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 решени�� 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!
