[12] Atmega328P - ENC28J60 TCP Server

Ten post chciałbym poświęcić na opisanie sposobu programowania modułu ENC28J60 za pomocą mikrokontrolera Atmega328P.

[Źródło: https://kamami.pl/moduly-sieciowe-ethernet/187711-modenc28j60-modul-konwertera-ethernet-spi-enc28j60.html]

Specyfikacja:

Układ ENC28J60 pozwala na podłączenie mikrokontrolera z siecią Ethernet. Do komunikacji układ wykorzystuje interfejs SPI. Podłączenie do sieci wykonuje się poprzez gniazdo Ethernet RJ-45 umieszczone na płytce. Układ jest zasilany z 3.3V.

Maksymalna prędkość transmisji dla tego modułu wynosi 25MHz. Moduł jest typu 10Base-T. Adres MAC dla urządzenia nadaje się bezpośrednio w programie.

Opis wyprowadzeń modułu. Piny tolerują napięcia 5V:

• VCC - podłączenie do zasilania 3.3V
• GND - podłączenie do masy
• Reset - reset układu. Jego aktywacja przebiega przez podanie stanu niskiego. Domyślnie pin znajduje się w stanie wysokim.
• CS - wybranie urządzenia, aktywowany stanem niskim.
• SCK - linia zegara dla SPI
• SI - linia danych wejściowych
• SO - linia danych wyjściowych
• CLKOUT - linia programowalna dla zegara wyjściowego.
• WOL - niepodłączony. 
• INT - wyjście przerwania zewnętrznego

Podłączenie:

Sposób podłączenia układu wygląda następująco:

• VCC - do zasilania 3,3V,
• GND - do masy,
• CS - Pin 10,
• Reset - do zasilania,
• SI - Pin 11,
• SCK - Pin 13,
• SO - Pin 12,
• INT - Pin 2,

Programowanie:

Poniżej krótko przejdę przez większość funkcji przygotowanych do programowania tego układu.

Inicjalizacja SPI:

1. static void ENC28J60_SPI_Init(void)
2. {
3.     DDRB |= (1<<CS_PIN)|(1<<MOSI_PIN)|(1<<SCK_PIN);
4.     DDRB &=~ (1<<MISO_PIN);
5.    
6.     CS_HIGH_DESELECT();
7.    
8.     SPCR=(1<<SPE)|(1<<MSTR);
9.     SPSR|=(1<<SPI2X);
10. }

Inicjalizacja układu ENC28J60:

1. void ENC28J60_InitialiProcedure(void)
2. {
3.     ENC28J60_SPI_Init();
4.    
5.     //System reset
6.     ENC28J60_WriteOperation(ENC28J60_SOFT_RESET,0,ENC28J60_SOFT_RESET);
7.     _delay_ms(20);
8.    
9.     while(!ENC28J60_ReadOperation(ENC28J60_READ_CTRL_REG,ESTAT)&ESTAT_CLKRDY);
10.    
11.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(ERXST,RXSTART_INIT);     //Start RX
12.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(ERXRDPT,RXSTART_INIT);   //Set Recevie Pointer Address
13.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(ERXND,RXSTOP_INIT);      //RX End
14.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(ETXST,TXSTART_INIT);     //TX Start
15.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(ETXND,TXSTOP_INIT);      //TX End
16.    
17.     //Enable Broadcast
18.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(ERXFCON,ENC28J60_ReadRegister_Byte(ERXFCON)|(ERXFCON_UCEN|ERXFCON_CRCEN|ERXFCON_PMEN|ERXFCON_BCEN));
19.    
20.     //Enable MAC receive
21.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MACON1,MACON1_MARXEN|MACON1_TXPAUS|MACON1_RXPAUS);
22.     //Bring MAC out of reset
23.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MACON2,0x00);
24.     //Enable automatic padding to 60bytes and CRC operations
25.     ENC28J60_WriteOperation(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,MACON3,MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN);
26.     //set inter-frame gap (non-back-to-back)
27.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(MAIPG,0x0C12);
28.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MABBIPG,0x12);
29.     /*
30.      * Set maximum packet size that controller will accept, this value
31.      * cant be larger than MAX_FRAMELEN
32.      */
33.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(MAMXFL,MAX_FRAMELEN);
34.    
35.     /* Write mac adres to banc 3. MAC Adress in
36.      * ENC28J60 is write in byte bacward order */
37.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MAADR5,macaddr[0]);//Set MAC addres
38.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MAADR4,macaddr[1]);
39.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MAADR3,macaddr[2]);
40.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MAADR2,macaddr[3]);
41.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MAADR1,macaddr[4]);
42.     ENC28J60_WriteRegister_Byte(MAADR0,macaddr[5]);
43.    
44.     /* no loopback of transmitted frames */
45.     ENC28J60_WritePhy(PHCON2,PHCON2_HDLDIS);
46.     ENC28J60_WritePhy(PHLCON,PHLCON_LACFG2|
47.                             PHLCON_LBCFG2|PHLCON_LBCFG1|PHLCON_LBCFG0|
48.                             PHLCON_LFRQ0|PHLCON_STRCH);
49.     /* Switch to bank 0 */
50.     ENC28J60_SelectBank(ECON1);
51.     /* Enable interrupt  */
52.     ENC28J60_WriteOperation(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,EIE,EIE_INTIE|EIE_PKTIE);
53.     /* Enable packet receptions */
54.     ENC28J60_WriteOperation(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1,ECON1_RXEN);
56.     ENC28J60_SetClockPrescaler(2);
58.     _delay_ms(2);
59. }

