网络控制IO模块:WIZ220IO / WIZ220IO-EVB

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WIZ220IO是一款嵌入式远程 I/O模块,它能通过因特网在远程控制和监测I/O端口。可以使用Windows应用程序或嵌入式网络服务器检测并控制I/O端口。WIZ220IO支持16个数字I/O端口和4个模拟I/O。另外,固件和嵌入式网页也可以通过以太网进行远程更新。

WIZ220IO-EVB 是评估底板,用户可用它迅速地评估WIZ220IO模块。该评估板有8个开关用于数字输入测试,8个LED用于数字输出测试和一个可变寄存器用于模拟输入测试。

1.       简介

1.1.              主要功能

n  以HTTP 服务器运行

n  使用 W7100,全硬件TCP/IP协议栈的一体化嵌入式网络 MCU

n  提供容易控制、监测和配置的配置工具程序

n  支持10/100Mbps以太网

n  8个数字输入端口

n  8个数字输出端口

n  2个有12bit分辨率(resolution)的模拟输入端口(电压型Voltage Type)

n  2个有12bit分辨率(resolution)的模拟输出端口 (电压型Voltage Type)

n  1 UART输出端口

n  到特定主机的数据采集和发送

n  RoHS 认证

1.2.              说明

表 1. WIZ220IO 说明

表 2. WIZ220IO底板说明

1.3.              方框图

图 1. 方框图

WIZ220IO不仅包含I/O控制和监测,而且还包括I/O值传送功能。

用户可在远程主机PC通过网络浏览器控制或监测,通过WIZnet提供的配置工具程序配置模块的环境参数并且检查IO状态。

WIZ220IO的接口由数字接口和模拟接口组成。WIZ220IO支持12bit分辨率的模拟I/O,3.3V 数字输出和最大5.5V的数字输入。数字I/O在内部上拉。用户可用网络浏览器或配置工具远程控制这些接口。 同样地,用户可以通过从通知(notification)端口发送控制数据以控制输出端口。

2.       WIZ220IO底板

WIZ220IO模块可用底板进行测试。

图 2. WIZ220IO 底板布局

①       WIZ220IO模块接口

它是 WIZ220IO 模块的一个接口。

[注意] 当在底板上安装模块时,注意观察引脚的位置和排列。不正确的安装可导致WIZ220IO模块和底板的损坏,产品保修不包括这些损坏。

②       LED

8个LED指示每一个数字输出端口。当端口信号是低电平时, LED灯就会亮。

③       开关

8个开关控制每一个数字输入端口。打开开关后,数字端口信号将会变成低电平。

④   D-SUB9

该接口是一个UART口。WIZ220IO的UART端口可用于通过网页调试消息或数据输出。支持RTS/CTS流控制。

⑤   电源

在连接直流5V (min 500mA)适配器之后,电源可用电源开关控制。

[注意] 当连接电源适配器后,观察极性和电压。不正确的输入极性或电压可能导致WIZ220IO模块和底板的损坏,产品保修不包括这些损坏。

⑥       电源开关

它控制WIZ220IO模块和底板的电源:

⑦     恢复出厂设置按钮

恢复出产按钮可恢复配置参数到出厂默认值。要复位模块参数到出厂默认值,上电后按下出厂复位按钮。

⑧       可变电阻 (VR)

可用可变电阻控制模拟输入值。WIZ220IO的模拟输入是电压型(voltage type)且范围是从0V 到Vcc(5V)。同样地,因为每一个输入端口有12bit的分辨率,它的值被转换为 0~4095。

7. WIZ220IO底板的可变电阻电路

⑨           模拟输出通孔

可通过用户应用连接到外部设备。每一个端口以电压电平输出它的值,输出电压的范围是 ‘0~4V’。最大输出值是4095,产生4V电平。孔间距是2.54mm。

3.       配置工具

配置工具支持以下的主要功能。配置工具的所有功能可通过以太网远程实现。

–       改变模块的配置

–       I/O 监测和控制

–       固件升级

–       网页升级      

3.1.              基本描述

图 8. 配置工具

–       FW Version: 显示固件版本。

–       Enable Serial Debug Mode:如果选择了该模式,可以通过串口终端检测状态和socket消息(监听OK,连接失败等)。

 

–       Board List:如果点击了“SEARCH”按钮,将显示同一个子网中的所有MAC地址。当点击“Direct IP Search”并输入特定的地址,板列表将显示它的MAC地址。

 

–       Direct IP Search:直接IP搜索可以用于搜索不在同一个子网中的WIZ220IO。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,搜索将用到诸如IP地址、子网掩码和网关这样的模块网络信息。

