串口转以太网模块:WIZ105SR配置及测试

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WIZnet 公司研发的串口转以太网模块(包含RJ45连接器),使用W5100全硬件TCP/IP芯片,性能稳定可靠,并提供简单易用的配置程序,下面介绍其相关配置及演示:

1.  简介

WIZ105SR 是串口设备和以太网之间的网关模块。它可以发送串口数据到以太网或相反的过程。 用 WIZ105SR 可以连接串口设备到以太网,WIZ105SR 提供简单的接口,可以缩短开发周期以获得更多的回报。

我们也提供 WIZ105SR 的全功能配置工具。当 WIZ105SR 处于串口命令模式,可以根据您自己的需要,用串口配置命令或者通过以太网使用提供的配置工具进行设置使 WIZ105SR 很好的嵌入到您的产品中。

1.1.  主要特点

n  高速的有RJ-45接头的串口到以太网的网关模块

n  高稳定性和可靠性的以太网连接解决方案

n  全硬件TCP/IP栈芯片W5100支持10/100Mbps以太网接口

n  高达230Kbps串口通信接口

n  支持串口通信命令

–      简单的命令帧格式

–      用于网络和串口设置的全面的可读的命令

–      不需要PC的现场(On-site)配置

n  有效的远程配置工具

n  RoHS认证

1.2.   产品内容 (EVB 模板)

表 1. 产品内容

1.3.  产品说明

1.3.1.           WIZ105SR模块

WIZ105SR 使用兼容8051的高性能的微控制器,有62K的片内Flash,16K的片内SRAM和2K的EEPROM。WIZ105SR 使用高速全硬件TCP/IP栈芯片W5100,并支持大部分的TCP/IP协议,如TCP, UDP,IP,ARP,ICMP,IGMP,PPPoE和Ethernet MAC。支持10Mbps和100Mbps以太网,且WIZ105SR安装了一个标准的以太网接口。WIZ105SR提供了一个串口,是一个标准的RS-232协议的12引脚接口。WIZ105SR 可由直流3.3V电源供电,且供电电流至少要200mA。详细的说明见表2。

 表 2. WIZ105SR 模块说明

1.3.2.            接头引脚说明

WIZ105SR提供一个外部接头以连接到应用板。接头的引脚分布和定义见图1且每个引脚的说明见表3.

图 1. WIZ105SR 接头引脚分布和定义

表 3. 引脚说明

☞ 所有信号都是3.3V LVTTL.

1.3.3.           RJ-45 引脚说明

以太网接口 RJ-45的引脚分布见图2, 每一个引脚的描述见表 4.

图 1. WIZ105SR RJ-45引脚分布

表 4. RJ-45引脚定义

2.  开始

这一章描述WIZ105SR的配置步骤。以下列出的条款将会在配置中用到。

n  电源适配器 (包含在 WIZ105SR-EVB 包中)

n  串口线和网线 (包含在WIZ105SR-EVB包中)

n  一台有网络接口卡( NIC)和一根串口线的电脑

如果准备好了这些东西,可以开始WIZ105SR的配置。板子的连接步骤在2.1节中介绍。

2.1.  硬件安装过程

以下步骤用于设置WIZ105SR配置环境,连接图见图2。

  2. WIZ105SR配置环境设置图

步骤 1: 用12针跳线连接WIZ105SR模块到测试板。

步骤 2: 连接5V直流电源线到测试板的电源接口.

步骤 3: 用网线以连接模块到以太网

步骤 4: 用串口线连接测试板和串口设备.

