8.interfeţe pentru reţeaua ethernetvega.unitbv.ro/~ogrutan/interfete si...
TRANSCRIPT
Cuprins şi obiective1.Introducere2.Circuitul interfaţă de reţea RTL 8019 3. Cadru de date la transmisia Ethernet 4. Circuitul interfaţă de reţea CS8900A5. Interfaţarea circuitelor CS8900 şi RTL 8019 cu microcontrollere6. Web server Site Player
1.Introducere2.Circuitul interfaţă de reţea RTL 8019 3. Cadru de date la transmisia Ethernet 4. Circuitul interfaţă de reţea CS8900A5. Interfaţarea circuitelor CS8900 şi RTL 8019 cu microcontrollere6. Web server Site Player
După parcurgerea acestui modul studenţii vor înţelege mai bine utilitatea părţii fundamentale, se vor familiariza cu nivelul fizic al transmisiei Ethernet şi vor vedea câteva exemple de interfaţare a unor circuite specializate cu microcontrollere. La sfârşit vor vedea principiul şi utilitatea unui web server şi vor putea să-şi imagineze o serie întreagă de aplicaţii posibile prin interfaţarea acestuia cu un microcontroller.Obiective specifice:1.Cunoaşterea unor tipuri de transmisii seriale şi interfeţe seriale ca structură, protocol şi interfeţe tipice2.Înţelegerea noţiunilor prin exemplificări practice
După parcurgerea acestui modul studenţii vor înţelege mai bine utilitatea părţii fundamentale, se vor familiariza cu nivelul fizic al transmisiei Ethernet şi vor vedea câteva exemple de interfaţare a unor circuite specializate cu microcontrollere. La sfârşit vor vedea principiul şi utilitatea unui web server şi vor putea să-şi imagineze o serie întreagă de aplicaţii posibile prin interfaţarea acestuia cu un microcontroller.Obiective specifice:1.Cunoaşterea unor tipuri de transmisii seriale şi interfeţe seriale ca structură, protocol şi interfeţe tipice2.Înţelegerea noţiunilor prin exemplificări practice
Topologia reţelei
În lumina aspectelor teoretice parcurse anterior, transmisia Ethernet este serialăsincronă, cu refacerea tactului din date, informaţia fiind organizată în cadre.
Topologia (structura) este în stea.
Avantaj: întreruperea unui fir nu întrerupe reţeaua;
Dezavantaj: consum mare de cablu.
O altă structură posibilă este topologia bus.
Conexiune INTERNET
Hub
Switch
Router
Strat de protecţie din material plastic
Strat de de rezistenţă
Fibra opticăAcoperire pentru reflexie
Mediul de transmisie
Cablu UTP (Unshielded Twisted Pair), STP (Shielded Twisted Pair) cu 4 perechi de fire şi conector RJ45.
Cablu optic, conectori şi structura internă.
IP
Adresa IP (Internet Protocol) este o adresă numerică alocată fiecărui calculator conectat în Internet. Adresa IP permite identificarea expeditorului şi destinaţiei unui mesaj.Prima versiune apărută care este folosită şi astăzi este IPv4 în care adresa este pe 32 de biţi. Reprezentarea canonică a IP-ului IPv4 este pe grupe de 8 biţi, în zecimal, separate de punct, de exemplu: 192.168.0.1Creşterea numărului de calculatoare cuplate în Internet a făcut ca IP-urile în această versiune să fie insuficiente şi astfel a apărut IPv6, pe 128 biţi.Autoritatea internaţională Internet Assigned Numbers Authority (IANA) distribuie adresele IP la 5 autorităţi regionale care apoi le distribuie la ISP (Internet Service Provider)
Transmisia prin cabluFiecare calculator trimite date
serial pe Tx şi recepţionează date pe Rx. Două perechi de fire sunt libere pentru conectarea unei linii telefonice.
Cadrul (şirul) de date seriale conţine adresa IP a sursei şi a destinaţiei.
Hub-ul trimite toate mesajele la toate calculatoarele.
Switch-ul analizează adresa destinatarului şi trimite datele doar la destinatar.
Calculator 1
Calculator 2
Calculator 3
Rx
Tx
Rx
Tx
Rx
Tx
HUB
Transmisia prin cablu
În plus faţă de Switch Router-ul stabileşte automat adrese IP pentru fiecare calculator cuplat şi analizează traficul.Routerul permite conexiunea la Internet.
