Pull to refresh
871.62
Rating
Timeweb Cloud
Облачная платформа для разработчиков и бизнеса

NORVI ENET: ESP32 + Ethernet W5500 (а что, так можно было?)

Timeweb Cloud corporate blog Programming microcontrollers *Development for IOT *Developing for Arduino *DIY


Продолжаем знакомство с контроллерами Norvi и на этот раз разберём устройство и назначение довольно продвинутой модели AE06-T, принадлежащей к семейству NORVI ENET. Контроллеры этой линейки имеют все достоинства рассмотренных ранее устройств NORVI IIOT, а кроме этого — сетевой Ethernet интерфейс на чипе W5500, встроенный картридер, внешнюю антенну и Micro-USB разъём.

Здесь мы имеем контроллер с двумя интерфейсами (Wi-Fi и проводной Ethernet), что позволяет создавать на нём интересные решения по автоматизации с подключением к различным сетям, резервированием подключений, передачей данных из одной сети в другую и прочими нетривиальными возможностями.

Интересным является и само по себе использование «старой-доброй» микросхемы W5500 вместо обычно используемого для ESP32 чипа физики LAN8270A — что и как там устроено и как это всё работает будем разбираться далее…

Семейство NORVI ENET





Контроллеры линейки NORVI ENET имеют в качестве ядра модуль ESP32-WROOM-32 (2 ядра MCU, Wi-Fi, Bluetooth, 4 МБ EEPROM и т. д.), что позволяет решать довольно тяжёлые вычислительные задачи, поддерживать беспроводную связь и полноценный веб-интерфейс, работать с шифрованием данных и т. д.

Все модели контроллеров линейки NORVI ENET имеют дисплей, кнопки управления на передней панели корпуса, сетевой интерфейс на чипе W5500, microSD картридер, межблочный интерфейс и цифровые опторазвязанные входы (DI). Остальные характеристики отличаются, составить представление о них можно по следующей таблице:



Модель AE06-T, имеющаяся в моём распоряжении, выделена серым фоном.

В моём случае контроллер AE06-T укомплектован внешней штырьковой антенной, что должно положительно сказаться на дальности и качестве беспроводной Wi-Fi связи.

Нужно отметить, что контроллеры серии NORVI ENET, по сравнению с ранее рассмотренными устройствами серии NORVI IIOT, лишились интерфейса RS485. Это довольно существенная потеря потому, что RS485 очень популярен и используется для коммуникации с различными устройствами (например, электросчётчиками). Забегая немного вперёд, можно сказать, что и место на печатной плате и свободные GPIO можно было найти и не совсем понятно почему производитель отказался от поддержки RS485 в этой серии контроллеров.

Компоненты и характеристики


Теперь от общего описания линейки NORVI ENET переходим к рассмотрению конкретной модели AE06-T.

Компоненты и характеристики AE06-T:
  • контроллер: ESP32-WROOM-32;
  • внешняя штырьковая антенна;
  • 8 цифровых входов;
  • 4 транзисторных выхода;
  • microSD картридер;
  • Ethernet интерфейс (W5500);
  • дисплей (SSD1306);
  • индикаторные светодиоды входов и выходов;
  • кнопки управления на передней панели;
  • межблочный интерфейс;
  • Micro-USB разъём для программирования;
  • напряжение питания: 24 В.

Эта модель лишена аналоговых входов, а вместо реле здесь используются транзисторные выходы. Получать аналоговые данные и щёлкать реле не получится, но остальные возможности серии NORVI ENET здесь присутствуют в полном объёме. Если, вдруг, очень понадобиться получать данные с аналоговых входов, то можно применить один из блоков расширения, благо все контроллеры NORVI ENET обладают межблочным интерфейсом.

При помощи этого же интерфейса к контроллеру можно подключить и другие дополнительные блоки, например, беспроводной LoRa связи. Получится довольно мощное решение — система сможет работать по беспроводным Wi-Fi, Bluetooth, LoRa и проводному Ethernet.

А учитывая, что управление системой можно осуществлять как по веб-интерфейсу, так и при помощи кнопок на самом контроллере, а также использовать для индикации встроенный дисплей и светодиодные индикаторы входов и выходов, то получается очень и очень интересное решение для автоматизации.

Внешний вид и устройство


Как и все контроллеры Norvi, NORVI ENET имеют отличный корпус как с точки зрения внешнего вида и дизайна, так и с точки зрения эргономики управления. Для устройств, предназначенных для DIY рынка, внешний вид контроллеров Norvi выше всяких похвал.

Примечание. Правда сам производитель контроллеров Norvi причисляет свои изделия к категории индустриальных «Industrial», подтверждая это позиционирование различными значками и указанием протоколов сертификации. Насколько правомерно такое позиционирование я не знаю, мне эти контроллеры представляются больше подходящими для DIY рынка.