2.2.  配置工具

2.2.1.           网络配置

图 2. 配置工具 (网络配置)

Version(版本) : 显示固件版本。

Enable Serial Debug Mode(使能串口调试模式) : 选择该模式后,可通过串口终端监测模块状态和socket消息(监听OK, 连接失败等)。如果处于调试模式,调试消息可引起串口设备的异常运行。因此该模式只用于调试模式。

Board List : 点击“Search”按钮,将显示同一个子网中的所有MAC地址。

IP Configuration Method: 选择IP设置模式,可以选择Static,DHCP和PPPoE模式中的一种。

Static: “Static”是用静态IP地址设置WIZ105SR的选项。然后“Local IP, Subnet, Gateway” 块被使能。输入静态IP 地址,并点击“setting”按钮。这样就设置了想要的IP地址。(PPPoE ID, Password box被禁止)

DHCP: 选择改选项使用DHCP模式。首先,选择‘DHCP’并点击‘Setting’按钮。如果从DHCP服务器成功获得IP地址,MAC地址将被显示在配置窗口中。(需要一段时间从DHCP服务器接收IP 地址)

当选择了板清单上的模块时,将会显示IP地址,子网掩码和网关。如果模块不能从DHCP服务器获得网络信息,IP地址,网关地址和子网掩码将会初始化成0.0.0.0。

– PPPoE : WIZ105SR支持ADSL用户使用PPPoE。当在“IP Configuration Method”选择了PPPoE时, PPPoE ID & Password 区域被使能。
1. 设置PPPoE,直接连接PC到WIZ100SR并执行PC上的配置工具程序。(配置工具版本应该是2.1或以上)

2. 在“IP Configuration Method”标签中选择‘PPPoE’并输入用户名和密码。

3. 点击“setting”按钮以应用该设置。

4. 连接模块到ADSL线。

5. 如果选择了“Enable Serial Debug Mode”,可以看见PPPoE用串行控制台的接入状态。

图 3. PPPoE接入程序

Local IP/Port : WIZ105SR网络连接用的IP地址和端口号

☞确认输入正确的网络信息。如果输入不正确的IP地址,会引起网络冲突或异常问题。

Subnet : WIZ105SR的子网掩码

Gateway : WIZ105SR的网关地址

PPPoE ID/Password : 如果选择‘PPPoE’模式,输入从ISP公司获得的用户名/密码。

Server IP/Port : 当 WIZ105SR设置成“Client mode”或“Mixed mode”,要设置服务器IP端口。WIZ105SR会连接到该IP地址。

Network mode:

–     客户/服务器/混合 : 选择基于TCP的通信模式。TCP是在数据通信之前建立连接的协议,但是UDP是在没有连接建立的情况下进行数据通信。

根据连接建立方式,WIZ105SR的网络模式可以分成TCP服务器,TCP客户和Mixed模式。在TCP服务器模式时,WIZ105SR以服务器的身份建立连接,等待来自客户的连接。WIZ105SR 在TCP客户模式时以客户身份建立连接,尝试连接到服务器的IP和端口。混合模式支持服务器和客户模式。每一种模式的通信过程图下面所示.

< TCP服务器模式通信>

图 4. TCP 服务器模式

在TCP服务器模式时,WIZ105SR等待连接请求。

TCP服务器模式在当监测中心尝试连接到设备(WIZ105SR安装的地方)以检查状态或提供命令时是有用的。在正常时间,WIZ105SR处在等待状态,如果有来自监测中心的任何连接请求,连接,连接就建立了(ESTABLISH),数据通信也进行了(Data Transanction)。最后连接关闭 (FIN)。

为了运行该模式,本地 IP,子网,网关地址和本地端口号应该先配置好。

如上图所示,数据发送流程如下所示,

1. 主机连接到配置为TCP服务器模式的WIZ105SR。

2. 由于建立连接了,数据可进行双向传输–从主机到WIZ105SR,从WIZ105SR到主机。

< TCP客户模式通信>

图 5. TCP 客户模式

如果WIZ105SR设为TCP客户,它尝试建立到服务器的连接。

要运行该模式,本地 IP,子网,网关模式,服务器IP和服务器端口号应该被设置。如果服务器IP有域名,使用DNS功能。

在TCP客户模式,上电后WIZ105SR可以主动建立到主机电脑的TCP连接。

如上图所示,数据传输如下所示:

