Модуль мини-веб-сервера ENC28J60 Ethernet для Arduino Nano v3.0

Модуль мини-веб-сервера ENC28J60 Ethernet для Arduino Nano v3.0

ENC28J60 Ethernet Shield позволяет подключить плату Arduino Nano v3.0 к сети.
Ведущий компонент – микросхема ENC28J60, которая поддерживает стеки TCP и UDP в IP-сети. Плата имеет стандартный разъем RJ-45 со встроенным линейным трансформатором, обеспечивающий гальваническую развязку модуля от кабеля TCP\IP, и опцией PoE (Power over Ethernet) для получения питания от обычной витой пары 5 категории. На плате установлены 2 светодиода, свечение которых свидетельствует об обмене данными. Выведенные на плату ENC28J60 Ethernet_shield разъёмы типа "мама" с шагом 1 дюйм позволяют произвести подключение к ней платы Arduino Nano по модульному принципу, что значительно экономит место.



Плата ENC28J60 Ethernet_shield управляется и получает/передает данные по SPI интерфейсу. При этом используются следующие выводы Arduino Nano:
D10 –  SS;
D11 –  MOSI;
D12 –  MISO;
D13 –  SCK;
D2 – выход прерывания. При приеме пакета импульс на этот выход – сигнал для Arduino срочно обрабатывать пакет. Или, как минимум, принять во внимание, что надо получать данные.

Характеристики
Питание
            напряжение 3,14 – 3,45 В;
            ток, мА
                        максимальный 250;
                        номинальный 170;
Интегрированный MAC и 10 Base-T PHY;
Полный и полудуплекс;
Поддержка одного 10 Base-T порта с автоопределением полярности и коррекцией;
Автовыравнивание генерации контрольной суммы;
Автоотброс ошибочных пакетов;
Программируемая функция повтора передачи при ошибке;
Программируемые функции Padding и генерирование CRC;
Программируемая функция фильтрации ошибочных пакетов;
Тактовая частота SPI до 20 МГц.
Для работы с ENC28J60 Ethernet_shield рекомендуем использовать Arduino-библиотеку UIPEthernet, которую можно скачать из репозитория . В отличие от множества других библиотек для ENC28J60, эта библиотека является полной заменой стандартной (включенной в Arduino IDE) библиотеки Ethernet.h. Библиотека обеспечивает полную поддержку постоянных (потоковых) TCP и UDP-соединений (клиент и сервер), ARP, ICMP, DHCP и DNS. Для ее использования заменяем строку
#include
на
#include
И используем вее функции стандартной библиотеки Ethernet.h.
 
Использование
 
Плата ENC28J60 Ethernet_shield позволяет Arduino получить доступ в Интернет, что делает возможность создавать на основе связки Arduino+ ENC28J60 Ethernet_shield устройств, реализующих концепцию Internet of Things ("Интернет вещей"), согласно которой доступ к данным датчиков или управление исполнительными устройствами может быть обеспечено из любой точки мира.
Рассмотрим самый простой пример отправки данных с фоторезистора (аналоговый датчик освещенности) на один из облачных сервисов.
Сайт «Народный мониторинг» (www.narodmon.ru) — проект по сбору и отображению на карте мира показаний температуры, давления, влажности и т. п. практически в реальном времени по фактическому их состоянию (а не на основе прогнозов) от различных датчиков среды, установленных как на улице для публичного доступа, так и в помещении для приватного, а также с веб-камер для частного или публичного доступа. Передавать показания датчиков на narodmon.ru можно посредством протоколов TCP/UDP или HTTP GET/POST. Минимальный интервал передачи показаний датчика — 5 минут (если передавать чаще, то возможна блокировка).
Чтобы стать участником проекта, необходимо зарегистрироваться: заходим на сайт www.narodmon.ru.
Для отображения показаний датчика (возьмем простейший датчик температуры LM335) на карте необходимо выполнить следующие действия:

Схема подключения датчика


 
И скетч отправки данных
 
#include
 
byte mac[] = {  0x94, 0xDE, 0x80, 0x3A, 0x90, 0xC9 }; //MAC-адрес Arduino
const unsigned long postingInterval = 600000;  // интервал между отправками
                                               // данных - 10 минут
// IP-адрес, назначаемый Ethernet shield:
byte ip[] = { 192, 168, 0, 119 };   
// IP-адрес, dns сервера:
byte sdns[] = { 192, 168, 1, 1 };   
// адрес шлюза:
byte gateway[] = { 192, 168, 0, 28 };
// маска:
byte subnet[] = { 255, 255, 255, 0 };
 