Rx
Tx
Rx
Tx
Rx
Tx
ROUTERCalculator 1
Calculator 2
Calculator 3
IP1
IP2
IP3
Bloc conexiune Internet
După tipul conexiunii la Internet router-ele pot fi:
•Cuplate prin UTP
•Cuplate prin linia telefonică
•Cuplate optic
Coliziuni
Dacă 2 sau mai multe calculatoare transmit date în exact acelaşi moment se produce o coliziune.
t
Nivel linie calculator 1
t
Nivel linie calculator 2
t
Nivel linie rezultat
Niciun calculator nu citeşte ce a scris pe linie, deci s-a detectat o coliziune
Circuitul interfaţă de reţea RTL 8019
Schema bloc a circuitului RTL 8019
Interfaţa cu magistrala
Interfaţa cu magistrala
Serializare/ deserializare
Codare/ decodareIntroducere/
recunoaştere adresă proprie
Serializare/ deserializare
Codare/ decodareIntroducere/
recunoaştere adresă proprie
Interfaţa cu mediul de transmisie
Interfaţa cu mediul de transmisie
10BaseT10BaseT
Memorie proprie SRAM
16Kocteţi
Memorie proprie SRAM
16Kocteţi
Comanda memoriei EEPROM
Comanda memoriei EEPROM
Comanda memoriei
SRAM externe
Comanda memoriei
SRAM externe
Comanda memoriei BROM
Comanda memoriei BROM
RTL 8019 este un controller de reţea Ethernet produs de Realtek care oferă o soluţie simplă şi performantă aplicaţiilor cu transfer de date prin reţea. Circuitul permite transfer full duplex pe UTP.
Conectarea RTL8019 la un microcontroller RISC
Vcc
Vcc
Vcc
Vcc
Vcc Vcc
Vcc
Vcc
D7
A0
D5
A4
D2
D0
D6D4
D6
D4
A1
D0D1
A2
A2
D2
D7
A0
D3
A3
A1
D5
D3
D1
A4A3
Db0
Db1
Db2
Db3
Db4
Db5
Db6
Db7
Db0Db1Db2Db3Db4Db5Db6Db7
RTL8019AS
U5
U2
RTL8019AS
1234
5
6
789
10111213
14
1516
17
18192021222324252627
28
2930
50
4948
47
4645
44
4342414039383736
3534
33
3231
80797877
7675
74737271
70
69686766
65
64
63
626160
5958
57
56555453
52
51
8182
83
8485
86
8788
89
909192939495
96
979899
100
INT3INT2INT1INT0
SA0
VDD
SA1SA2SA3SA4SA5SA6SA7
GND
SA8SA9
VDD
SA10SA11SA12SA13SA14SA15SA16SA17SA18SA19
GND
IORBIOWB
OSCI
TX+TX-
VDD
LDHD
GND
SD7SD6SD5SD4SD3SD2SD1SD0
IOCHRDYAEN
RSTDRV
SMEMWBSMEMRB
BD4BD5BD6BD7
EECSBCSB
BA14BA15BA16BA17
VDD
BA18BA19BA20BA21
JP
AUI
LED2
LED1LED0
LEDBNC
TPIN+TPIN-
VDD
RX+RX-
CD+CD-
GND
OSCO
BD3BD2
GND
BD1BD0
GND
SD15SD14
VDD
SD13SD12SD11SD10SD9SD8
IOCS16B
INT7INT6INT5INT4
RJ-45
UTP
6
3
2
1
TPRX-
TPRX+
TPTX-
TPTX+
200R4
C530pF
C610nF
C210nF
C430pF
+C11
1uF
1
+C9
1uF
U1
AT90S8515
9
1819
20
293031
40
2122232425262728
1011121314151617
12345678
3938373635343332
RESET
XTAL2XTAL1
GND
OC1BALEICP
VCC
PC0/A8PC1/A9
PC2/A10PC3/A11PC4/A12PC5/A13PC6/A14PC7/A15
PD0/RXDPD1/TXDPD2/INT0PD3/INT1PD4PD5/OC1APD6/WRPD7/RD
PB0/T0PB1/T1PB2/AIN0PB3/AIN1PB4/SSPB5/MOSIPB6/MISOPB7/SCK
PA0/AD0PA1/AD1PA2/AD2PA3/AD3PA4/AD4PA5/AD5PA6/AD6PA7/AD7
D2
LED
D1
LED
R3 1K
R2 1K
1
P1
13251224112310229218207196185174163152141
Y2
20MHz
Y1
8MHz
P2
COM
594837261
C710nF
U5MAX232
13
8
11
10
1
3
4
5
2
6
12
9
14
7
16
15
R1
2K
C310nF
C1
0.1uF
+C101uF
+
C8
1uF
20F001N
U7
1
234
56 7
8
91011
12TPOUT+
GNDTPOUT-TPIN+
GNDTPIN- TPRX-
GND
TPRX+TPTX-GND
TPTX+
Circuitul interfaţă de reţea CS8900A
