ETH Click Board MIKROE-971 communication TCP/IP - SPI Images
Ce module Click Board vous permettra d'ajouter une possibilité de communication "TCP/IP" à votre microcontrôleur grâce au circuit intégré ENC28J60 sur lequel il est architecturé.
Sur un réseau filaire 10BASE-T, l'ENC28J60 de Microchip gère seul les couches MAC et PHY Ethernet, libérant complètement le microcontrôleur hôte de cette charge. L'ETH Click (MIKROE-971) porte ce composant sur un format mikroBUS, avec connecteur RJ-45, oscillateur embarqué et interface SPI jusqu'à 20 MHz. Brancher, initialiser le bus, appeler la bibliothèque réseau : l'Ethernet est opérationnel.
Vue d'ensemble des composants du module ETH Click MIKROE-971 avec contrôleur Ethernet ENC28J60
(Infographie réalisée par IA)
Au cœur du module, l'ENC28J60 de Microchip est un contrôleur Ethernet 10BASE-T autonome avec MAC et PHY intégrés, un buffer RAM de 8 Ko et une interface SPI. Il dialogue avec la carte hôte via le socket mikroBUS™, en mode SPI 0 à des fréquences allant jusqu'à 20 MHz. Les broches mobilisées sont MOSI, MISO, SCK, CS, INT (interruption) et RST (reset).
Un oscillateur à quartz de 25 MHz embarqué assure la stabilité des timings Ethernet. Le connecteur RJ-45 standard permet la connexion directe à un réseau local. Trois LEDs indiquent les activités TX, RX et alimentation en temps réel. Le module gère la retransmission automatique en cas de collision sur le bus et le rejet automatique des paquets erronés, deux fonctions que le microcontrôleur hôte n'a donc pas à implémenter. Alimentation en 3,3 V uniquement via le connecteur mikroBUS. Référence fabricant : MIKROE-971.
L'ETH Click s'intègre dans tout socket mikroBUS™ normalisé : cartes de développement MikroElektronika (Clicker, EasyMx PRO, Fusion for ARM, Flip & Click), et toute carte tierce équipée d'un connecteur mikroBUS. La compatibilité est mécanique et électrique, sans adaptation.
Point critique à connaître : l'ETH Click fonctionne exclusivement en 3,3 V. Les plateformes à logique 5V (Arduino UNO classique, Arduino Mega 2560) nécessitent un étage d'adaptation de niveaux pour être utilisées sans risque. Les plateformes 3,3V (Raspberry Pi, Teensy 3.x/4.x, micro:bit) se connectent via un shield d'adaptation mikroBUS sans précaution supplémentaire. Les exemples de code fournis par MikroElektronika couvrent les compilateurs MikroElektronika : mikroC, mikroBASIC et mikroPASCAL, pour PIC, ARM, dsPIC, PIC32 et AVR.
La majorité des microcontrôleurs intègrent un MAC Ethernet mais nécessitent un PHY externe, ou n'ont aucune connectivité réseau native. L'ENC28J60 résout les deux contraintes en un seul composant. Avec l'ETH Click, aucune configuration hardware n'est requise : brancher le module sur le socket mikroBUS et initialiser le SPI suffit pour démarrer les échanges réseau.
Le buffer RAM de 8 Ko autorise plusieurs connexions TCP simultanées dans les implémentations légères (uIP, lwIP, EtherCard). C'est suffisant pour un serveur HTTP minimal, un client MQTT ou une passerelle Modbus/TCP. Cette taille est toutefois une contrainte réelle pour les applications à fort débit ou nécessitant de nombreuses connexions ouvertes en parallèle — sur ces besoins, des contrôleurs disposant de plus de mémoire seront mieux adaptés.
L'ENC28J60 est l'un des contrôleurs Ethernet SPI les plus éprouvés du marché embarqué : des centaines de milliers de projets documentés, des bibliothèques open-source matures (EtherCard, UIPEthernet) et une communauté active. Pour un projet de prototypage réseau, peu d'imprévus à l'intégration, la base de code communautaire étant vaste et les forums bien fournis.
Avec une stack HTTP légère (uIP ou similaire), l'ETH Click peut héberger une interface de supervision sur un microcontrôleur PIC ou ARM. La page affiche des données capteurs, des états d'entrées/sorties ou pilote des relais à distance depuis un navigateur standard sur réseau local.