Отдельно стоит отметить, что в серии NORVI ENET решена проблема с выступающим USB разъёмом, который портил весь внешний вид контроллера — теперь этой проблемы нет, всё сделано очень аккуратно.



Корпус отдельно в разобранном виде. Можно заметить, что некоторые отверстия сделаны ручным способом, а также вместо надписи «enet» на лицевой панели присутствует надпись «iiot». Видимо всё это издержки роста и по мере развития компании подобные огрехи должны быть устранены.



Контроллер NORVI ENET и его начинка. Процесс разборки (и сборки) остаётся таким же проблематичным, как и в серии NORVI IIOT — приходится со значительным усилием гнуть пластмассу корпуса и «корёжить» штыри, соединяющие платы контроллера. Это родовая болезнь всех контроллеров Norvi в подобных корпусах с межблочным разъёмом, хотя сам корпус остаётся отличным как с точки зрения дизайна, так и с точки зрения эргономики управления.



Схемотехника


Внутреннее устройство NORVI ENET похоже на устройство контроллеров серии NORVI IIOT — это всё те же две платы, соединённые между собой двумя стойками по 12 штырьков. Единственным заметным отличием является разъём Ethernet интерфейса, который расположен в нижней части корпуса, на месте части выходных разъёмов.



Из-за сокращения количества выходных разъёмов, сократилось и количество поддерживаемых выходов (в моём случае транзисторных) — их всего четыре.

Важное напоминание. Официальная документация контроллеров серии NORVI ENET всё также остаётся сборником всех возможных ошибок и ляпов — перепутано всё, что только можно перепутать. Поэтому рекомендуется прежде, чем что-то подключать по руководствам Iconic Devices, десять раз всё перепроверить (и пользоваться статьями этого цикла — всё, что здесь написано, соответствует действительности и проверено мной).



Внешний вид, назначение контактов и расположение индикаторов NORVI ENET в модификации AE06-T

Интерфейс между платами


Платы контроллера соединены между собой двумя группами контактов P1 и P2. Каждая группа содержит по 12 контактов, сами контакты сделаны неразъёмными — разобрать контроллер можно только выкусывая или выпаивая соединяющие платы перемычки (штырьки).



Нижняя плата содержит колодки для подключения входов, выходов и питания контроллера (24 В), а также разъём Ethernet интерфейса. На нижней плате находятся элементы подсистемы питания, транзисторных выходов (или реле в некоторых моделях), цифровых входов (и/или аналоговых входов в некоторых моделях линейки) и сетевого модуля на W5500.

Верхняя плата содержит ESP32-WROOM-32, линейный стабилизатор для его питания (3,3 В), разъём межблочного интерфейса, подсистему USB подключения на чипе CP2102, дисплей, управляющие кнопки, индикаторные светодиоды, microSD картридер и прочие элементы.

Питание


Подсистема питания состоит из импульсного понижающего регулятора напряжения на LM2596S (5 В) и линейного регулятора LM117-3V3 для формирования напряжения 3,3 В. Входное напряжение, указанное производителем, должно быть 24 В (в реальности контроллер работает и от меньшего напряжения).



Вид на элементы подсистемы питания NORVI ENET: микросхема DC-DC преобразователя LM2596S, индуктивность, диод, фильтрующие конденсаторы и прочие элементы. LM117-3V3, формирующий напряжение 3,3 В, находится на верхней плате, с обратной её стороны.



Нормальным является режим питания контроллера через контакты клеммных колодок, но частично запитать его можно и от Micro-USB разъёма, в этом случае будут работать ESP32, картридер, дисплей, выходы и можно будет заливать прошивки в контроллер.

Ядро ESP32


В качестве ядра контроллер NORVI ENET использует популярный модуль ESP32-WROOM-32, который располагается на обратной стороне верхней платы, вместе с линейным регулятором LM117-3V3, формирующим напряжение для его питания.



USB-UART


Для подключения к компьютеру, программирования и заливки прошивок в ESP32 на верхней плате присутствует Micro-USB разъём и микросхема USB-UART преобразователя CP2102, а также прочие элементы и кнопка «RESET», скрытая внутри корпуса и недоступная снаружи.



Подсказка. Тут можно немного модернизировать контроллер: зная точное расположение кнопки, можно просверлить в корпусе небольшое отверстие и получить возможность при необходимости пользоваться кнопкой «RESET».

Цифровые входы


Модель AE06-T имеет 8 цифровых входов, подключённых через две микросхемы TLP290-4, содержащие каждая по 4 оптопары.



Ниже приведена схема подключения цифровых входов NORVI ENET AE06-T. Возможны два варианта с «плюсом» на COM контакт и с «минусом», в терминологии производителя «Sink» и «Source».



Транзисторные выходы


Модель AE06-T имеет всего 4 транзисторных выхода (большее количество выходов просто не уместилось бы на плату из-за модуля и разъёма сетевого Ethernet интерфейса).