Schema bloc a circuitului CS8900
Controller Ethernet CS8900Controller Ethernet CS8900
BUS
CONTROL
Control al EEPROM
RAM
Magistrala
MAC802.3
Control RAM
EEPROMEEPROM
10BASE-TEmiţător şi filtre
10BASE-TReceptor şi filtre
Transfor-mator de separare
Transfor-mator de separare
RJ45Reţea
Ethernet
Codare-decodare-PLL
Gestionarea puterii consumate
TactTact
Blocurile principale sunt:1.Interfaţa cu magistrala. 2.Memoria internă (4K octeţi) 3.Modulul MAC (Media Access Control) de acces la reţea 4.Interfaţa cu EEPROM. 5.Interfaţa analogică cu reţeaua
Conectarea circuitului CS8900 la un microcontroller
VCC
VCC
VCC
/CS
A0A1A2
D0D1D2D3D4D5D6D7
/WR/RD
/RESET
A3
C3
68p
U1
CS8900A-CQ
373839404142434445464748505152535458596065666768717273742726252421201918
28 29 62 61 49 63 75 34 33 64 32 31 30 35 15 13 11 16 14 12 3654
9 22 56 6990 85 958 10 23 55 57 70 189 86 94 96
77 76 93
8483
8079
8281
92918887
789910017
97
98
2 7 36
SA0SA1SA2SA3SA4SA5SA6SA7SA8SA9SA10SA11SA12SA13SA14SA15SA16SA17SA18SA19SD0SD1SD2SD3SD4SD5SD6SD7SD8SD9SD10SD11SD12SD13SD14SD15
MEMW
MEMR
IOW
IOR
REFRESH
AEN
RESET
MEMCS16
IOCS16
IOCHRDY
INTRQ0
INTRQ1
INTRQ2
INTRQ3
DMARQ0
DMARQ1
DMARQ2
DMACK0
DMACK1
DMACK2
EECS
EEDATAIN
EEDATAOUT
EESK
DVDD1
DVDD2
DVDD3
DVDD4
AVDD1
AVDD2
AVDD3
DVSS1
DVSS1A
DVSS2
DVSS3
DVSS3A
DVSS4
AVSS0
AVSS1
AVSS2
AVSS3
AVSS4
HWSLEEP
TESTSEL
RES
DO-DO+
DI-DI+
CI-CI+
RXD-RXD+TXD-TXD+
BSTATUS/HC1LINKLED/HC0
LANLEDCSOUT
XTAL1
XTAL2
ELCS
CHIPSEL
SBHE
100
JP1
RJ45
12345678
4,99K
R7R
U3A
SN7404
1 2
Y1
20MHz
D2
LED
D1
LED680
680
Transf ormator izolator 10 BASE T
123
16
14
678 9
11
24,9
24,9
C10,1u
C2
0,1u
Conectarea circuitului CS8900 la un microcontroller
VCC
VCC
VCC
VCC
VCC
RS0RS1RS2A3A4A5A6A7
D0
D1D2D3D4D5D6D7
/INT
/WR/RDCLK
/CS
/CSA7
RS1
A3
RS0
A5A4
A7
RS2
A6
D3
D0
D6
D1
D6D7
D4
RESET
D5
D0
/WR
D3D2
D1
D7
/RD
D2
CLK
/INT
D5D4
RESET
R1
8,2K
10u
U2
8282
12345678
911
1918171615141312
I0I1I2I3I4I5I6I7
OESTB
O0O1O2O3O4O5O6O7
SW1RESET
1
2
1K
P2
RS232 DB9
594837261
Y1
GENERATOR 10MHz
1 2
34
U3
MAX232
138 11
10
134526
129
147
16
R1INR2IN T1IN
T2IN
C+C1-C2+C2-V+V-
R1OUTR2OUT
T1OUTT2OUT
Vcc +5V
U1
AT89S53
91819 29
30
31
12345678
2122232425262728
1011121314151617
3938373635343332
RSTXTAL2XTAL1 PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
P1.0/T2P1.1/T2-EXP1.2P1.3P1.4//SSP1.5/MOSIP1.6/MISOP1.7/SCK
P2.0/A8P2.1/A9
P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15
P3.0/RXDP3.1/TXD
P3.2/INTOP3.3/INT1
P3.4/TOP3.5/T1
P3.6/WRP3.7/RD
P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7
JCP2
CENTRONICS DB25
11 BUSY
12 PE
13 SELECT IN
10 /ACK
3 D1
2 D0
1 /STROBE
6 D4
5 D3
4 D2
9 D7
8 D6
7 D5
25 GND
24 GND
23 GND
22 GND
21 GND
20 GND
19 GND
18 GND
17 /SELECT
16 /INIT
15 /ERROR
14 /AUTOFEED
1u1u
1u
1u
1u
U4A
SN7400
1
23
U7ASN74126
2 3
1
SN74126
9 8
10
SN74126
56
4
RxD
TxD
Teme
Activitate propusă 1:Există microcontrollere cu interfaţă Ethernet integrată? Dacă da, descrieţi sumar microcontrollerul respectiv.
