पेश है माइक्रोचिप माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए टीसीपी स्टैक

मान लें कि हमें ईथरनेट नेटवर्क से कनेक्ट करने की क्षमता के साथ एक डिवाइस बनाने की आवश्यकता है। काफी कुछ विकल्प हैं, लेकिन उन सभी को सशर्त रूप से 3 प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है।


• RS-232-ईथरनेट कनवर्टर, आमतौर पर एक वर्चुअल COM पोर्ट, एक छोर पर RS-232 डेटा स्ट्रीम को IP पैकेट में परिवर्तित करता है, और इन पैकेटों को प्राप्त करने और डिकोड करने वाले कुछ डिवाइस के साथ, और RS-232 के रूप में नियंत्रक को भेजता है। दूसरे छोर पर। ऐसे उपकरण का एक उदाहरण: टिब्बो ईएम 100। इस समाधान के फायदे प्रोग्रामिंग में आसानी हैं। प्रोटोकॉल की पेचीदगियों में बहकने की जरूरत नहीं है, कनेक्टेड डिवाइस को इस बात की जानकारी नहीं हो सकती है कि डेटा सीधे सीरियल पोर्ट से नहीं आता है, लेकिन, उदाहरण के लिए, इंटरनेट से। इस समाधान में कमियां भी हैं - उच्च-स्तरीय प्रोटोकॉल का उपयोग करना संभव नहीं होगा, जैसे एसएनएमपी, एचटीटीपी और अन्य, अर्थात्। उदाहरण के लिए, WEB- इंटरफ़ेस को भुलाया जा सकता है।



• कुछ उन्नत उपकरण, एक "ब्लैक बॉक्स", जिसमें अपना स्वयं का प्रोसेसर, मेमोरी, प्रोटोकॉल स्टैक होता है, ईथरनेट पैकेट को संसाधित करने में लगा रहता है, और फिर से RS-232 या SPI भेजता है। इस तरह के समाधान के उदाहरण: लैंट्रोनिक्स एक्सपीओर्ट, जो कि आरजी -45 कनेक्टर की तुलना में थोड़ा बड़ा आकार के साथ एक पूर्ण अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट एम्बेडेड सर्वर है:


WIZNET W5100 चिप, और इसके आधार पर Arduino ईथरनेट शील्ड:

यहां, डेवलपर के पास पहले से अधिक स्वतंत्रता है, उदाहरण के लिए, आप इस नियंत्रक पर वेब सर्वर या टेलनेट को बढ़ा सकते हैं, और उनके माध्यम से एम्बेडेड डिवाइस को नियंत्रित कर सकते हैं। कमियों के बीच, एक कम लचीलापन नोट कर सकता है (आप केवल उन प्रोटोकॉल का उपयोग कर सकते हैं जो डेवलपर्स द्वारा निर्धारित किए गए थे) और एक उच्च लागत, अक्सर एक प्रबंधित डिवाइस की लागत से अधिक होती है।

• अपने पसंदीदा कंट्रोलर (PHY) को अपने पसंदीदा नियंत्रक से जोड़कर अपने हाथों में नियंत्रण रखें, जैसे कि मानक 10 बेस-टी का एक ENC28J60 चिप, या उसी माइक्रोचिप कंपनी से मानक 10/100 बेस-टी का एक ENC624J600 चिप। एकीकृत PHY के साथ PIC18FXXJXX परिवार नियंत्रक, और प्रोग्रामेटिक रूप से सभी आवश्यक प्रोटोकॉल को लागू करते हैं। आप प्रोटोकॉल स्टैक को स्वयं लिख सकते हैं (बहुत तुच्छ कार्य नहीं), या पहले से तैयार स्टैक का उपयोग करें (मुफ्त और गुणवत्ता के विभिन्न डिग्री के साथ विभिन्न निर्माताओं के माइक्रोकंट्रोलर के लिए टीसीपी स्टैक का काफी बड़ा चयन है)। यह आलेख माइक्रोचिप टीसीपी स्टैक का एक संक्षिप्त अवलोकन प्रदान करेगा, जिसे इस कंपनी के माइक्रोकंट्रोलर्स पर उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है।