1. 上电后,WIZ105SR板以TCP客户模式运行,主动建立连接到服务器。

2. 如果连接完成,数据可进行双向传输–从主机到WIZ105SR,从WIZ105SR到主机。

<混合模式通信>

该模式中,WIZ105SR正常时以TCP服务器的身份运行,并等待终端的连接请求。然而,如果在连接建立之前WIZ105SR从串行设备接收数据,WIZ105SR就改成客户模式并发送数据到服务器IP。 因此,在混合模式时,服务器模式优于客户模式。

像TCP服务器模式一样,假如监测中心尝试连接到串行设备(WIZ105SR安装的地方)以检查设备状态,混合模式是有用的。除此之外,如果串行设备发生紧急情况,模块将改变为客户模式以建立连接到服务器,并发送设备的紧急状态。

Use UDP mode 

图 6. UDP 模式

在UDP模式时,不定义连接建立。仅仅设置IP地址和端口号并发送数据。

Use DNS : 如果需要DNS功能,选择该选项并输入DNS服务器的域名。DNS(域名系统) 是有IP地址和响应域名信息的数据库系统。当连接到域名时,可以使用WIZ105SR的DNS功能。输入由ISP提供的DNS服务器的IP地址和服务器中的域名。

如果服务器有动态的IP地址,如果使用DNS功能,不论什么时候发生改变都不需要配置服务器IP 地址。

Direct IP Search

直接IP搜索可用于搜索没有安装在同一个子网中的WIZ105SR。

如果选择了直接IP搜索,配置工具使用TCP而不是UDP广播搜索模块。因此,模块的网络信息,诸如IP地址,子网掩码和网关将用于搜索。

如果选择了直接IP搜索,输入IP地址的区域将被激活。在该区域中,输入模块的IP地址,并点击“Search”按钮。

☞ 如果模块没有有效的网络信息,直接IP搜索不可用。检查模块是否连接到了NAT或私有网络。如果是这样,不可能从外部连接到模块。

Search

搜索功能用于搜索所有存在于同一个LAN中的模块。通过使用UDP广播,同一个子网中的所有模块将被搜索到。

搜索模块以MAC地址的形式显示在“Board list”中。

Setting

该功能完成配置改变。

如果从“Board list”中选择MAC地址,将显示模块的默认配置。改变配置并点击“Setting”按钮已完成配置。模块将用改变的配置重新初始化。改变的值保存在模块的EEPROM。这样,该值即使在断电的情况下也不会清除。

配置值可以通过以下的步骤进行改变。

①   在“Board list”中选择该改变的配置值的MAC地址。配置的值将被显示。

②   改变值

③   点击“Setting”按钮。配置改变将完成。

④   模块将初始化为改变值 (重新启动被处理)。

⑤ 检查配置结果,点击‘Search’按钮。

Upload

固件将通过网络升级

升级固件后,将需要20~30 秒用于初始化。

Exit : 关闭配置工具程序

2.2.2.           串口配置

图 7. 配置工具 (串口配置.)

显示选择的模块的串口配置值。

为了改变WIZ105SR的串口配置,该菜单可以用到。

通过点击 Setting”按钮,改变的值将被应用。

2.2.3.           选项配置

图 8. 配置工具(选项配置.)

Inactivity time

连接建立后,如果在定义的休止时间内没有数据传输,连接自动断开。

默认值是‘0’。如果设置为‘0’,该功能失效。在默认设置中,连接保持即使是没有数据传输。 为了断开连接,使用‘Close’命令。

该功能用于多于两个或更多的系统连接到一个WIZ105SR模块。如果一个系统用有到WIZ105SR的连接,其他系统不能连接到该模块。如果在定义的休止时间内没有数据传输,连接将被关闭用于其他系统连接。

当服务器系统非预期的关闭时,休止时间也是有用的。在这个状态中,如果在定义的休止时间内没有数据传输,WIZ105SR将关闭连接并进入等待状态。

Data Packing Condition

可以设计串口数据怎样被封装以发送到以太网。

在默认模式时,WIZ105SR检查串口缓冲器并没有任何标准地发送任何接收到的数据到以太网。因此,由于不一致的数据长度,数据可能被看成错误数据。为了解决该问题,从串口来的数据在被发送到以太网之前可以根据特定的条件进行封装。条件如下所示.