Dans les applications IoT sur réseau filaire, plus fiable que le Wi-Fi en environnement industriel, l'ETH Click publie des données capteurs vers un broker MQTT via Ethernet. La légèreté du protocole MQTT s'accommode très bien du débit 10BASE-T et du buffer de 8 Ko.
Couplé à une mémoire Flash ou une carte SD, le microcontrôleur acquiert des mesures en local et les transfère périodiquement vers un serveur distant via FTP ou HTTP. L'ETH Click gère la couche réseau pendant que le MCU continue ses acquisitions.
Dans les systèmes de gestion CVC, d'éclairage ou de contrôle d'accès, l'ETH Click intègre des nœuds de contrôle dans l'infrastructure réseau existante. Modbus/TCP ou des API REST légères s'implémentent directement sur le microcontrôleur hôte.
En BTS systèmes embarqués, IUT ou école d'ingénieurs, l'ETH Click illustre les principes de communication réseau sur MCU : configuration SPI, initialisation du stack IP, envoi de trames. Un oscilloscope sur les broches MISO/MOSI permet de visualiser les échanges SPI en direct, ce qui renforce la compréhension pratique.
La mise en place physique est immédiate : le module se clippe sur un socket mikroBUS™ standard, sans soudure sur les cartes à socket. La broche CS gère la sélection sur le bus SPI ; les broches INT et RST se connectent aux pins dédiés du connecteur mikroBUS.
Pour les cartes MikroElektronika, des exemples complets sont disponibles sur LibStock : initialisation du stack TCP/IP, gestion des paquets Ethernet et configuration réseau, pour mikroC, mikroBASIC et mikroPASCAL. Sur d'autres plateformes, les bibliothèques open-source EtherCard ou UIPEthernet sont les plus répandues avec l'ENC28J60.
Deux points à vérifier avant démarrage : d'abord la compatibilité des niveaux logiques (3,3V impératif, voir section suivante). Ensuite, la gestion de la résistance de tirage sur CS : une broche CS laissée flottante au démarrage peut provoquer une initialisation parasite du module.
Ce Click Board™ se connecte aux plateformes non-mikroBUS via un shield d'adaptation mikroBUS. Ce shield assure le lien mécanique entre le format Click Board et les connecteurs standards des cartes de développement courantes.
Avec un Arduino UNO ou Arduino Mega 2560 (5V logique), une précaution s'impose : l'ENC28J60 n'accepte que du 3,3V sur ses entrées SPI. Une connexion directe sans adaptateur de niveaux risque d'endommager le module. Les variantes Arduino à logique 3,3V native (Arduino Due, Arduino Zero) ne posent pas ce problème.
Sur Raspberry Pi, le GPIO fonctionne nativement en 3,3V : l'ETH Click s'utilise directement via le shield Pi 2 Click. Même confort avec le Teensy 3.x/4.x (3,3V natif, SPI rapide) et la micro:bit (3,3V). Ces trois plateformes sont les plus simples à mettre en œuvre avec l'ETH Click.
ETH Click MIKROE-971 compatible 3,3V : utilisable directement avec Raspberry Pi, Teensy et micro:bit via shield d'adaptation mikroBUS™
(Infographie réalisée par IA)
L'ETH Click opère en 10BASE-T, soit 10 Mbit/s en half-duplex. Ce n'est pas du Fast Ethernet, mais c'est largement suffisant pour les usages embarqués typiques : envoi de données capteurs, serveur HTTP léger, client MQTT ou transfert de fichiers de taille modeste.
Pas sans adaptation. L'Arduino UNO fonctionne en logique 5V alors que l'ENC28J60 n'accepte que du 3,3V. Une connexion directe risque d'endommager le module. Il faut ajouter un adaptateur de niveaux logiques sur les broches SPI, ou opter pour une version Arduino à logique 3,3V native (Due, Zero).
Non. L'ENC28J60 prend en charge uniquement les couches MAC et PHY d'Ethernet. La pile TCP/IP (TCP, UDP, IP, ARP, DHCP...) doit être implémentée sur le microcontrôleur hôte via une bibliothèque dédiée (uIP, lwIP, EtherCard, UIPEthernet). Cela demande de la RAM disponible sur le MCU mais offre une grande flexibilité protocolaire.