तो, रास्ता स्पष्ट है, साधनों पर निर्णय लेने का समय।

हमें आवश्यकता होगी:

• इन स्टाकों द्वारा समर्थित नियंत्रकों में से एक। यदि हम बाहरी PHY चिप का उपयोग करते हैं, तो व्यावहारिक रूप से कोई भी MK माइक्रोचिप, PIC18 (8bit), PIC24 (16bit) और PIC32 (32bit) के परिवारों द्वारा निर्मित होता है। यदि हम बाहरी PHY के बिना करना चाहते हैं, तो हम PIC18F67J60 परिवार से कुछ लेते हैं।

• टीसीपी / आईपी माइक्रोचिप ढेर। स्टैक माइक्रोचिप एप्लिकेशन लाइब्रेरीज़ (इसके बाद MAL के रूप में संदर्भित) का हिस्सा है। पुस्तकालय मुक्त है, यह माइक्रोचिप नियंत्रकों की काफी विस्तृत श्रृंखला का समर्थन करता है, और टीसीपी स्टैक के अलावा, इसमें एक यूएसबी स्टैक भी शामिल है, टच स्क्रीन, स्मार्ट कार्ड आदि के साथ काम करने के लिए एक पुस्तकालय है। पुस्तकालय का नवीनतम संस्करण यहां पाया जा सकता है ।

• विकास का वातावरण। नि: शुल्क MPLab 8 (थोड़े पुराने, लेकिन वर्षों में सिद्ध), या MPLab-X (कुछ महीने पहले बीटा स्टेज से जारी, नेटबीन्स पर आधारित, एक आशाजनक, लेकिन अभी तक बहुत स्थिर विकास वातावरण नहीं)।

• संकलक। आधिकारिक तौर पर समर्थित C18, C30 और C32 हैं। साइट से एक परिचयात्मक 60-दिवसीय संस्करण डाउनलोड किया जा सकता है। 60 दिनों के बाद, मूल्यांकन संस्करण कार्यात्मक रहता है, लेकिन अनुकूलन मोड को बंद कर देता है, और इसलिए कोड को ROM में अधिक स्थान की आवश्यकता हो सकती है।

• प्रोग्रामर और / या सर्किट डिबगर। मैं ICD3 या PICKIT3 की सलाह देता हूं (ICD2 भी काम करता है, लेकिन Mplab-X वातावरण द्वारा समर्थित नहीं है, और धीमी है)।

अपने बोर्ड को टांका लगाने के बजाय, आप माइक्रोचिप द्वारा निर्मित कई डिबगिंग किटों में से एक का उपयोग कर सकते हैं (जो सभी के लिए अच्छा है, उनकी कीमत और रूस में खरीदने की कठिनाई को छोड़कर):

• PIC18 एक्सप्लोरर PICTail बेटी बोर्ड के साथ
• एक्सप्लोरर 16 PICTail + बेटी कार्ड के साथ
• PIC32 स्टार्टर किट IO विस्तार बोर्ड और PICTail + के साथ (इस मामले में, आपको बाहरी डीबगर की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि यह PIC32 स्टार्टर किट में पहले से ही एकीकृत है)

ऑलिमेक्स (ENC28J60-H) और ट्राइटन (TRT- ईथरनेट) से वैकल्पिक समाधान हैं।

यदि हमने तुरंत अपना शुल्क तय किया:

एकीकृत PHY (PIC18F87J60) के साथ एक नियंत्रक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है


या बाहरी PHY (ENC28J60) के साथ एक नियंत्रक SPI बस के माध्यम से जुड़ा हुआ है (उदाहरण के लिए, ENC28J60):

