Arduino Ethernet sin PoE

Tarjeta única que integra el ATMEGA328, el microcontrolador Arduino Uno con el Arduino Ethernet Shield. Tiene 14 pines de entradas/salidas digitales, 6 salidas análogas, un oscilador de 16 MHz de cristal, una conexión RJ45, un conector Jack, un cabezal ICSP y un botón reset.

Nota: Los pines 10, 11, 12 y 13 se reservan para hacer interface con el módulo Ethernet y no deberían ser usados para otra cosa. Esto reduce el número de pines disponibles a 9, con 4 disponibles para salida PWM.

También podría añadirse un módulo Power over Ethernet (PoE) a esta tarjeta.

El Ethernet difiere de otras tarjetas en que no tiene un chip driver USB-a-serial incorporado, pero tiene una interface Wiznet Ethernet. Esta es la misma interface encontrada en los dispositivos Ethernet Shield.

Incorpora un lector de tarjetas microSD, que puede ser usado para guardar archivos que sirvan en la red, accesibles a través de la librería SD. El pin 10 está reservado para la interface Wiznet. El SS para la tarjeta SD está en el pin 4.

El pin 6 para el cabezal de programación serial es compatible con el cable USB FTDI o con las tarjetas USB-a-serial FTDI-style básica. Incluye soporte para reseteo automático, permite que los códigos sean subidos sin presionar el botón de reseteo de la tarjeta. Cuando se conecta a un adaptador USB a serial, el Arduino Ethernet es energizado desde el adaptador.

Características:

    • Microcontrolador: ATmega328.
    • Voltaje de operación: 5V.
    • Voltaje de salida de conexión (recomendada): 7-12V.
    • Voltaje de salida de conexión (límites): 6-20V.
    • Pines de entrada/salida digitales: 14 (4 de los cuales proveen salida de PWM).
    • Pines Arduino reservados:
      • 10 a 13 usados para SPI.
      • 4 usados para tarjeta SD.
      • 2 de interrupción W 5100 (cuando está en puente).
    • Pines de salida análogos: 6.
    • Corriente DC por cada pin de entrada/salida: 40mA.
    • Corriente DC para pines de 3.3V: 50mA.
    • Memoria flash: 32Kb (ATmega328) de os cuales 0.5Kb son usados por el gestor de arranque.
    • SRAM: 2Kb (ATmega328).
    • EEPROM: 1Kb (ATmega328).
    • Velocidad de reloj: 16MHz.
    • Controlador Ethernet integrado W 5100 TCP/IP.
    • Tarjeta Micro SD, con transistores de voltaje activos.

Alimentación:

La alimentación externa puede venir desde un adaptador AC-a-DC (wall-wart) o de una batería. El adaptador puede ser conectado uniendo un conector de 2.1mm de centro positivo al conector de energía Jack de tu tarjeta. Los conectores de la batería puede ser insertada en los cabezales GND y Vin del conector POWER.

La tarjeta puede operar con un suministro externo de 6 a 20 volts. Si se suministra menos de 7V, el pin de 5V puede proporcionar menos de cinco volts y la tarjeta puede funcionar inestablemente. Si se usan más de 12V, el regulador de voltaje se puede calentar y dañar la tarjeta. El rango recomendado es de 7 a 12 volts.

 

Los pines de energía son los siguientes:

  • VIN. La entrada de voltaje de la tarjeta Arduino cuando se esta usando una fuente de energía externa (opuesto a los 5V desde la conexión USB u otra fuente de energía regulada. Puedes darle voltaje a través de este pin o, si suministras voltaje vía el conector Jack, puedes acceder a él por este pin).
  • 5V. Este pin proporciona una salida regulada de 5V desde el regulador incorporado en la tarjeta. La tarjeta puede tomar energía desde el conector Jack de energía DC (7-12V), el conector USB (5V) o el pin WIN de la tarjeta (7-12V). Tomar energía vía los pines de 5V o el de 3.3V no sigue la conexión del regulador y puede dañar tu tarjeta. No lo recomendamos.
  • 3.3V. Suministro de 3.3 volts generado por el regulador incorporado. La corriente máxima generada es de 50mA.
  • GND. Pines de tierra.
  • El módulo opcional PoE es diseñado para extraer energía desde un cable Ethernet categoría 5 de par trenzado:
    • Certificado por la IEEE802.3af.
    • Baja salida de ruido y onda (100mVpp).
    • Rango de entrada de voltaje de 36V a 57V.
    • Protección de sobrecarga y cortocircuito.
    • Salida de 9V.
    • Convertidor DC/DC de alta eficiencia: tipo 75% @ 50% de carga.
    • Aislamiento de 1500V (entrada a salida).

Memoria:

El ATmega328 tiene 32KB (con 0.5KB usados por el gestor de arranque). También tiene 2KB de SRAM y 1KB de EEPROM (que se puede leer y escribir con la librería EEPROM).

