D. PETROVIĆ

1. novembar 2024.

Sa pojavom Raspberry Pi Pico (SK 3/2021, i.sk.rs/29330), posebno samog RP2040 za dolar, a neretko i manje od toga, desila se prava poplava raznih razvojnih pločica koje su u dosta slučajeva ozbiljno nadopunjavale sam mikrokontroler. U više navrata imali smo neka od rešenja na stolu (ILabs recimo), a i sami smo pravili šta nam je bilo potrebno. Jedan od većih igrača na tržištu rešenja za internet povezivanje je WIZnet, od koga smo dobili par njihovih pločica, baziranih na RP2040. Već smo imali neke od modula ovog proizvođača koji mikrokontrolerima omogućavaju povezivanje sa lokalnom mrežom putem Etherneta (SK 9/2020, i.sk.rs/28594).

W5100S-EVB-Pico

Kao što može da se vidi iz naziva ove razvojne pločice, u pitanju je simbioza Pico (RP2040) i W5100S Ethernet čipa u jednu razvojnu pločicu (evaluation board - EVB). Kada se malo bolje pogleda, WIZnet je u najvećoj mogućoj meri zadržao format, funkcije i raspored komponenata na PCB-u. To se odnosi na mikro-USB, raspored izvoda sa strana i slično. RP2040 je na svom mestu, a fleš od dva megabajta je ovde u većem pakovanju, te je zauzeo malo više prostora. To nije sprečilo inženjere iz WIZnet da ugrade i taster ’Reset’ pored ’BOOTSEL’. Takođe, pored standardne ugrađene LED, tu je i PWR koja na Pico ne postoji. DEBUG izvodi su skrajnuti u stranu, zbog toga što se ovaj EVB tu ne završava. Naime, pločica je malo produžena, taman toliko da stane pun LAN priključak preko koga RP2040 ima izlaz u svet. O RP2040 smo prečesto pisali, te nema smisla da se ponavljamo. Reći ćemo samo da je za ovih nekoliko godina mikrokontroler preležao sve dečje bolesti, podrška za „Zmijolike” jezike i Arduino IDE postala je odlična, a broj primera i projekata na mreži je postao ogroman.

Nastavljamo dalje sa W5100S o kome je, delom, bilo reči u gorepomenutom tekstu. Kažemo delom, jer, ipak, nisu u pitanju isti čipovi. Fizički, izvodi im nisu usaglašeni, te se ne mogu naprosto zameniti na PCB-u. „S” varijantu treba posmatrati kao „dorađenu” verziju osnovnog čipa, gde su mnogi registri promenjeni, izbačeni ili dodati novi. Recimo, W5100 podržava hardversku logiku za PPPoE povezivanje, dok W5100S podržava ovu logiku samo za PPP LCP eho odgovor. Opet, W5100S podržava ARP/PING zahtev, internet PHY pristup, PHY PWR Down režim, te prebacivanje sistemskog radnog takta. Postoji čak i razlika u broju i nameni lampica. Recimo, W5100S nema RX/TX lampice, ali ima ACTn lampicu. Za razliku od W5100, W5100S može da se sa MCU-om veže preko SPI, ali i preko paralelnog Bus režima. Ovo se određuje preko Mod[3] izvoda.

W5100S je Ethernet kontroler dizajniran sa punom podrškom za TPC/IP, sa WIZnet tehnologijom. Od podržanih internet protokola tu su TCP, UDP, WOL over UDP, ICMP, IGMPv1/v2, IPv4, ARP, PpoE, a podržava i četiri nezavisna hardverska socketa. Zatim, čip na raspolaganju ima 16 kilobajta memorije za RX/TX bafere, što može da bude od velike koristi. Komunikacija između Ethernet kontrolera i mikrokontrolera i dalje je SPI i tu ništa nije menjano u odnosu na W5100. Prema specifikaciji, W5100S na ovoj pločici ima mogućnost odabira režima rada za automatsko pregovaranje (Full/Half Duplex, 10/100 Based). Ovo se postiže promenama registra. Osim SPI linije, RP2040 je povezan sa W5100S i sa RST i Interrupt linijama (GPIO 16, 17, 18, 19, 20, 21).

W6100-EVB-Pico

Ova pločica je doslovno prekopiran model gorepomenutog, u toj meri da su i sve linije na PCB-u i sve komponente iste, što se odnosi i na RP2040, tastere, mikro-USB i lampice. Razlike su samo Ethernet čip i oznake na PCB-u. Ova EVB donosi W6100 Ethernet kontroler, koji se u određenoj meri razlikuje u odnosu na W5100S. W6100 izvodi su usaglašeni sa W5100S, te je to i razlog što je dizajn zadržan. Ipak, interne razlike postoje. Iako su funkcije u najvećoj meri zadržane, W6100 donosi i veće iskorake. Tu, prvenstveno, mislimo na IPv6 i ICMPv6 podršku, te čak osam nezavisnih hardverskih socketa sa 32 kilobajta memorije. W6100 Ethernet kontroler je u suštini W5100S kome je dodat IPv6 Bus, kao i druga sitna poboljšanja. WIZnet ovaj čip predstavlja kao 3-u-1 čip za povezivanje sa internetom putem ugrađenih TCP/IP+MAC+PHY protokola. I SPI i Paralelni Bus su zadržani, s tim da se ovde koristi samo SPI, uz upotrebljene iste izvode sa RP2040.