बाहरी वायरिंग से, आपको केवल एक ट्रांसफार्मर (उदाहरण के लिए, PULSE H1012), RJ-45 कनेक्टर (एक एकीकृत ट्रांसफार्मर और LEDs के साथ RJ-45 कनेक्टर तुरंत हैं), और एक दर्जन प्रतिरोधक चाहिए। नियंत्रक को देखने के लिए, 25 मेगाहर्ट्ज पर क्वार्ट्ज अनिवार्य है (इस मामले में, आंतरिक एमके आवृत्ति को पीएलएल का उपयोग करके 40 मेगाहर्ट्ज तक बढ़ाया जा सकता है)।
कृपया ध्यान दें कि बाहरी ENC624J600 PHY कंट्रोलर में पहले से ही एक फ्लैश मैक एड्रेस होता है, जबकि ENC28J60 और PIC18F87J60 में यह नहीं होता है, और आपको या तो एक खरीदे गए माइक्रोक्रेसीट का उपयोग करना होगा जिसमें मैक शामिल है और इसे प्रोग्रामेटिक रूप से इंस्टॉल करें।

इसके अलावा इस स्तर पर यह तय करना आवश्यक है कि WEB सर्वर और SNMP mibs के लिए फाइलें कहाँ संग्रहीत होंगी। कई विकल्प हैं: या तो सीधे नियंत्रक प्रोग्राम मेमोरी में (और आवश्यक मॉड्यूल के एक सेट के साथ एक औसत स्टैक आकार के साथ ~ 33kb और एक आंतरिक 128kb ROM के साथ एक नियंत्रक, हमें ~ 95kb फ़ाइल स्थान मिलता है), या एक बाहरी EEPROM चिप का उपयोग करें (स्टैक 25LC1024 का समर्थन करता है), FLASH (श्रृंखला) SST25), एक SD कार्ड या यहां तक ​​कि एक USB ड्राइव (आपको बोर्ड पर USB के साथ PIC32 की आवश्यकता है)।

इसलिए, हमने हार्डवेयर पर फैसला किया है, अब देखते हैं कि यह लाइब्रेरी हमें क्या पेशकश कर सकती है?

समर्थित कार्यक्षमता:

• प्रोटोकॉल: ARP, IP, ICMP, UDP, TCP, DHCP, SNMP, SMTP, HTTP, FTP, TFTP
• टीसीपी और यूडीपी के लिए समर्थन
• एसएसएल समर्थन
• NetBIOS समर्थन
• DNS समर्थन

समर्थित प्रोटोकॉल स्टैक:

Http सर्वर के लिए स्रोत कोड हैं जो GET और POST अनुरोधों, SSL प्रमाणीकरण और GZIP संपीड़न, एक ICMP क्लाइंट और सर्वर, एक SNMP क्लाइंट और सर्वर (संस्करण 1, 2 और 3, SNMP TRAP सहित), TCP2ART सॉफ़्टवेयर ब्रिज, सर्वर का समर्थन करते हैं। TELNET, DynDNS क्लाइंट, DNS, DHCP, और बहुत कुछ।

इस सब के साथ, ढेर ज्यादा मेमोरी नहीं लेता है। तो, एक वास्तविक प्रोजेक्ट जिसमें एक WEB सर्वर, DHCP और DNS क्लाइंट, ईथरनेट -सियर ब्रिज, TFTP और SNMP सर्वर, SMTP क्लाइंट होते हैं, को लगभग 33 किलोबाइट प्रोग्राम मेमोरी (ROM) और 2 किलोबाइट डेटा मेमोरी (RAM) की आवश्यकता होगी, जबकि कि PIC18F67J60 की विशिष्ट मेमोरी का आकार 128kb है।

ढेर प्रदर्शन:

जैसा कि आप देख सकते हैं, गति आश्चर्यजनक नहीं है, लेकिन यह मत भूलो कि ऐसे फेसबुक डिवाइस पर होस्टिंग किसी के दिमाग में आने की संभावना नहीं है। AJAX के साथ एक 30kB पृष्ठ और छोटी तस्वीरों के एक जोड़े (एक स्थानीय नेटवर्क पर) एक सेकंड से भी कम समय में लोड होगा।
MAL वितरण में कई उदाहरण हैं, जिनमें से सबसे दिलचस्प हैं:

