernet 10Mbps intégrés périphériques. Le dispositif offre la mémoire flash de programme 128K, 3908 octets de mémoire RAM, 70 broches E / S, 16 canaux A / D 10 bits, temporisateurs, compteurs et beaucoup plus de fonctionnalités.

Caractéristiques PIC18F97J60 famille

  • IEEE 802.3 Ethernet Controller compatible
  • Entièrement compatible avec les réseaux 10/100/1000 Base-T
  • Integrated MAC et 10 BASE-T PHY
  • Jusqu’à 128 Ko de Flash
  • 8 KB tampon Ethernet
  • Prise en charge des Unicast, les paquets multidiffusion et de diffusion
  • Programmable réveil sur plusieurs formats de paquets, y compris la magie Packet®, Unicast, Multicast, diffusion, match de paquet spécifique ou un paquet
  • 64/80 / 100-Pin TQFP Package
  • Plage de température: -45 ° C à + 85 ° C
  • Périphériques numériques de communication: 2-UART, 2-A / E / USART, 2-SPI, 2-I2C2-MSSP (SPI / I2C)

Plus d’ informations peuvent être obtenues à partir de la PIC18F97J60 Fiche famille .

Quand un microcontrôleur qui ne dispose pas d’ un périphérique Ethernet intégré est utilisé, Microchip offre une puce Ethernet de série qui peut facilement être utilisé par un microcontrôleur avec une interface SPI pour fournir une capacité Ethernet à l’application. Le  ENC28J60 est une puce Ethernet série 28 broches populaire, 10BASE-T autonome contrôleur Ethernet avec interface SPI, à bord MAC et PHY, 8 Ko de mémoire tampon RAM et une interface série SPI. Avec une petite taille de paquet d’impression de pied le ENC28J60 minimise la complexité, l’ encombrement et le coût.

ENC28J60 Ethernet Controller Caractéristiques

  • IEEE 802.3 ™ compatible Ethernet Controller
  • Entièrement compatible avec 10/100 / 1000Base-T Réseaux
  • MAC intégré et 10Base-T PHY
  • Prend en charge une 10Base-T Port avec détection automatique Polarité et correction
  • Prise en charge des modes complets et demi-Duplex
  • Retransmission automatique programmable en cas de collision
  • SPI Interface avec des vitesses d’horloge jusqu’à 20 MHz
  • Tampon: 8 koctets de transmission / réception de paquets double SRAM Port
  • Adresse MAC: Prise en charge Unicast, Multicast et Broadcast Packets
  • Tension de fonctionnement de 3,1 V à 3,6 V (3,3 V typique)
  • Plage de température: -40 ° C à + 85 ° C industriel, 0 ° C à + 70 ° C commercial (SSOP uniquement)
  • 28-Pin SPDIP, SSOP, SOIC, QFN

Plus d’ informations peuvent être obtenues à partir de la fiche ENC28J60 . Les chiffres ci – dessous montrent  les types de paquets ENC28J60

Figure 2: types de paquets ENC28J60.

Applications Ethernet Intégrées

Avec Internet à l’esprit, on peut penser à de nombreuses applications, ci-dessous quelques applications sont répertoriés:

  • Surveillance Web: Une personne peut surveiller plusieurs distributeurs automatiques situés dans des endroits différents qui peuvent être distantsplusieurs kilomètres. A partir du PC au bureau de votre conforme, vous pouvez suivredirect tousjours l’état etstock de chaque machine, sans perdretemps etargent pourrendre à chaque machine. Une interfaceligne simple aux distributeurs automatiques peut vous permettre de surveiller tout de l’Internet.
  • Contrôle d’accès: Surveiller et contrôler l’accès d’une zone à distance
  • Surveillance de l’ environnement: capteurs environnementaux peuvent installé sans assistance dansendroits éloignésalimentationdonnéesligne à un centrecontrôle etsurveillance.
  • Contrôle industriel: L’état des machines peut être contrôlédistance, activer ou désactiver, …
  • Domotique: Dispositifs tournantintérieurla maison commelumières ON et OFF à distance même d’une main tenue appareil mobile connecté à Internet comme un téléphone intelligent.

