tcp/ip ethernet · 2019. 12. 18. · © 2009 microchip technology incorporated. all rights...

© 2009 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. 1372 TCP1 Slide 1

TCP/IP через EthernetTCP/IP через Ethernet


План

Требования и альтернативы примененияTCP/IP Ethernet во встроенных системахВведение в TCP/IPОбзор контроллеров и отладочных средствИсточники информации, тренинги и итогиДополнительные демонстрационные проекты


Краткие обзор коммуникативныхпротоколов

TCP/IP LANВысокая скорость

1, 10, 100, 1000 + MbpsСвязь с удаленными ПК

USBСредняя скорость1.5, 12, 480 Mbps

Связь с ближним ПК

высокоскоростныеПоддержка Plug & PlayСтандартизированные

разъемы и кабели

RS-232/RS-485Ограниченная скорость

230 kbps

Двунаправленныйпараллельный порт

Требует много выводов

IEEE 1394Популярен на

потребительском рынке.

CANПопулярен в

автомобильной ипромышленной сферах

среднескоростные«ручная» настройкаУникальные кабели и

разъемы

I2CTM~1 Mbps

SPI~20 Mbps

Коммуникации впределах одной ПП

Проводные технологии

ИКпорядка 1 MbpsРадиус действияпорядка 1 метра

оптические

434/868/915 МГцПрименение согласноМестному законодат.

IEEETM 802.15.4800, 900 и 2400 МГц

ZigBee® и MiWiTM

IEEETM 802.11TCP/IP WLAN

1,2, 11,54 + Mbps

радиочастотные

Беспроводныйтехнологии


Распределение в зависимости отскорости передачи данных

IEEE 1394

1 1 GbGb480 Mb/s480 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s12 Mb/s12 Mb/s1.5 Mb/s1.5 Mb/s1 Mb/s1 Mb/s500 500 kB/skB/s

Serial Port

LS-USB1.5 Mb/s

FS-USB12 Mb/s

HS-USB480 Mb/s

USB 1.1

USB 2.0

PC Parallel Port

CAN

TCP/IP Over Ethernet

20 20 kB/skB/s

ISM Wireless WiFi (b) WiFi (g)


Почему Ethernet?

Наиболее широко распространенная сетьДоступно большинствуВ офисах, домах, промышленных зданияхРазвитая инфраструктура

Хорошая совместимостьОткрытый стандартСтандартная структура построения и взаимодействияпротоколовМножество совместимого ПО

Браузеры, Email-клиенты и т.п.Техническая поддержка

Автоматическое управление системойВозможность расширения протоколов

Быстрый доступ – возможность удаленного управления врежиме реального времени


Почему TCP/IP через Ethernet?

Расширяемая сетьНедорогое оборудованиеАвтоматическая настройка

InternetЕдиные стандарты, единые протоколыСтандарты описаны в документации «Request for Comments» (RFC)Совместимость для разных платформ – Windows®, Mac, Linux,…

Простота миграции к беспроводным сетямWiFi 802.11 совместима Ethernet

Единые стандарты, единые протоколыДостаточно изменить MAC/PHY уровни

Уровень обеспечения безопасности - Secure Sockets Layer (SSL)


Реализация TCP/IP-EthernetВарианты: ПК, модуль иливстроенная система?

На базе полноценного ПК!Высокая стоимость, большие размеры, необходимость охлажденияЗачастую излишняя функциональность

Адаптеры и модулиНаиболее применимы для мильтипортовых устройствНе требуется разработка ПОЛучшее решения для скорейшего выхода в сетьОграниченные возможности, отсутствие возможности увеличенияфункциональностиНаиболее популярно для преобразования Serial-to-USB

Встроенные системы на МКНаименьшая стоимостьМинимальное ПО

Готовый TCP/IP стек для всей линейки МКминимальный размерВозможность интеграции других функций в тот же МК

USB, графический дисплей и т.п.