Activitate propusă 2:Descrieţi ce conexiune Internet aveţi acasă, dacă aveţi router, dacă l-aţi programat singur. Dacă da, descrieţi ce aţi programat în router.
Concluzii
Transmisia de date prin reţeaua Ethernet este cea mai răspândită metodă de transfer de date serial sincron. Se prezintă pe scurt mediul fizic de transmisie şi topologia reţelei, se descriu coliziunile şi cadrul de date. Sunt prezentate sumar două circuite interfaţă de reţea care pot fi interfaţate cu microcontrollere. La fiecare circuit este prezentată o schemă bloc, funcţionarea, funcţiile realizate şi câteva semnale mai importante. Scheme de conectare arată exemple practice de conectare la două tipuri de microcontrollere. La sfârşit este prezentat un web server şi utilitatea lui în anumite aplicaţii, cu un exemplu de realizare la proiect de diplomă.
Transmisia de date prin reţeaua Ethernet este cea mai răspândită metodă de transfer de date serial sincron. Se prezintă pe scurt mediul fizic de transmisie şi topologia reţelei, se descriu coliziunile şi cadrul de date. Sunt prezentate sumar două circuite interfaţă de reţea care pot fi interfaţate cu microcontrollere. La fiecare circuit este prezentată o schemă bloc, funcţionarea, funcţiile realizate şi câteva semnale mai importante. Scheme de conectare arată exemple practice de conectare la două tipuri de microcontrollere. La sfârşit este prezentat un web server şi utilitatea lui în anumite aplicaţii, cu un exemplu de realizare la proiect de diplomă.
Concluzii
Se poate observa că semnale de interfaţă cu magistrala şi cu portul paralel sunt cele studiate în modulele anterioare Magistrale şi Conectarea pe magistrală şi
la un port paralel, ceea ce subliniazăimportanţa aspectelor fundamentale.
Dispozitive IPSite Player
În aproximativ 2 cm pătraţi, SitePlayer include un server web, controller Ethernet 10baseT, memorie pentru stocarea paginilor web, coprocesor pentru obiectele grafice şi o interfaţă serială.
Dispozitive IPSite Player
Cu ajutorul unor imagini *.gif care reprezintăcifrele de la 0 la 9 ale unui display cu leduri se poate realiza un afişaj elegant.
Dispozitive IPCamere IP
Camerele de supraveghere cu IP atât conectate prin cablu cât şi wireless au avantajul că imaginile pot fi vizualizate prin Internet, de la distanţă.
IPTV
Internet Protocol television (IPTV) este un sistem standardizat de transmisie a programelor TV prin Internet, dar cu hardware specific suplimentar de decodare. IPTV are următoarele posibilităţi:
1.Televiziune live cu interactivitate iTV care permite să intervii în spectacol sau emisiuni.
2.Televiziune întârziată care permite să vizionezi emisiuni care au fost difuzate anterior.
3.Video On Demand VOD care permite să alegi emisiunile dorite.
Telefonie IPTelefonia IP (VoIP, Voice over IP) este procesul de transmitere a conversaţiilor vocale
umane prin legături de date de tip IP. Avantajul principal al VoIP faţă de telefonia clasică este preţul redus, datorat faptului că se utilizează reţeaua IP (Internetul) care poate fi folosită în acelaşi timp şi pentru alte servicii, precum navigare web, e-mail, e-banking şi multe altele. Dacă o persoană are calculator conectat la Internet atunci conversaţiile VoIP pot fi realizate cu programe de gen Skype sau Yahoo Voice. Dacă persoana nu deţine calculator conversaţiile se pot realiza cu aparate telefonice cuplate direct la Internet.