• TCPIP इंटरनेट बूटलोडर ऐप - एक उदाहरण जो TFTP के माध्यम से कंट्रोलर फर्मवेयर को अपडेट करता है।
• टीसीपीआईपी इंटरनेट रेडियो ऐप - निर्दिष्ट साइट से एमपी 3 स्ट्रीम निभाता है (एक बाहरी एमपी डिकोडर चिप का उपयोग किया जाता है)।
• TCPIP WebVend ऐप - एक वेब-आधारित इंटरफ़ेस (GET \ POST का संचालन, Ajax अनुरोध प्रदर्शित होता है) के साथ एक वेंडिंग मशीन एमुलेटर)

किसी प्रोजेक्ट को एक साथ रखना

यह सब दिलचस्प है, लेकिन यह पहले से ही अपने स्वयं के अनुप्रयोग का निर्माण करने का समय है। इसे "डेमो ऐप" (माइक्रोचिप समाधान v2011-12-05 \ TCPIP \ डेमो ऐप निर्देशिका से) का एक उदाहरण होने दें। हम इस फ़ोल्डर में जाते हैं, और हम एमपीएलएबी (* .mcp, * .mcw) से प्रोजेक्ट फाइलों के साथ मिश्रित "फाइल" फाइलों का एक गुच्छा देखते हैं। हम अपने डिबग बोर्ड के लिए उपयुक्त एक प्रोजेक्ट फ़ाइल की तलाश कर रहे हैं। कहते हैं, अगर हमारे बोर्ड को ईथरनेट स्टार्टर किट कहा जाता है, तो हम प्रोजेक्ट C32-PIC32_ETH_SK_ETR795 खोलते हैं। यदि बोर्ड कस्टम है, तो आप स्क्रैच से एक प्रोजेक्ट बना सकते हैं, या सबसे समान प्रोजेक्ट खोल सकते हैं और इसे अपने लिए संशोधित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि बोर्ड PIC18F67J60 के साथ एकीकृत PHY के साथ होगा, तो हम प्रोजेक्ट C18-PICDN2_ETH97 लेते हैं, और फ़ाइल को संशोधित करते हैं। संशोधन इस प्रकार है: हम प्रोजेक्ट में चढ़ते हैं-> बिल्ड विकल्प-> प्रोजेक्ट-> C18, और C18-PICDN2_ETH97 को "Your_BOARD" में बदलें:




सबसे समान के आधार पर HW_ फाइल बनाएं Your_BOARD.h। इस फ़ाइल में मॉड्यूल के लिए पोर्ट नंबर हैं जो किसी भी बाह्य उपकरणों का उपयोग करते हैं। मान लें कि SPI_EEPROM.c मॉड्यूल बाहरी EEPROM के साथ डेटा का आदान-प्रदान करने के लिए SPI बंदरगाहों का नाम वहां से लेता है:

#define EEPROM_CS_TRIS (TRISCbits.TRISC0)
#define EEPROM_CS_IO (LATCbits.LATC0)
#define EEPROM_SCK_TRIS (TRISCbits.TRISC3)
#define EEPROM_SDI_TRIS (TRISCbits.TRISC4)
#define EEPROM_SDO_TRIS (TRISCbits.TRISC5)


यदि पोर्ट हमारे उपयोगकर्ता योजना में भिन्न हैं, तो विसंगति को समाप्त करें।
प्रदर्शन परियोजनाओं की इस तरह की अत्यधिक जटिलता विभिन्न "हार्डवेयर" की अधिकतम संभव संख्या पर उदाहरण को चलाने के लिए निर्माता की इच्छा से जुड़ी हुई है। भविष्य में, "स्क्रैच" से अपने प्रोजेक्ट को लिखते समय यह सब साफ हो सकता है और एक सरल और समझने योग्य संरचना मिल सकती है।
दूसरी दिलचस्प फ़ाइल TCPConfig.h है, जो आपके द्वारा चयनित डिबग बोर्ड के प्रकार पर निर्भर करते हुए, फ़ाइल को IP प्रोटोकॉल सेटिंग्स के साथ कॉल करती है। PIC18F87J60 के साथ एक कस्टम बोर्ड के लिए, इस फाइल को TCPIP ETH97.h कहा जाएगा
इसमें विभिन्न स्टैक मॉड्यूल चालू और बंद होते हैं।