Что такое Ethernet?Широкополосная сеть

Стандартизировано комитетом IEEETM 802.3 (RFC)Удобная многоуровневая системаРазличные скорости с автосогласованием

10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps…Стандартизированная адресация

MAC-адрес – уникальный идентификатор любого узлаВыдается IEEE

http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml$550/$1,650 за 4K/16M MAC-адресов

Программная установка в МК, EEPROM илипредварительно запрограммированный MAC-адрес

Недорогие широкораспространенные компонентыи кабели (CAT5+)

Витая пара с разъемом RJ-45, топология типа «звезда»

http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml


Топология сетиВ составе сети могут быть:

компьютерыпринтерыВспомогательное оборудование

хабыСвитчи и мостыроутеры

Встроенные устройства,IP-телефоны

Могут ли все узлы сети работать на одной скорости скабелем одного типа?

В большинстве случаев используется кабель CAT5+Также популярны беспроводные стандарты IEEE 802.11, IEEE 802.15Все узлы могут работать на разных скоростях

Какова максимальная длина Ethernet-кабеля?Не более 100 метровВозможность увеличения дальности за счет хабов, свитчей, роутеров


Ethernet хабы

Сетевое устройство, предназначенное для объединениянескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети

10/100 Mbps

Наиболее востребованы, как электрические ретрансляторыДанные поступают в один порт и ретранслируются во всеостальныеДанные передаются без какой-либо фильтрации и обработкиВсе подключенные узлы находятся в одном домене коллизийПрименимы только в низкоскоростных сетях

Наиболее простое в применении примитивное устройствоФункция ретранслятора полезна для мониторинга траффикасетиСегодня практически полностью заменены свитчами


Ethernet свитчиУстройство, предназначенное для соединения несколькихузлов компьютерной сети в пределах одного сегментаНаиболее применяемое устройство

Обычно используется в локальных сетях

10/100/1000 MbpsИнтеллектуальный фильтр трафика для уменьшениятрафика

Хранит список узлов (MAC-адресов), с перечнем портов, ккоторым они подключеныАвтоопределение скорости конечного устройстваИнформация во фрейме проверяется на отсутствие ошибок, выбирается порт назначения и в него посылается фрейм.Возможность приема данных на одной скорости и передачи надругой

Все чаще заменяют хабы и в задачах мониторинга(снифферы)


Ethernet роутерыУстройство, принимающее решения о пересылкепакетов сетевого уровня между различнымисегментами сетиИспользуя IP-адрес получателя, указанный впакетах данных, определяет по таблицемаршрутизации путь, по которому следуетпередать данныеприменяются для объединения сетей разныхтипов, зачастую несовместимых по архитектуре ипротоколам, например для объединениялокальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Framerelay и т. д.

Все конечные узлы роутера выглядят«снаружи» как один узелИспользует протокол NAT длятрансляции IP-адресов локальнойсети и Интернет


Узлы Ethernet-сетиВсе узлы между хабами, свитчами ироутерами имеют идентификационный MACадрес и локальный IP адресКонечные узлы могут выполнятьвсевозможные задачи, для примера:

E-mail клиентСервер мониторинга и/или управленияустройством удаленного узла сетиГрафический интерфейс или интерфейскомандной строки для управления серверомСервер, отвечающий на внешние клиентскиезапросы к доступной ему БДКлиент обеспечивающий проактивное(упреждающее) формирование запросов кудаленному серверу


Некоторые уровни TCP/IP стекаWeb-сервер

обслуживание web-страниц и обработка web-формE-mail клиент

отправка e-mail или SMS сообщенийИнтерфейс командной строки

примитивный текстовый режим мониторинга иуправления

Протокол простого управления узлами сетивозможность слежения/управления узлами сети

Уровень защищенных сокетовобеспечение безопасной передачи данных

TFTP загрузчик (bootloader)удаленное обновление ПО контроллера

Сервис динамического обновления DNSназначение доменных имен узлам с динамическимIP-адресом

Основной транспортный протоколмеханизм передачи между узлами

SSL

HTTP

SMTP

Telnet

SNMP

Bootload

DDNS

TCP/UDP


Сервер или клиент?