Przesłanie pakietu danych do układu ENC28J60:

1. void ENC28J60_PacketSend(uint8_t *buf,uint16_t buflen)
2. {
3.     while(ENC28J60_ReadOperation(ENC28J60_READ_CTRL_REG,ECON1)&ECON1_TXRTS)
4.     {
5.         if(ENC28J60_ReadRegister_Byte(EIR)& EIR_TXERIF)
6.         {
7.             ENC28J60_WriteOperation(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1,ECON1_TXRST);
8.             ENC28J60_WriteOperation(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR,ECON1,ECON1_TXRST);
9.         }
10.     }
11.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(EWRPT,TXSTART_INIT);
12.     ENC28J60_WriteToRegister_16BitData(ETXND,TXSTART_INIT+buflen);
13.     ENC28J60_WriteBuffer(1,(uint8_t*)"\x00");
14.     ENC28J60_WriteBuffer(buflen,buf);
15.     ENC28J60_WriteOperation(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1,ECON1_TXRTS);
16. }

Zdekodowanie ramki danych TCP:

1. uint8_t TCP_ReadFrame(enc28j60Frame_TypeDef *enc28j60FramePtr, uint16_t frameLen)
2. {
3.     uint8_t operationStatus = 0;
4.     uint16_t dataLength = 0;
5.     ipPacket_TypeDef *ipPacketPtr = (void*)(enc28j60FramePtr->data);
6.     tcpIpDataStr_TypeDef *tcpPacketPtr = (void*)(ipPacketPtr->data);
7.    
8.     dataLength = CONVERT_16BIT(ipPacketPtr->totalLength) - 20 -  (tcpPacketPtr->headerLength>>2);
9.    
10.     if ((tcpPacketPtr->tcpFlags & TCP_ACK) && dataLength)
11.     {
12.         tcpSendResponse(ipPacketPtr->sourceIpAddress, CONVERT_16BIT(tcpPacketPtr->sendingPort), TCP_OP_ACK_OF_DATA);
13.         operationStatus = 1;
14.     }
15.      
16.     if (tcpPacketPtr->tcpFlags == TCP_SYN)
17.     {
18.         tcpSendResponse(ipPacketPtr->sourceIpAddress, CONVERT_16BIT(tcpPacketPtr->sendingPort), TCP_OP_SYNACK);
19.         operationStatus = 2;
20.     }
21.     else if (tcpPacketPtr->tcpFlags == (TCP_FIN|TCP_ACK))
22.     {
23.         tcpSendResponse(ipPacketPtr->sourceIpAddress, CONVERT_16BIT(tcpPacketPtr->sendingPort), TCP_OP_ACK_OF_FIN);
24.         operationStatus = 3;
25.     }
26.     else if (tcpPacketPtr->tcpFlags == (TCP_PSH|TCP_ACK))
27.     {
28.         if(!CONVERT_16BIT(ipPacketPtr->totalLength)- 20 - (tcpPacketPtr->headerLength>>2))
29.         {
30.             tcpSendResponse(ipPacketPtr->sourceIpAddress, CONVERT_16BIT(tcpPacketPtr->sendingPort), TCP_OP_ACK_OF_FIN);
31.             operationStatus = 4;
32.         }
33.         else{ operationStatus = 5; }
34.     }
35.     else if (tcpPacketPtr->tcpFlags == TCP_ACK) { operationStatus = 6; }
36.     return operationStatus;
37. }

Przesłanie odpowiedzi na wysłaną komendę:

1. static uint8_t writeDataForProperResponse(tcpIpDataStr_TypeDef *tcpPktPtr)
2. {
3.     uint8_t operationStatus = 0;
4.     tcpIpDataStr_TypeDef *tcpPkt_Pointer = tcpPktPtr;
5.        
6.     if(!strcmp((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"1:"))
7.     {
8.         strcpy((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"Command 1 response\r\n");
9.         operationStatus = 4;
10.         return operationStatus;
11.     }
12.     else if(!strcmp((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"2:"))
13.     {
14.         strcpy((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"Command 2 response\r\n");   
15.         operationStatus = 5;
16.         return operationStatus;
17.     }
18.     else if(!strcmp((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"3:"))
19.     {  
20.         strcpy((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"Command 3 response\r\n");
21.         operationStatus = 6;
22.         return operationStatus;    
23.     }
24.     else if(!strcmp((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"4:"))
25.     {
26.         strcpy((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"Command 4:Set special sett\r\n");
27.         operationStatus = 7;
28.         return operationStatus;
29.     }
30.     else
31.     {
32.         strcpy((char*)tcpPkt_Pointer->recSendData,"Default response\r\n");
33.         operationStatus = 8;
34.     }
35.     return operationStatus;
36. }

Całość projektu można ściągnąć pod tym linkiem.