Principes de base des communications Ethernet

Avant d’aller en profondeur, nous allons en discuter d’abord quelques-uns terminologie de communication Ethernet.

Ethernet 

Ethernet est une technologie de réseau informatique basé sur les images pour les réseaux locaux (LAN). Les données à transmettre sur Ethernet est divise en un flux de pièces plus courtes de données appelées cadres. La norme internationale pour Ethernet est la norme IEEE 802.3. tout dispositif de support de ce type peut communiquer avec d’autres dispositifs sur Ethernet.

Moyen de communication

Les câbles utilisés pour connecter des périphériques dans une topologie typique LAN Ethernet sont généralement: câble coaxial (la plupart du temps dans le passé et aujourd’hui rarement vu), fils de paires torsadées (ces câbles sont aujourd’hui le plus souvent utilisé avec une vitesse de données de 100 Mo à 1 Go par seconde CAT5. , CAT5e et CAT6 sont certains des exemples), la fibre optique (utilisé généralement pour des distances plus longues ou lorsque la vitesse supérieure (1 Go / 10 Go) est nécessaire). Ethernet peut également être sous la forme de réseaux locaux sans fil. La forme la plus courante d’Ethernet est appelé 10Base-T et il offre une vitesse de transmission jusqu’à 10 Mbps. Fast Ethernet ou 100Base-T fournit des vitesses de transmission jusqu’à 100 Mbps et Gigabit Ethernet fournit le niveau encore plus élevé de soutien à 1000Mbps.

Protocole CSMA / CD

Périphériques Ethernet sont tous connectés ensemble, vous pourriez avoir parfois jusqu’à 24 appareils différents connectés à un commutateur de réseau et tout écoute et essayer d’envoyer des données parfois en même temps. Pour éviter collition de paquets lorsque deux ou plusieurs paquets de différents dispositifs sont envoyés en même temps, il existe un protocole qui gère cela, le sens porteur d’accès multiple avec le protocole de détection de collision (CSMA / CD). L’avantage de CSMA / CD est que, contrairement Token Ring et Token Bus (qui sont d’autres formes de communication de réseau comme Ethernet), tous les points de connexion peuvent se voir avec une seule transmission à la fois pour éviter toute collision. En cas de collision les noeuds de transmission attendre un temps aléatoire et tentent de retransmettre, dans l’espoir d’éviter la collision.

Distance de la communication

La distance maximale de la communication d’un câble Ethernet dépend de la vitesse de transmission et le type de câble utilisé. Pour des câbles standard de type paire torsadée (CAT5 / CAT6) fonctionnant à 10 Mbps et 100 Mbps, la longueur maximale du câble est spécifié que 100 m. L’utilisation de câbles à fibres optiques cette longueur peut être étendue à 550 m en utilisant des câbles à fibre optique multi-mode et au-dessus de 2000 m en utilisant des câbles à fibres optiques monomodes. La puce Ethernet ENC28J60 et la PIC18F97J60 fournissent la vitesse jusqu’à 10 Mbps.

Internet Protocol (IP)

Ce protocole est le principal utilisé pour Internet pour la communication. Sa fonction de routage permet le fonctionnement Internet, et établit essentiellement l’Internet. Il a la fonction de fournir des paquets à partir du dispositif source au dispositif de destination. Pour ce faire, chaque appareil doit avoir une adresse IP unique, cette adresse IP est inclus dans les en-têtes de paquets.

La version majeure de la version IP utilisée aujourd’hui est le protocole Internet version 4 (IPv4), il est un nombre de 32 bits composé de 4 octets. Une version 4 adresse IP souhaite: 192.168.2.49 Cette version est encore largement utilisée aujourd’hui, mais en raison de l’énorme croissance de l’Internet et l’épuisement prévu des adresses disponibles, une nouvelle version d’IP (IPv6), en utilisant 128 bits pour l’adresse , a été mis au point en 1995. dans cet article, nous utiliserons IPv4 pour la communication de données.