Time: 如果在设定的时间内没有新的数据,串口缓存器中的所有数据被转换成以太网包。如果接收到新的数据,计时重新开始且接收到的数据保存在串口缓存器中。在串口数据大小有效且没有结束字符的情况下,Time 条件可用,但是需要以帧为单位发送出去。(如果值为‘0’,选项不可用)

Size: 串口缓冲器定义了大小值,如果收集的数据大小达到该值,数据将被发送到以太网(如果值为‘0’,选项不可用)

Character: 该条件设定了特定字符,串口缓存器一直收集数据,直到接收到特定字符,就把数据发送到以太网。字符特定为16进制格式。(如果值为‘0’,选项不可用)

满足3个条件中的1个,数据可以发送到以太网。

Ex) Delimiter: Size=10, Char=0x0D

串口数据 : 0123456789abc

以太网数据 : 0123456789

☞ “abc” 数据保留在模块的串口缓冲器中.

Password

‘Password’功能用于阻隔不允许用户的接入.

‘Password’功能只能用于‘TCP Server’模式中。当‘password’功能运行时,客户应该输入密码以接入网络。

  1. 执行配置工具程序。(配置工具版本应该是2.1或以上)
  2. 选择“Operation Mode”的‘Server’。

图 9. 密码设置的运行模式

  1. 如图8所示,选择 Option 标签并点击“Password”菜单的‘Enable’框。
  2. 输入密码。
  3. 点击“Setting”按钮以应用密码设置。
  4. 当任何用户接入模块时,用户首先应该发送‘password’到服务器模块,然后接入才被允许。

Serial Configuration:

该功能用于通过串口通信而不是网络进行模块配置。当想通过串口通信进行设置时,点击“enable”。想获得关于串口配置的详细信息,请参考“4. 串口配置”。

3.  固件升级

①   运行‘WIZ105SR/WIZ105SR’配置工具程序,点击“Search”按钮。

如果模块适当地连接到网络,“Complete Searching”消息和MAC地址将如下图所示被显示在“Board List”上。

图 10. Board 搜索窗口

①  选择在“Board list”中的一个模块,点击“Upload”按钮。

在通过以太网升级之前,首先通过图10所示的配置工具程序设置WIZ100SR的网络信息。通过使用Ping 测试,可以检查网络是否正确配置。

②    当窗口如下图所示时,选择升级文件并点击“Open”按钮。

图 11. 升级的打开对话框

☞ 不要升级除了WIZ100SR应用固件文件之外的任何文件。

③升级固件

4.  串口设置

4.1.  串口命令格式

可用串口命令配置WIZ105SR。

通过输入特定的3个字符可以进入配置模式。在配置工具中可以定义这些字符。

<帧格式>

表 9. 串口配置命令格式

4.2.   用串行命令配置WIZ105SR

图 14. 串口配置使能设置

①    检查WIZ105SR固件版本。如果版本较低,从首页下载最新的版本。

②    在默认状态,串行配置是禁止的。所以,点击串行配置的‘enable’检查框并点击 ‘setting’按钮。字符串的默认值是“+++”。

③    测试进程如下所示。该测试是检查模块的IP并改变到另一值。

表 10. 串口配置测试流程

以上进程如下图串行控制台所示。

图 15. 串口配置控制台(console)显示

5.  硬件配置

在串口配置中,用特定字符串进入串口配置模式。硬件配置使得可以通过端口控制进入配置模式。

通过拉低JP1的第8个引脚给模块上电或是复位,此时允许硬件配置。(也可以通过打开SW5进入硬件配置模式)

在硬件配置模式时,网络被禁用。因此,在配置完后,为了正常运行一定要使JP1.8处于高电平。

5.1.  帧格式

参数的长度根据固件版本的不同而不同.

表 14. 硬件配置参数描述

进入硬件命令模式的回复(Hex : 0x3B)

表 15. 硬件配置进入消息

5.2.  硬件配置例子

5.2.1.           读参数

STEP 1.          插上J1的第8个引脚为低电平(asserting low 8th pin of J1)给模块供电 (或设置测试板上的SW5为‘ON’)。

STEP 2.   通过插上JP1的12th 引脚给模块上电.