/* Application Level Module Selection
* Uncomment or comment the following lines to enable or
* disabled the following high-level application modules.
*/

#define STACK_USE_UART // Application demo using UART for IP address display and stack configuration
#define STACK_USE_UART2TCP_BRIDGE // UART to TCP Bridge application example
//#define STACK_USE_IP_GLEANING

:
#define MPFS_USE_EEPROM
//#define MPFS_USE_SPI_FLASH

IP- :
#define MY_DEFAULT_IP_ADDR_BYTE1


अनुकूलन बफर आकार, और अधिक। आप इस फ़ाइल को मैन्युअल रूप से संपादित नहीं कर सकते, लेकिन स्टैक के साथ आने वाले विज़ार्ड का उपयोग करें:


इसलिए, हम मान लेंगे कि टीसीपी पोर्ट और पैरामीटर कॉन्फ़िगर किए गए हैं, आईपी पता सेट है, और हम संकलन शुरू करते हैं। यदि सब कुछ ठीक हो गया, तो हम फर्मवेयर प्राप्त करते हैं और इसे एमके, डिबगर या प्रोग्रामर में सीवे करते हैं। हम शुरू करते हैं, TCPIP ETH97.h फ़ाइल में निर्दिष्ट पते के लिए पिंग की जाँच करें। यदि कोई पिंग नहीं है, तो जांचें कि क्या लिंक एलईडी चालू है, यदि बोर्ड को डीएचसीपी के माध्यम से एक और आईपी-पता प्राप्त हुआ है। जाँच करने के लिए, आप #define STACK_USE_DHCP_CLIENT और #define STACK_USE_IP_GLEANING लाइनों की #define STACK_USE_DHCP_CLIENT करके स्वचालित IP- पता मोड को बंद कर सकते हैं। अंत में पिंग प्राप्त करने के बाद, हम ब्राउज़र में बोर्ड के पते को दर्ज करने का प्रयास करते हैं। 404 त्रुटि देखें, पृष्ठ नहीं मिला।
स्वाभाविक रूप से, हमने अभी तक अपने WEB सर्वर पर कोई फाइल अपलोड नहीं की है। हम इस दोष को ठीक करते हैं। इसके लिए हमें उपयोगिता "माइक्रोचिप MPFS जनरेटर" की आवश्यकता है।


उपयोगिता निर्दिष्ट फ़ोल्डर को फ़ाइलों के साथ एक छवि फ़ाइल में परिवर्तित करती है जो एक एम्बेडेड सर्वर पर डाउनलोड करने के लिए उपयुक्त है। स्रोत निर्देशिका के रूप में, उसे डाउनलोड करने के लिए फ़ाइलों के साथ निर्देशिका निर्दिष्ट करने की आवश्यकता है। प्रारूप इस बात पर निर्भर करता है कि हम इन फ़ाइलों को कहाँ संग्रहीत करने जा रहे हैं। यदि हमने फ़ाइलों को संग्रहीत करने के लिए नियंत्रक की आंतरिक ROM को जगह के रूप में निर्दिष्ट किया है, तो हम C18 / C32 छवि प्रारूप को निर्दिष्ट करते हैं, और हमें आउटपुट पर MPFSImg2.c फ़ाइल मिलती है, जिसके अंदर बाइनरी डेटा की एक बड़ी सरणी घोषित की जाएगी। इस फ़ाइल को प्रोजेक्ट में जोड़ने की आवश्यकता है, और इसे recompiled।
यदि आप फ़ाइलों को संग्रहीत करने के लिए एक बाहरी FLASH या EEPROM चिप का उपयोग करते हैं, तो BIN छवि प्रारूप का चयन करें। परिणामस्वरूप MPFSImg2.bin फ़ाइल सर्वर पर अपलोड फॉर्म के माध्यम से या MPFS जनरेटर में संबंधित विकल्प को शामिल करके अपलोड की जाती है। डाउनलोड करें, पृष्ठ को ताज़ा करें, आनंद लें!