Внутренняя схема работы релейных и транзисторных выходов контроллеров NORVI ENET: в случае реле на выходы коммутируется напряжение, подключённое к контакту COM, а в случае с транзисторами происходит подключение выходов к «земле». Согласно надписи на контроллере, максимально допустимый ток «Transistor 500mA Max».



Вывод NC не используется, а в случае релейных контроллеров серии NORVI ENET на этом месте располагается клемма COM.



Ethernet интерфейс


Ethernet интерфейс — это главная «фишка» контроллеров серии NORVI ENET, которая дала название всей линейке (ENET). Наличие проводного Ethernet интерфейса, особенно в сочетании с беспроводным Wi-Fi, значительно расширяет возможности этих контроллеров.



В этой подсистеме используется готовый модуль Ethernet интерфейса на микросхеме WIZnet W5500. Это несколько необычное решение для контроллеров на ESP32, где как правило применяется физика LAN8270A. Как это работает на практике нужно тестировать, но простейшие скетчи с сетевым UDP взаимодействием работают нормально — это я уже успел проверить и подтверждаю принципиальную работоспособность этого решения.

К плюсам можно также отнести значительную экономию на пинах ESP32 — для подключения модуля на W5500 используются всего 3 вывода SPI интерфейса и один вывод CS вместо 9-и GPIO в случае с чипом физики.



Модуль сетевого интерфейса отдельно, его можно недорого купить на Ali. Небольшие сомнения вызывает только расположение чипа W5500 — после монтажа модуля он оказывается зажат в узком пространстве между двумя платами без какого-либо охлаждения. Как он поведёт себя при интенсивной нагрузке тоже нужно тестировать.



Картридер microSD


Картридер для microSD карт памяти расположен весьма креативно, в духе «свежего решения» — щель для установки карт просто прорезана в вентиляционных отверстиях корпуса. С одной стороны полный «колхоз», а с другой — довольно удобное место для манипулирования картами при их установке или замене. По-хорошему, для этой модели должен быть спроектирован и отлит специальный корпус с нормальными отверстиями под картридер и разъём сетевого интерфейса, но это, видимо, будет возможно только в будущем.



Вид на картридер с обратной стороны верхней платы контроллера NORVI ENET. Я проверил работу microSD карт памяти — во время тестов никаких проблем с чтением и записью выявлено не было.



Дисплей


В NORVI ENET для вывода информации используется OLED дисплей SSD1306. Это отличное дополнение функционала контроллера — на него удобно выводить всю необходимую информацию.



С программной поддержкой этого дисплея всё очень хорошо — в интернете можно найти как библиотеки, так и огромное количество кода для него. Адрес дисплея на I2C шине — 0x3C.

Кнопки


Кнопки полностью идентичны кнопкам на контроллерах NORVI IIOT, единственное отличие состоит в том, что там они заведены на GPIO32, а здесь подключены к GPIO36.



Кнопки подключены к контроллеру через небольшую схему, которая при помощи аналогового чтения позволяет определять какая из кнопок (или какое их сочетание) нажата.



Межблочный интерфейс


Все контроллеры линейки NORVI ENET поддерживают межблочный интерфейс — полезное дополнение, которое позволяет значительно расширить базовые возможности контроллеров. В качестве межблочного интерфейса используется 10-контактное шлейфовое соединение.



Ниже приведена проверенная мной распиновка межблочного разъёма NORVI ENET. Некоторое недоумение вызывает несоответствие назначения выводов межблочного разъёма у различных серий. Например, у линеек IIOT и ENET не совпадает назначение пинов 1 и 6.



Что это значит не совсем понятно, ведь блоки расширения универсальные и подходят для разных серий Norvi. Судя по всему, тут возможны различные «моменты» и с этим нужно разбираться отдельно.

Светодиодные индикаторы


Светодиодные индикаторы состояния входов и выходов и отдельный светодиод наличия напряжения питания. Ещё одно полезное дополнение функциональности контроллера — сразу видно что и как в данный момент работает.



Распиновка


Распиновка контроллера NORVI ENET AE06-T. Желтым цветом помечены контакты, выведенные в межблочный разъём. Осталось невыясненным назначение GPIO27 и GPIO39, возможно они просто никуда не подключены в этой модели контроллера.



Заключение


Мы разобрали устройство уже двух серий контроллеров Norvi (NORVI IIOT и NORVI ENET), в следующей статье мы познакомимся с ещё одним контроллером из моей коллекции — NORVI Cema. Я думаю нас ожидает не менее увлекательное исследование и мы с вами узнаем для себя много нового и интересного. До новой встречи!

Tags:
Hubs:
Total votes 10: ↑10 and ↓0 +10
Views 6.3K
Comments 20
Comments Comments 20

Information

Founded
Location
Россия
Website
timeweb.cloud
Employees
201–500 employees
Registered