步骤2.     检查是否显示消息(‘:’)以提示进入硬件配置。如果模块设置为‘Debug mode’,在显示模块名和版本后显示消息。

WIZ105SR Ver. 03.06;

  STEP 3.      输入‘>R’和 Carriage Return(0x0D).

   STEP 4.     检查回复消息.

5.2.2.           改变IP地址

当改变参数值时,不改变MAC地址。当模块的MAC地址是惟一值时,用户不能改变它。当改变IP地址时,在开始的6字节后输入新的值。

STEP 1.     检查新IP地址的十六进制值。在这里,新的IP地址假设为‘192.168.11.10’。 因此,输入十六进制值‘C0A80B0A’。

STEP 2.  输入‘>W01C0A80B0AFFFFFF00 … 00FF’。

STEP 3.   检查是否显示‘<S’消息。在显示该消息后,一起显示CR(0x0D) 和LF(0x0A)。

STEP 4.   完成该改变后,检查改变的值时是否通过使用READ命令被合适的保存。

6.  演示和测试

在该章节中,下面给出可以用于测试WIZ105SR功能的例子。

测试环境如下所示:

<硬件>

n  有RS-232串口的PC

n  WIZ105SR和 WIZ105SR测试板

n  网线(直接或交叉)以连接 PC和WIZ105SR

n  串口线以连接PC的COM口和WIZ105SR的串口

<软件>

n  WIZ105SR 配置工具

n  超级终端(或其他任何的终端程序)

步骤1.

①     确认 SW5(HW_TRIGGER)设为‘OFF’。(如果设为 ON, 网络被禁用, 配置工具不可用)

②     用串口线连接PC和WIZ105SR测试板。

③     用网线连接PC和WIZ105SR测试板。

④     给 WIZ105SR 测试板上电。

步骤2. (WIZ105SR 环境设置)

①     点击配置工具的按钮搜索模块。

②     选择板子以进行配置并改变配置值。点击Setting 按钮以应用改变的。

③     如果改变的值被成功应用,将按以下图显示“Complete setting”消息。

 

图 16. 点击 “Setting”后的窗口

步骤3. (数据传送)

①     运行测试PC上的终端模拟程序 (e.g. 超级终端)。

②     设置波特率和WIZ105SR的值一样。

图 17. 串口终端程序配置

执行另一个超级终端,并设置IP地址和端口号。

图 18. 网络终端程序配置

  ④   在串口终端屏幕上输入一些字符。

  ⑤   确保该数据显示在网络终端窗口中。(串口到以太网)

⑥   同样地,在网络终端上输入一些字符,确保这些数据显示在串口超级终端窗口中。(以太网到串口)

 

* 以上测试可以通过使用设备中断程序更简单、更方便的进行。以下是设备终端程序的屏幕。

图 20. 设备终端程序

设备终端(Device Terminal)是集合了串口和网络终端的程序,是为了更有效地测试WIZnet网关模块.

如图20所示,在该程序的上面部分,进行WIZ105SR的串口设置。通过点击“Open”按钮,串口通信可用。

在网络终端,程序的下面部分,用于测试TCP客户和服务器模式。如果选择了服务器模式,设备终端将以服务器模式运行,WIZ105SR模块将以客户模式运行。设备终端所在的PC将以服务器身份工作,PC的IP地址应该设成和模块的服务器IP一致。如果不选择服务器模式,设备终端将以客户模式运行,模块以服务器模式运行。为了得到IP地址和端口,输入WIZ105SR的IP地址和端口号并点击“Connect”按钮以得到网络信息。

当串口和网络终端连接时,在数据输入窗口输入任意字符并点击“Send”按钮。可以检查发送到另一窗口的数据。

7.  尺寸

8.  参考原理图

< 串口到以太网EVB>

以上就是串口转以太网模块WIZ105SR的用户手册,如果您有任何疑问,欢迎您评论留言 。谢谢!