[注意] 如果模块没有有效的网络信息,直接IP搜索不可用。如果模块连接到NAT或私有网络, 不可从外部连接到模块。

 

–       Search:搜索功能用于搜索存在同一个LAN中的所有模块。通过使用UDP广播,同一个子网中的所有模块将被搜索到。

被搜索到的模块将以MAC地址显示在“Board Lis”中。

 

–       Setting:该功能完成配置改变。如果从“Board List”中选择了MAC地址,将显示模块的当前配置值。改变配置值并点击“Setting”按钮以完成配置。在那之后,模块将用改变的配置初始化。

–       Webpage可以上传ROM图像(Image)文件到WIZ220IO的内部闪存。要了解更多信息,请参考 “3.6. Webpage Upload”。

–       Upload:可以从以太网上传新的固件文件,要了解更多信息,请参考“3.5. Firmware Download”.

–       Ping:通过ICMP协议测试WIZ2201IO模块与PC是否连通。在新的pop-up窗口输入主机IP地址后,点击“PING”按钮。然后,将显示它的结果。

–       Firewall:它控制PC的防火墙配置。如果即使点击了搜索按钮板清单(board list)也没有显示,请检查PC的防火墙设置。

–       Exit:关闭配置工具程序。

 

3.1.              网络标签(Network Tab)

 

在配置工具的Network Tab中,可以设置网络信息和通知(notification)参数。网络信息用于通过以太网通信,网络信息包括IP地址、网关地址和子网掩码。如果模块不能被ISP供应商分配固定的信息,可以设置DHCP选项。通过设置DHCP选项,可以通过DHCP服务器分配网络信息。

通知(notification)选项用于每隔一个特定的时间段发送 I/O值到特定主机。在获得数据记录时是有用的。

图 9. 配置工具的网络标签

 

–       IP Configuration Method:可以选择STATIC或DHCP。当网络资源可以给出固定的IP地址时,可以选择STATIC选项。当网络有类似于有DHCP功能的路由器这样的DHCP服务器时,可以选择DHCP选项。

–       Local IP Address(本地IP地址): WIZ220IO 模块的IP地址.

–       Subnet Mask(子网掩码): WIZ220IO模块的子网掩码.

–       Gateway address(网关地址):WIZ220IO模块的网关地址.

[注意] 确认输入正确的网络信息。如果输入错误的网络信息,可能会引起网络冲突或异常。

–       HTTP Port NumberHTTP端口号):可以改变网页的监听端口号。HTTP 默认端口号是 80。

–       Notification Options – Protocol(协议):WIZ220IO可以发送I/O值到特定主机。通知(notification)协议可以设置成TCP服务器或者TCP客户或UDP模式。“TCP Server”等待来自主机的连接请求,“TCP Client”尝试连接到主机的IP地址和端口号。在 “UDP”模式时,不定义连接建立。在设置主机的IP地址和端口号之后发送数据。

–       Notification Options – Listen Port Number(监听端口号):只在“TCP Server”模式时有效。WIZ220IO模块将接受用监听端口号连接。

–       Notification Options – Remote IP Address(远程IP地址)/ Remote Port Number(远程端口号):在“TCP Client”和“UDP”模式时有效。输入主机 IP地址和端口号。

–       Notification Options – Keep TCP connection(保持TCP连接):如果选择了该选项,WIZ220IO模块保持连接并发送keep-alive(保持激活状态)。如果不选该选项,模块在发送数据之后关闭连接。

–       Notification Options – Time period to sending:用于设置发送时间间隔。输入‘0’到该参数可以禁止通知(notification)选项。

[注意] 在固件版本1.0中,该参数的值是1秒。从固件版本1.1起,该值是10ms

3.3.              Serial Tab(串口标签)

串口标签用于UART配置。UART用于显示调试信息并通过网页输出UART数据。

–       速率:支持从1200bps到230400bps的波特率。

–       数据位:支持7bit 或8bit的数据位。

–       奇偶位:支持无,奇和偶三种奇偶位。

–       停止位:只支持 1bit。

–       流:支持流控制– 无,RTS/CTS。

3.4.              Input / Output Tab(输入/输出标签)

输入/输出标签用于I/O 控制和监测。当点击“Update I/O Status”按钮,将会显示I/O参数。

在数字(Digital)参数中,绿色的指示表示端口是高电平‘HIGH’,灰色的指示表示低电平‘LOW’。每一个端口可以在‘Digital Output Control’中选择复选框设成‘HIGH’,点击‘Update I/O Status’按钮。

模拟I/O 可从0 到4095,它有电压类型. 在模拟输入状态时, ‘4095’ 表示最大输入值,也表示 ‘5V_Input’ (Vcc) 值.但是, 模拟输出最大值 ‘4095’ 产生4V电压. 换句话说, 模拟输出最大值是4V.

