Arduinoのネットワーク通信

W5500(無印)とWIZ550IO

W5500チップを使ったSPI接続のEthernetモジュールを入手したので紹介します。
今回入手したのはMACアドレスなしのモジュールとMACアドレス付きのモジュール（WIZ550io Rev1.2）の2種類です。

まず、MACアドレスなしのモジュールですが写真のようにW5500チップ、25Mhzクリスタル、5V→3.3Vのレギュレータが主な部品として実装されています。
5V→3.3Vのレギュレータが実装されているので、Arduinoの5Vから直接給電することができます。

このモジュールはEthernetライブラリでは動きません。Ethernet2ライブラリを使う必要があります。
MACアドレスは内蔵していないので、W5100と同様にスケッチ内で任意のMACアドレスを指定する必要があります。

モジュールのRSTピンはボードのRESETポートに接続する必要があります
UNOやNANOのRESETポートはリセットが掛かると一瞬GNDに落ちて、その後PullUpします。
このEthernetモジュールは、通常はRSTピンをPullUpしておく必要があります。
RSTをOPENにすると、通信の途中で自分のIPアドレスを見失います。

ATMEGA328	W5500		ATMEGA328
	3.3V	5V	5V
Pin#12	MISO	GND	GND
Pin#11	MOSI	RST	RESET
Pin#10	SCS	INT
Pin#13	SCLK	N/C

ATMEGA2560の接続でも、RSTピンはRESETポートに接続する必要があります。

ATMEGA2560	W5500		ATMEGA2560
	3.3V	5V	5V
Pin#50	MISO	GND	GND
Pin#51	MOSI	RST	RESET
Pin#10	SCS	INT
Pin#52	SCLK	N/C

ライブラリだけを変更すれば、W5100のスケッチがそのまま使えます。

W5500にはこのような形状のモジュールもあります。

裏面に全ての回路が実装されています。
このモジュールは3.3V専用です。

ピンマップはRJ45コネクタを上にして以下の様になっています。

ATMEGA328	W5500		ATMEGA328
GND	GND	GND	GND
GND	GND	3V3	3.3V
Pin#11	MOSI	3V3	3.3V
Pin#13	SCLK	N/C
Pin#10	CS	RST	RESET
	INT	MISO	Pin#12

ATMEGA2560	W5500		ATMEGA2560
GND	GND	GND	GND
GND	GND	3V3	3.3V
Pin#51	MOSI	3V3	3.3V
Pin#52	SCLK	N/C
Pin#10	CS	RST	RESET
	INT	MISO	Pin#50

次に、MACアドレス付きのモジュール(WIZ550io Rev1.2)ですが、こちらは3.3Vの単一給電となっています。
Arduinoの3.3Vでは電流不足で安定して駆動できないので、5Vを3.3Vにレベルシフトして給電する必要があります。
こちらにハードウェアのschematicが公開されています。
Rev1.2のSchematicを確認したところW5500チップのほかに、25Mhzクリスタル、PIC12F519のマイコン、
MC74VHC157DTR2Gの2-Channel Multiplexerが実装されていてます。
回路図の斜め読みですが、PIC12F519のマイコン側にMACアドレスが書き込まれていて、
電源投入時にPIC12F519のマイコンから、W5500にMACアドレスを通知しているようです。
MultiplexerはPIC12F519→W5500と、ホストマイコン→W5500の入力切り替えに使われていて
入力チャンネルの切り替えはPIC12F519で行っています。

モジュールとの結線は上のW5500と同じです。

ATMEGA328	WIZ550io		ATMEGA328
GND	GND
GND	GND	3.3V	3.3V
Pin#11	MOSI	RDY
Pin#12	MISO	RSTn	RESET
Pin#13	SCLK	NC
Pin#10	CS	INTn
3.3V	3.3V	GND	GND
3.3V	3.3V