Le buffer RAM interne est de 8 Ko, partagé entre les trames en émission et en réception. Suffisant pour des applications à faible débit (IoT, supervision), il peut devenir limitant pour des transferts de fichiers lourds ou de nombreuses connexions TCP ouvertes simultanément.
Non. Le connecteur RJ-45 standard accepte tout câble Ethernet Cat 5, Cat 5e ou Cat 6. La connexion à un switch ou un routeur standard se fait sans configuration particulière. Pour une liaison directe entre deux équipements sans switch, un câble croisé peut être nécessaire si l'équipement ne gère pas l'Auto-MDI/MDI-X.
Les deux bibliothèques les plus utilisées sont EtherCard (légère, optimisée pour AVR 8 bits) et UIPEthernet (compatible avec l'API standard Ethernet Arduino). EtherCard convient aux projets avec peu de RAM ; UIPEthernet maximise la compatibilité avec le code Arduino existant.
Non, l'ENC28J60 opère uniquement en half-duplex 10BASE-T. Pour des besoins nécessitant le full-duplex ou des débits 100 Mbit/s, des modules basés sur W5500 ou W6100 (avec TCP/IP hardware intégré) seront plus adaptés.
Note d'application Click Board™ et Arduino™ (TOME 1)
Note d'application Click Board™ et Arduino™ (TOME 2)
Téléchargez également les fichiers sources de ces notes d'applications
Les modules Click™ Board sont utilisés dans les établissements scolaires !
Lextronic propose également désormais aux professeurs de recevoir (par email) et sur simple demande différents TP leur permettant de mettre en oeuvre divers modules Click Board avec une platine arduino UNO.
En tant que professeur, il vous suffit de nous adresser votre demande via notre adresse email lextronic@lextronic.fr (en précisant le nom et l'adresse de votre établissement) - Seules les demandes en provenance d'une adresse email académique seront traitées (les demandes via des comptes free, gmail, hotmail, etc... ne pourront pas être traitées - Merci de votre compréhension).
Ces différents TP sont composés: d'une documentation technique, des programmes Arduino™, des schémas (sous Proteus) et des corrigés
Idéalement conçue pour le prototypage rapide, l'apprentissage et l'évaluation, cette platine Shield est destinée à venir s'enficher sur une carte Arduino® Mega2560 afin que vous puissiez y insérer jusqu'à 3 modules Click Board.
Idéalement conçue pour le prototypage rapide, l'apprentissage et l'évaluation, cette platine Shield est destinée à venir s'enficher sur une platine Raspberry (B+/2/3/+B+/4) afin que vous puissiez y insérer jusqu'à 2 modules Click Board.
La platine Flip & click partage beaucoup de l'ADN d'un Arduino®. En premier lieu de part son microcontrôleur Atmel™ 32-bit MCU AT91SAM3X8E (comme sur l'Arduino® DUE™) et de part son brochage identique à celui d'un Arduino® Uno 328.
Idéalement conçue pour le prototypage rapide, l'apprentissage et l'évaluation, cette platine Shield est destinée à venir s'enficher sur une carte Arduino ® uno, R4, Minima ou Leonardo ou CB210 afin que vous puissiez y insérer jusqu'à 2 modules Click Board.
Le starter-kit "EasyMx PRO v7" est probablement l'outil de développement pour microcontrôleurs STM32® ARM® Cortex™-M3 et Cortex-M4 doté du meilleur rapport qualité / prix du marché.
Ce starter-kit professionnel est spécialement conçu pour pouvoir développer sur les microcontrôleurs Atmel™ 8, 14, 20, 28 et 40 broches de la famille AVR™.
Bénéficiant d'une documentation complète et détaillée, le starter-kit "EasyPIC for dsPIC30" est probablement l'outil de développement pour microcontrôleurs dsPIC30 doté du meilleur rapport qualité / prix du marché.
Bénéficiant d'une documentation très complète, le starter-kit "EasyPIC7" est probablement l'outil de développement pour microcontrôleurs PIC® 8 à 40 broches doté du meilleur rapport qualité / prix du marché.
Le starter-kit "EasyPIC Fusion™ v7" est probablement l'outil de développement pour microcontrôleurs dsPIC®, PIC24 et PIC32 doté du meilleur rapport qualité / prix du marché.