[警告] 数字输入时,如果设置了底板的开关,模块认为它是低电平“low”。数字输出时,当模块是低电平“low”时,底板的LED变亮。

3.5.              Firmware Upload(固件升级)

①   执行WIZ220IO配置工具并点击‘Search’按钮。

②   如果模块正确的连接到网络,其 MAC地址将显示在‘Board list’。

③   在‘Board list’中选中该模块的MAC地址,并点击‘Upload’按钮。[警告] 通过以太网升级之前,应该设置正确的网络信息。配置工具自动发送ping请求,如果板子没有回应,将显示错误信息。

④   当显示对话框时,选择二进制文件并点击‘OPEN’按钮。

[警告] 确认固件是专门为WIZ220IO使用的。

⑤   可以看见如下所示的‘Processing’状态窗口。

⑥   如果文件上传了,将显示 ‘Complete firmware uploading’消息。

3.6.              Webpage Upload(网页升级)

①       执行WIZ220IO配置工具并点击‘Search’按钮。

②       如果模块正确的连接到网络,其MAC地址将显示在‘Board list’。

③       在‘Board list’选择板子并点击‘web page Upload’按钮。

[警告] 通过以太网升级之前,需设置正确的网络信息。配置工具自动发送ping请求,如果板子没有回应,将显示错误信息。 

④       显示对话框时,选择Flash Rom File System (*.rom)文件并点击‘OPEN’按钮。

[警告] Flash Rom File系统应该用“Rom File Maker Tool rev3.0”创建。详细信息请参考“3.6.1. Use of Rom File Maker rev3.0”。

⑤       文件上传后,将显示‘Complete webpage uploading’信息。

3.7.              Rom File Maker rev3.0 ROM文件制造版本3.0

Rom File Maker rev3.0适用于创建ROM Image的工具,ROM Image可以使网页存储在Flash存储中。

①   用‘Add Files’按钮选择网页。

[警告] 对一次选择的文件个数有限制。(正常情况下,可以一次最多选择15个文件)。如果有更过的文件,多次使用“Add Files”按钮。

②   选择‘Rom Image File’选项。如果点击‘Make Image’按钮,将创建‘*.rom’文件。

[警告] ROM 图像(image)大小是20476字节。如果文件大小超过20476字节,不能保证正常运行。

4.       Notification Data Protocol(通知数据协议)

 

WIZ220IO使用预先定义的通知(notification)协议传送I/O状态到特定服务器,并用接收到的命令控制输出

端口。该功能支持TCP和UDP。在TCP模式时,应该创建socket用于交换数据。

4.1.              Sending Protocol(发送协议)

要发送的I/O状态数据的长度总共是45字节,数据格式定义如下所示。

–       总数据大小:45字节

–       [ID],[MAC],[IP]和[End char]字段是固定的

–       固件 v1.0中的发送数字值和上述表4的不同。当端口处于低电平时值是0x00,值 0x01表示端口处于高电平。

4.2.              Receiving Protocol(接收协议)

可通过通知(notification)端口控制数据传送和输出端口。请注意该功能只在固件v1.1或以后的版本中可用。

表 6.通知(notification)功能的接收参数描述.

–       总数据大小:59 字节

–       用户一次发送所有的控制数据

–       以下情况模块不控制输出端口:

n  不匹配的 ID值

n  OP[n] 值不是 ‘O’(0x4F)

n  不匹配的 IP 值:以十六进制输入模块的 IP地址

n  不匹配的[End char]值

–       如果发送给模块的数据超过 59 字节,超出的数据将被忽略。

5.       WIZ220IO 说明

5.1.              电气特性

表 7. 电气特性

5.2.              排针引脚

–       2×10双排引脚,间距(Pitch)2.54mm,高12mm

–       引脚长度 = 6mm

–       直线型

–       镀金

–       额定电流:1A

–       绝缘电阻:500Mohm

–       绝缘承受(Withstanding)电压:500VAC

5.3.              RJ-45 接头

5.4.              尺寸和引脚说明

图 15. WIZ220IO模块尺寸

表 9. WIZ220IO 尺寸

以上就是WIZ220IO / WIZ220IO-EVB的用户手册,谢谢阅读。