СерверПрослушивание соединений с удаленнымиузламиВсегда либо в ожидании, либо в работеОбычно фиксированное местоположение илиадрес

КлиентСоздание соединения с удаленным узломАктивность инициируется «снаружи»

Направление передачи данных возможнов обоих направлениях!Отличие в том, кто инициирует передачу


Идеализированная схемафизического подключения

Передатчик Приемник

Согласованнаянагрузка

Развязывающий трансформатор

Помехоподавляющийдроссель


Перечень внешних компонентов напримере ENC28J60

Кварцевый резонатор 25 МГц, 50 ppmРазъем RJ-45

С интегрированным трансформаторомБолее подробное описание в даташите ENC28J60

Пассивные компоненты~11 резисторов~10 конденсаторов1 катушка

ИП: 3.3В, 200 мА


МК с интегрированным Ethernet-контроллером

Семейство PIC18F97J608-битный PIC18 с интегрированным 10 Mbps MAC + PHY3.3В, 64-128K Flash, 3.8 Кб RAM + 8 КбEthernet-буфер RAM64, 80 и 100-выводные TQFP-корпуса


Автономный Ethernet-контроллер

PIC®Разъем с

трансформаторомEthernet контроллер

(на примере SPI)


10Base-T автономный Ethernet-контроллер

ENC28J60Автономный 10 Mbps Ethernet-контроллеринтегрированные MAC + PHY + 8 kB SRAM3.3В, интерфейс SPI 20 МГц28-выводные корпуса SOIC, SSOP, QFN, SPDIP


10Base-T/100Base-Tx Ethernet-контроллер

ENC624J600Автономный 10/100 Mbps Ethernet-контроллеринтегрированные MAC + PHY + 24 kB SRAM3.3В, SPI или 8/16-битный параллельныйинтерфейс44-выводные TQFP и QFN корпуса и 64-выводный TQFPФабрично запрограммированный MAC адресАппаратная поддержка криптографическихалгоритмов для SSL

RSA, DHE, MD5, SHA-1


Стек протоколов TCP/IP

Сигнальная часть реализована аппаратноНеобходимо:Поиск других узлов и адресацияПередача данных конкретному узлуУправление входящими/исходящими пакетамиСвязь с остальной программой

Microchip предоставляет:Стек протоколов TCP/IP для PIC18F, PIC24, dsPIC® и PIC32MXСтек с BSD-сокетами для PIC32MX


Стек протоколовTCP/IP

Открытый исходный код на СиБесплатная лицензия на использованиеПоддержка контроллеров ENC28J60 иENC624J600 Ссылка для скачивания: www.microchip.com/tcpip

Поддержка PIC18, PIC24, dsPIC DSC, PIC32Независимое использование илимодульное внедрение в RTOSПоддержка “multiple socket” соединенийПримеры готовых проектовУтилиты для гибкой настройки и созданиявеб-страниц

http://www.microchip.com/tcpip


Что включено?

Ethernet MAC/PHY (Silicon)

IP

UDP

ARP

TCPICMPTe

lnet

NB

NS

приложения

SNTP

DN

S

DH

CP

SNM

P

SMTP

HTT

P

транспорт

адресация

физическийуровень


Утилиты:мастер настройки TCP/IP стека

Генерирует исходный Си-кодВозможность задания MAC-адресаВозможность выбора только востребованных модулейОпределение размера и расположения HTTP-файлов


Утилиты: Генератор и загрузчикобраза веб-страниц

Конвертирует HTML-файлы в единый образweb-страницГенерирует исходные файлы для компиляции

MPLAB®IDE


Криптографический уровень SSL

Уровень SSL имеется в версиях отv4.55Криптографический уровеньвнедряется в бесплатный TCP/IPстек, но требует отдельногоприобретенияSW300052 – загружаемая и CD версии


xxAA02E48 последовательнаяEEPROM с MAC адресом

EUI-64™ Compliant Also


Microchip Development ToolsPICDEM.net™ 2 Board (DM163024 )

PIC18F97J60ENC28J60

Ethernet PICtail™ Board(AC164121)

PICDEM™ HPC Explorer(DM183022)PIC18 Explorer(DM183032)

Ethernet PICtail Plus Board (AC164123)