Entrada y salida:

Cada uno de los 14 pines digitales de la tarjeta Ethernet pueden ser utilizados como salida o entrada, usando las funciones pinMode(),digitalWrite() y digitalRead(). Operan a 5V. Cada pin puede proveer o recibir un máximo de 40mA y tiene un resistor pull-up interno (desconectado por defecto) de 20-50 kOhms. Adicionalmente, algunos pines tienen funciones especializadas

  • Serial: 0 (RX) y 1 (TX). Usado para recibir (RX) y transmitir (TX) datos seriales TTL.
  • Interrupciones externas2 y 3. Estos pines pueden ser configurados para disparar una interrupción a un valor bajo, un canto de subida o bajada o un cambio de valor. Ver la función attachInterrupt() para mas detalles.
  • PWM: 3,5,6,9 y 10. Proveen una salida PWM de 8-bit con la función analogWrite().
  • SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Estos pines soportan comunicación SPI usando la librería SPI.
  • LED:9. hay un LED incorporado conectado al pin digital 9. Cuando el pin tiene valor ALTO, el LED se prende, cuando el pin esta en BAJO, se apaga. En la mayoría de las otras tarjetas Arduino, este LED se encuentra en el pin 13. Esta en el pin 9 de la tarjeta Ethernet porque el pin 13 se usa como parte de la conexión SPI.

La tarjeta Ethernet tiene 6 salidas análogas, etiquetadas de A0 hasta A5, cada una de las cuales provee 10 bits de resolución (1024 diferentes valores). Miden desde tierra a 5 volts por defecto, aunque es posible cambiar el rango superior e inferior usando el pin AREF y la función analogReference(). Adicionalmente, algunos pines tienen funciones específicas

  • TWI: A4 (SDA) y A5 (SCL). Soporta comunicación TWI usando la librería Wire.

Hay un par de otros pines en la tarjeta

  • AREF, voltaje de referencia para entradas análogas. Para ser usada con analogReference().
  • Reset. Lleva esta línea a BAJO para resetear el microcontrolador. Típicamente usado para adicionar un botón de reseteo para estructuras armadas que tienen su botón bloqueado.

Ver también el mapeo de pines Arduino y de puertos ATMega328.

Comunicación:

El Ethernet Arduino tiene un número de facilidades para comunicarse con tu computador, otro Arduino u otros microcontroladores.

La librería SoftwareSerial permite la comunicación serial con cualquiera de los pines digitales de Uno.

El ATmega328 también soporta comunicación TWI y SPI. El software Arduino incluye una librería Wire para simplificar el uso del bus TWI; ver la documentación para más detalles. Para la comunicación SPI, usar la librería SPI.

Esta tarjeta también se puede conectar a una red de cables vía Ethernet. Cuando se conecta a una red, necesitarás darle una dirección IP y una dirección MAC. La librería Ethernet es totalmente compatible.

El lector de tarjeta microSD incluido se puede acceder vía librería SD. Cuando se trabaja con esta librería, el SS está en el pin 4.

Programación

Es posible programar la tarjeta Arduino Ethernet de 2 formas: a través del cabezal de programación de 6 pines, o con un programador externo ISP.

El cabezal de programación serial de 6 pines es compatible con los cables USB FTDI y las tarjetas de conexión USB-a-serial básicas incluyendo el conector Arduino USB-serial. Incluye soporte para reseteo automático, lo que permite subir los bocetos sin presionar el botón de reseteo de la tarjeta. Cuando se conecta a un adaptador USB FTDI, el Ethernet Arduino se energiza desde el adaptador.

También puedes programar la tarjeta Ethernet con un programador externo como el AVRISP mkII o el USBTinyISP. Para configurar tu ambiente de subida de los códigos con un programador sigue estas instrucciones. Sin embargo, esto borrará el gestor de arranque serial.

Todos los códigos ejemplo Ethernet funcionan como si estuvieran corriendo en módulos Ethernet Shield. Asegúrate de cambiar la configuración de red a las especificaciones propias.

Características físicas:

El largo y ancho máximo del PCB Ethernet son de 2.7 y 2.1 pulgadas respectivamente, con el conector RJ45 y el conector Jack que se extienden fuera de este rango. 4 orificios para tornillos permiten que la tarjeta se una a cualquier superficie o carcasa. Notar que la distancia entre los pines digitales 7 y 8 es de 160 mil (0.16”), que ni siquiera es múltiplo del espacio de los otros pines, que es de 100 mil.

Configuración:

Con esta tarjeta necesitas cambiar los archivos boards.txt en tu directorio Arduino (encuéntralo en: “Arduino-00xx > hardware > arduino”) con esta versión mas actualizada que también incluye la tarjeta Mega ADK

Si quieres usar el cable FTDI para descargar tus códigos al Ethernet Arduino, favor revisa esta guía: actualizar el gestor de arranque Arduino Ethernet a su última versión.

 

 

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