ATMEGA2560	WIZ550io		ATMEGA2560
GND	GND
GND	GND	3.3V	3.3V
Pin#51	MOSI	RDY
Pin#50	MISO	RSTn	RESET
Pin#52	SCLK	NC
Pin#10	CS	INTn
3.3V	3.3V	GND	GND
3.3V	3.3V

モジュールのピンアサインはこちらに公開されています。

PICマイコン内蔵のMACアドレスを使わずに、スケッチ内で任意のMACアドレスを指定する場合は
Ethernet2ライブラリがそのまま使えます。
PICマイコン内蔵のMACアドレスを使うためにはEthernet3ライブラリを使い、
ライブラリ内のEthernet3.hに以下を追加する必要があります

/*

               modified 12 Aug 2013

               by Soohwan Kim (suhwan@wiznet.co.kr)

              

               - 10 Apr. 2015

               Added support for Arduino Ethernet Shield 2

               by Arduino.org team

              

               */

              #ifndef ethernet3_h

              #define ethernet3_h

              

              #include <inttypes.h>

              #include "utility/w5500.h"

              #include "IPAddress.h"

              #include "EthernetClient.h"

              #include "EthernetServer.h"

              #include "Dhcp.h"

              

              #define WIZ550io_WITH_MACADDRESS

ArduinoのスケッチではMACアドレスを指定する必要はありません。
PICマイコン内蔵のMACアドレスが自動的に使われます。
macAddress()でPICマイコン内蔵のMACアドレスを取り出すことができます。

void setup() {

                byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED
              }; 

                 

                Serial.begin(9600);

              #if defined WIZ550io_WITH_MACADDRESS

                if (!Ethernet.begin() ) {

              #else

                if (!Ethernet.begin(mac) ) {

              #endif

                  Serial.println("Ethetnet begin fail");

                  while(1) {}

                }

                Serial.print("localIP: ");

                Serial.println(Ethernet.localIP());

                Serial.print("subnetMask: ");

                Serial.println(Ethernet.subnetMask());

                Serial.print("gatewayIP: ");

                Serial.println(Ethernet.gatewayIP());

                Serial.print("dnsServerIP: ");

                Serial.println(Ethernet.dnsServerIP());

              

                for (byte thisByte = 0; thisByte < 4;
              thisByte++) {

                  // print the value of each byte of the
              IP address:

                 
              Serial.print(Ethernet.localIP()[thisByte], DEC);

                  if (thisByte != 3) Serial.print("-");

                }

                Serial.println();

              

              

              #if defined WIZ550io_WITH_MACADDRESS

                uint8_t MACaddress[6]; // array for mac address

                Ethernet.macAddress(MACaddress);

                Serial.print("WIZ550io MAC Address is ");

                for(int i = 0; i < 6; i++) {

                  if (MACaddress[i] < 0x10)
              Serial.print("0");

                  Serial.print(MACaddress[i],HEX);

                  if (i != 5) Serial.print("-");

                }

                Serial.println("");

              #endif

              }

Etherner2ライブラリではPICマイコン内蔵のMACアドレスを正しく取得できません。

Ethernet2 Ethernet3どちらのライブラリもMACアドレス以外のパラメータが無いときはint型の関数、
MACアドレス以外のパラメータが1つでもあるとvoid型の関数になるので注意が必要です。

int begin(void);
void begin(IPAddress local_ip);
void begin(IPAddress local_ip, IPAddress subnet);
void begin(IPAddress local_ip, IPAddress subnet, IPAddress gateway);
void begin(IPAddress local_ip, IPAddress subnet, IPAddress gateway, IPAddress dns_server);

int begin(uint8_t *mac_address);
void begin(uint8_t *mac_address, IPAddress local_ip);
void begin(uint8_t *mac_address, IPAddress local_ip, IPAddress subnet);
void begin(uint8_t *mac_address, IPAddress local_ip, IPAddress subnet, IPAddress gateway);
void begin(uint8_t *mac_address, IPAddress local_ip, IPAddress subnet, IPAddress gateway, IPAddress dns_server);

続く．．．