WizFi360-EVB-Pico

E, ovo je već drukčija pločica, kako fizički, tako i namenom. Ova EVB, pored RP2040 i svega što uz njega ide, donosi i WizFi360 Wi-Fi modul. WizFi360 modul fizički je vrlo sličan ESP12f, sa čak istim osnovnim izvodima na istim mestima. U određenim slučajevima, gde se između osnovnog mikrokontrolera i Wi-Fi modula kao podsistema koristi UART veza, mogla bi se koristiti i kao direktna zamena, uz odgovarajući firmver. Zbog modula, PCB je pretrpeo manje izmene u smislu dužine. DEBUG izvodi su se vratili na svoje mesto, koji su na ovom PCB-u sad nasred pločice. Odmah do DEBUG je i niz od četiri izvoda za nadogradnju firmvera Wi-Fi modula.

WizFi360 modul koji radi po IEEE 802.11b/g/n standardu, dakle, sa lokalnom mrežom povezuje se u frekventnom opsegu od 2,4 gigaherca. Podržava SoftAP, Station i SoftAP+STA režime rada. Predviđen je da se njime upravlja putem AT komandi (užas!). Ipak, postoje biblioteke (srećom!) koje AT komande sklanjaju pod tepih, a mi koristimo klasične funkcije sa kojima se lakše barata. U svakom slučaju, komunikacija sa MCU-om se obavlja preko UART interfejsa, a podržane su brzine u rasponu od 600 bita u sekundi, do dva megabita u sekundi. Za bezbednost se koriste WPA i WPA2 mehanizmi. Od ostalih tehnikalija, tu su još TCP server, TCP klijent, UDP, zatim upravljanje kanalima i drugo.

Pod metalnom haubom modula skriva se W600, 32-bitni ARM Cortex-M3 mikrokontroler sa radnim taktom od 80 megaherca. Dolazi sa 288 kilobajta RAM-a i jednim megabajtom fleš memorije. W600, takođe, stiže iz WIZnet kuhinje i ima svoje periferne izvode preko kojih mogu da nam budu dostupni 2x UART, SPI, I2C, PWM, I2S i drugo. Na EVB ništa od GPIO modula nije izvedeno. WizFi360 se samo i isključivo koristi kao prozor u svet za RP2040. Ovde RP2040 već koristi druge izvode za povezivanje sa bežičnim modulom i to GPIO4 i 5 za RX/TX, zatim GPIO 6 i 7 za RTS/CTS i GPIO20 za RST. Kao što se vidi, RP2040 ima punu kontrolu podataka preko UART interfejsa.

Softver

Standardni paket RP2040 podrške za Arduino IDE dolazi i sa ovim pločama, kao i sa primerima. Nažalost, trenutno ne postoji podrška za W6100-EVB-Pico. Srećom, WIZnet ima i svoju verziju RP2040 paketa podrške koju dodajemo linijom https://github.com/WIZnet-ArduinoEthernet/arduino-pico/releases/download/global/package_rp2040-ethernet_index.json. Ovde se, pored paketa podrške, dobijaju i primeri i biblioteke, pa, tako, imamo Ethernet primere za oba čipa, koji savršeno funkcionišu. U paketu se, u listi primera, dobijaju i primeri WizFi360. Pritom, ne treba praviti zabunu sa WiFi primerima u istoj listi. Lista se izlistava primerima za sve Pico pločice, te su WiFi primeri namenjeni Pico W pločici. Probali smo i Wi-Fi primere i ni tu nismo imali problema. Naša je preporuka da, iako earlphilhower arduino-pico paket za neke od ovih EVB dobro funkcioniše, ipak za WIZnet pređete na paket podrške proizvođača.

Što se tiče „Zmijolikih” programskih jezika, za sada postoji podrška samo za W5100S-EVB-Pico. Postoji i za model W5500-EVB-Pico, koji nismo dobili. Nadamo se da će u narednom periodu stići podrška i za druge WIZnet EVB, a dok se to ne desi, tu je Arduino IDE. WIZnet je obavio odličan posao sa EVB. Tu su šeme, biblioteke, zapravo, sve što je potrebno da bismo napravili nešto i u sopstvenoj režiji upotrebom RP2040. Cene su vrlo povoljne, te ako imate u planu neku kućnu automatizaciju, eto vam odličnih rešenja.