यह कैसे काम करता है, इसके बारे में कुछ शब्द।

स्टेटिक टेक्स्ट सीधे HTML फाइल में आउटपुट होता है।
सर्वर के वेब पेज पर एक डायनामिक वैरिएबल प्रदर्शित करने के लिए, इसे केवल ~ वेरिएबल ~ के रूप में टिल्ड्स के साथ लपेटें, और CustomHTPPApp.c फ़ाइल के कोड में एक फ़ंक्शन बनाएं, फॉर्म HTTPPrint_variable () के रूप में



अजाक्स चर एक समान तरीके से बनाए जाते हैं, केवल डायनामिक चर को एक अलग XML फ़ाइल में बनाया जाता है:
~ var1 ~, और उन्हें अद्यतन करने के लिए फ़ंक्शन को HTML पेज कोड में कहा जाता है: document.getElementById ('var1'); भीतर HTML = getXMLValue (xmlData, 'var1');

स्टैक किसी भी ओएस का उपयोग नहीं करता है, और सहकारी मल्टीटास्किंग के सिद्धांत पर काम करता है (हालांकि, यदि आप चाहें, तो आप ओएस को भी पेंच कर सकते हैं, AN1264 देखें)। यह इस तरह दिखता है:
मुख्य () एक अंतहीन लूप घूमता है जिसमें से स्टैक की सेवा करने वाले कार्यों को कहा जाता है (StackTask और StackApplications) और उपयोगकर्ता-परिभाषित फ़ंक्शन (इस उदाहरण में, user_task (), लेकिन कुछ भी हो सकता है)।

do
{
StackTask();
StackApplications();
user_task();
CLRWDT(); //
}while(1);


उसी समय, आपको प्रयास करने की आवश्यकता है ताकि उपयोगकर्ता फ़ंक्शन बहुत लंबे समय तक न चले। उदाहरण के लिए, यदि इस कार्य में (देरी) कार्य करने के दौरान फॉर्म का "गूंगा" विलंब होता है; तब स्टैक फ़ंक्शन आवक ईथरनेट पैकेट को संसाधित करने में सक्षम नहीं होंगे, और इस देरी के दौरान डिवाइस के साथ कनेक्शन खो जाएगा। आईपी ​​प्रोटोकॉल के सामान्य संचालन के लिए आवश्यक विभिन्न टाइमआउट को व्यवस्थित करने के लिए, स्टैक एक हार्डवेयर एमके टाइमर (टाइमर0 या टाइमर 1) का उपयोग करता है, जो रुकावट द्वारा काम करता है (टिकपाइपडेट फ़ंक्शन को टाइमर को ओवरफ्लो करने के लिए कहा जाता है)।
वेब इंटरफेस को लागू करने और एसएनएमपी जाल भेजने के अलावा, आरएस -232 पोर्ट के बजाय डिबगिंग जानकारी आउटपुट करने के लिए टेलनेट का उपयोग करना काफी सुविधाजनक है, जो इस तरह के मामलों में पारंपरिक है।

निष्कर्ष

ईथरनेट थीम बहुत व्यापक है, और एक लेख में सब कुछ के बारे में बात करना असंभव है। रुचि रखने वालों के लिए, मैं माइक्रोचिप ईथरनेट डिज़ाइन सेंटर वेबसाइट, लेख पढ़ने का प्रस्ताव करता हूं
एक शाम में ईथरनेट एडाप्टर के लिए बजट सीरियल
लेखों की एक श्रृंखला के साथ एक माइक्रोकंट्रोलर को एक स्थानीय नेटवर्क से कनेक्ट करना

अद्यतन: मृत छवियों से पुनः लोड छवियों