IPAddress server(94,19,113,221); // IP сервера
//IPAddress server(91,122,49,168); // IP сервера
EthernetClient client;
unsigned long lastConnectionTime = 0;   // время последней передачи данных
boolean lastConnected = false;          // состояние подключения
char replyBuffer[160];
 
void setup()
  {
  Serial.begin(9600);
  // Ethernet connection:
  Ethernet.begin(mac,ip,sdns,gateway,subnet);
  // секунда для инициализации Ethernet
  delay(1000);
  //первое соединение через 15 секунд после запуска
  lastConnectionTime = millis()-postingInterval+15000;
}
 
void loop()
  {
  //если не подключены, и прошло определенное время, то делаем замер,
  //переподключаемся и отправляем данные
  if (!client.connected() && (millis() - lastConnectionTime > postingInterval))
    {
    //формирование HTTP-запроса
    memset(replyBuffer, 0, sizeof(replyBuffer));
    strcpy(replyBuffer,"ID=");
    //Конвертируем MAC-адрес
    for (int k=0; k<6; k++)
      {
      int b1=mac[k]/16;
      int b2=mac[k]%16;
      char c1[2],c2[2];
 
      if (b1>9) c1[0]=(char)(b1-10)+'A';
      else c1[0] = (char)(b1) + '0';
      if (b2>9) c2[0]=(char)(b2-10)+'A';
      else c2[0] = (char)(b2) + '0';
 
      c1[1]='\0';
      c2[1]='\0';
 
      strcat(replyBuffer,c1);
      strcat(replyBuffer,c2);
      }
   strcat(replyBuffer,"&");
   strcat(replyBuffer,"3351C4BA0200003B");
   strcat(replyBuffer,"=");
   char temp[3];
   double tmpd=(analogRead(A0)*5.0/1024)*100-273.15;
   int tmpi=int(tmpd);
   itos(tmpi,temp);
   strcat(replyBuffer,temp);
   strcat(replyBuffer,'\0');
   //отправляем запрос
   httpRequest();
   }
  //храним последнее состояние подключения
  lastConnected = client.connected();
  }
// функция отправки запроса
void httpRequest() {
  if (client.connect(server, 80))
    {
    // send the HTTP POST request:
    client.println("POST http://narodmon.ru/post.php HTTP/1.0");
    client.println("Host: narodmon.ru");
    client.println("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded");
    client.print("Content-Length: ");
    client.println(len(replyBuffer));
    client.println();
    client.println(replyBuffer);
    client.println();
    lastConnectionTime = millis();
    }
  else
    {
    client.stop();
    }
  }
 
// размер данных
int len(char *buf)
{
  int i=0;
  do
    {
    i++;
    } while (buf[i]!='\0');
  return i;
}
// функция int to string
void itos(int n, char bufp[3]) //
{
  char buf[3]={'0','0','\0'};
  int i = 1;
  while (n > 0)
    {
    buf[i] = (n % 10)+48;
    i--;
    n /= 10;
    }
  for (i=0; i<3; i++)
    bufp[i]=buf[i];
  }
 
Для передачи данных на сайт «Народный мониторинг» мы используем резервный протокол передачи HTTP POST/GET на URL: http://narodmon.ru/post.php.
При этом HTTP-заголовки для POST будут следующими:
POST http://narodmon.ru/post.php HTTP/1.0\r\n
Host: narodmon.ru\r\n
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n
Content-Length: NN(кол-во байт в строке данных ниже)\r\n
\r\n
ID=MAC&mac1=value1&...&macN=valueN[&time=UnixTime][&name=NAME][&lat=LAT][&lng=LNG]
Скетч запускает Ethernet-соединение, плата получает IP-адрес в Сети, один раз в 5 минут считываются данные с датчика температуры, формируется строка с данными для отправки на сервер «Народный мониторинг», и данные отправляются с использованием протокола HTTP POST.
Теперь авторизуемся на сайте, используя логин и пароль, выбираем команду меню Датчики | Мои Датчики | Добавить устройство и вводим MAC-адрес нашего устройства. Если данные уже были отправлены на сайт, устройство будет добавлено.



Затем выбираем  тип данных для нашего датчика (температура), устанавливаем доступ к показаниям (приватный), указываем название устройства и выполняем привязку к карте устройства мониторинга, указав полный адрес щелчком по строке с адресом. После чего выбираем опцию показать на карте  и в случае необходимости корректируем положение на карте с помощью плавающего меню



Через некоторое время мы можем посмотреть временной график изменения данных датчика на нашем устройстве. Для этого выбираем команду меню Профиль | Мои Датчики и значок графика для выбранного датчика.