Explorer 16 (DM240001)PIC24, dsPIC® DSC, PIC32 PIMs

Serial EEPROM MemoryDevelopment Board: DV243003


www.microchip.com/tcpip

Всегда доступна для скачивания последняяверсия стекаМногочисленные примеры примененияПолная документацияВеб-семинары

http://www.microchip.com/tcpip


Сторонняя поддержка

CMX-MicroNet™Стек протолов TCP/IP (www.cmx.com/microchip)Если Вы используете ENCXXJXX не с PIC’ом

TCPmakerНаглядный графический интерфейс создания веб-серверана базе PIC, генерирующий исходный код проектаwww.tracesystemsinc.com

EZ Web LynxМодуль Ethernet для внедрения в готовое устройствоАналоговые, цифровые порты в/в и последовательныепротоколыwww.ezweblynx.com

Wireshark® сниффер сетевого трафикаwww.wireshark.com

И многие др.

http://www.cmx.com/microchiphttp://www.tracesystemsinc.comhttp://www.ezweblynx.comhttp://www.wireshark.com


Help

Microchip TCP/IP Stack HelpПрилагается к TCP/IP стеку

Форумы Microchiphttp://forum.microchip.com

Непосредственные вопросы в отделтехнической поддержки

http://support.microchip.comЛибо к нам =)

http://forum.microchip.comhttp://support.microchip.com


Application Notes

AN724: “Using PIC® MCUs to Connect to Internet via PPP”AN731: “Embedding PIC® Microcontrollers in the Internet”AN833: “Microchip TCP/IP Stack”AN870: “An SNMP Agent for the Microchip TCP/IP Stack”AN1108: “Microchip TCP/IP Stack with BSD Socket API (PIC32MX)”AN1120: “Ethernet Theory of Operation”AN1128: “TCP/IP Networking: Internet Radio Using OLED Display and MP3 Audio Decoder”


Demo 1

Удаленный мониторинг и управлениеТестовый на базе TelnetГрафический на базе HTTPМеж-платформенный!


Demo 2

отправка предупреждений по E-MailВозможность прикрепления файлов

Отправка SMS на сотовый телефон

WARNING:Overheat!

Backup cooling

started.


Demo 3

Internet радиоMP3-поток с сервера потоковоговещанияНа базе PIC18F67J60


Demo 3

Декодер MP3

Сервер потоковоговещания

MP3

Internet Ethernet

PIC18F67J60

64 Кб RAM

(HTTP-клиент)


Demo 4 – Безопасный веб-сервер

Скорость работы алгоритма RSA с 512-битным ключом

PIC18 – соединение ~6 секPIC24 – соединение ~2 секPIC32 – не более 0.3 сек

Производительность при шифрованииARCFOUR с 128-битным ключом

PIC18 – 11 Кбайт/секPIC24 – 20 Кбайт/секPIC32 – 95 Кбайт/сек


Demo 5

Мост из последовательного порта вEthernetОжидание соединенияНачало работы:Входные данные по Ethernet, которые надопереслать в последовательный портОбратная операция


Demo 5

Ethernet

TCP сервер TCP клиент


Demo 6

Получение информации к сведениюВыбор данных из ИнтернетаОтображение на дисплее или инойметод вывода


Demo 6

СерверRSS-новостей

ЗаголовкиRSS

Internet Ethernet

HTTP (TCP) клиент

запрос


Demo 7Wireshark захватывает и декодирует Ethernet-фреймыБесплатноРаботает на любой платформеПоддержка большого числа протоколов ивсевозможных фильтровСсылка для скачивания: http://www.wireshark.org/Ранее носил название Ethereal

Аналогично – Microsoft Network Analyzer

http://www.wireshark.org/


Wireshark


Wireshark

Скрывать нежелательный трафик, согласно правилам собственногофильтра:

ip.addr == 192.168.2.101 arp.dst.proto_ipv4 == 192.168.2.101 ||arp.src.proto_ipv4 == 192.168.2.101

Мастер создания фильтров дляфильтрации на уровне разныхпротоколов

tcp/ip ethernet · 2019. 12. 18. · © 2009 microchip technology incorporated. all rights...

Documents