Deux protocoles sont pris en charge au titre du régime: Transmission Control Protocol (TCP) et User Datagram Protocol (UDP) . TCP nécessite une connexion entre l’ émetteur et le récepteur et il vérifie si tous les paquets ont été livrés correctement, il les re-transmettre si une erreur se produit. les applications qui nécessitent la fiabilité de la transmission de données utilisent ce protocole comme les navigateurs web, l’ envoi de courriels ou le transfert de fichiers. Dans certains cas, il est important d’utiliser une connexion plus fiable, un protocole peut être utilisé UDP simple. UDP est couramment utilisé dans les applications d’automatisation à distance. Ce protocole offre de nombreux avantages tels que :

  • UDP ne crée pas la connexion avant d’envoyer les données, il juste et paquets envoyer.
  • UDP n’a qu’une erreur de base à l’aide de la vérification checksum.
  • UDP est efficace pour la transmission de radiodiffusion / multidiffusion.
  • UDP est plus rapide, plus simple et plus efficace que TCP, mais il est moins robuste que TCP.

UDP est largement utilisé et recommandé pour le transfert de données sur un réseau où les performances et la vitesse sont plus importants que la livraison fiable et où accusé de réception n’est pas nécessaire.

Commutateur de réseau

Un commutateur de réseau est un dispositif utilisé dans un réseau pour connecter des périphériques ensemble sur un réseau informatique en effectuant une forme de commutation de paquets. Un commutateur reçoit des paquets d’un appareil, l’air à l’adresse IP de destination des paquets, et les relier (commutateur) à un port correspondant sur lequel le dispositif de destination est connecté. La figure ci-dessous montre deux caméras IP, un ordinateur de bureau et un ordinateur portable connecté à un commutateur.

Microchip TCP/IP Stack

Microchip offre une pile TCP / IP sous licence libre optimisé pour le PIC18, les familles de microcontrôleurs PIC24, dsPIC et PIC32. la pile TCP / IP de puce électronique comprend les caractéristiques suivantes:

  • Protocoles pris en charge: ARP, IP, ICMP, UDP, TCP, DHCP, SNMP, HTTP, FTP, TFTP
  • support Socket TCP et UDP
  • Secure Sockets Layer (SSL)
  • Nom NetBIOS service
  • DNS – Domain Name System
  • Découverte de périphériques Ethernet

Note d’application Microchip TCP/IP Stack explique en détail comment utiliser la pile TCP / IP Microchip.

Pour télécharger la pile TCP / IP, allez à Microchip bibliothèques pour les applications Page de téléchargement

Bibliothèques Ethernet MikroC Pro pour PIC

Le mikroC pour compilateur PIC contient construit dans les bibliothèques Ethernet qui simplifient considérablement le processus d’écriture d’ un programme pour le microcontrôleur.

Bibliothèque Ethernet PIC18FxxJ60

Cette bibliothèque est utilisée pour la famille PIC18FxxJ60 de micro-contrôleurs, il prend en charge:

  • protocole IPv4.
  • requêtes ARP.
  • ICMP echo demandes.
  • demandes UDP.
  • demandes de PCT (pas de pile, pas de reconstruction de paquets).
  • ARP client avec cache.
  • client DNS.
  • client UDP.
  • client DHCP.
  • la fragmentation des paquets est pas pris en charge.

Pour en savoir plus, allez à la bibliothèque PIC18FxxJ60 Ethernet

Bibliothèque SPI Ethernet ENC28J60

Cette bibliothèque est utilisée avec un microcontrôleur avec interface série périphérique à l’aide du ENC28J60 contrôleur Ethernet autonome. Elle supporte:

  • protocole IPv4.
  • requêtes ARP.
  • ICMP echo demandes.
  • demandes UDP.
  • demandes de PCT (pas de pile, pas de reconstruction de paquets).
  • ARP client avec cache.
  • client DNS.
  • client UDP
  • client DHCP.
  • la fragmentation des paquets est pas pris en charge.

Pour en savoir plus, allez à la SPI Ethernet ENC28J60 Bibliothèque