37款傳感器與執(zhí)行器的提法，在網(wǎng)絡上廣泛流傳，其實Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止這37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和執(zhí)行器模塊，依照實踐出真知（一定要動手做）的理念，以學習和交流為目的，這里準備逐一動手嘗試系列實驗，不管成功（程序走通）與否，都會記錄下來—小小的進步或是搞不掂的問題，希望能夠拋磚引玉。

【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料代碼+仿真編程+圖形編程）

實驗一百三十五：Ethernet W5100 網(wǎng)絡擴展板 SD卡擴展模塊 支持MEGA

知識點：W5100S芯片

采用WIZnet技術(shù)的硬件TCP / IP設計的W5100S芯片是一款嵌入式以太網(wǎng)控制器。在使用 W5100S時MCU 可以方便的處理 IPv4，TCP，UDP，ICMP，IGMP，ARP，PPPoE等TCP/IP 協(xié)議。W5100S 分別有 8KB 的發(fā)送緩存和接收緩存，可以減少MCU 的開銷。 主機可以同時使用 W5100S 的 4 個獨立的硬件SOCKETs，并基于每個硬件SOCKET 開發(fā)獨立的互聯(lián)網(wǎng)應用。2019年7月30日-8月1日，WIZnet公司攜W5100S參加了IOTE2019第十二屆國際物聯(lián)網(wǎng)展(深圳站) 展會。

W5100S芯片是WIZnet最新推出的一款集成全硬件 TCP/IP協(xié)議棧的性價比更高的嵌入式以太網(wǎng)控制器，為單片機提供了更加簡單、快速、穩(wěn)定、安全的以太網(wǎng)接入方案。全硬件TCP/IP協(xié)議棧簡化傳統(tǒng)的軟件TCP/IP協(xié)議棧，卸載了MCU用于處理TCP/IP這部分的線程，節(jié)約MCU內(nèi)部ROM等硬件資源，工程師只需進行簡單的Socket編程和少量的寄存器操作即可方便地進行嵌入式以太網(wǎng)上層應用開發(fā)，減少產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

W5100S支持間接并行總線和高速SPI接口2種方式與主機進行通信。其內(nèi)部還集成了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）和10Base -T/100Base -T 以太網(wǎng)物理層（PHY），支持自動協(xié)商（10/100-Based全雙工/半雙工）。與傳統(tǒng)軟件協(xié)議棧不同，W5100S內(nèi)嵌的4個獨立硬件Socket可以進行4路獨立通信，該4路Socket的通信效率互不影響，可以通過W5100S芯片上的16K字節(jié)的收/發(fā)緩存靈活定義各個Socket的大小。

W5100S還提供WOL（局域網(wǎng)喚醒）和掉電模式，便于對功耗有要求的客戶使用。

W5100S主要特征

全硬件TCP/IP協(xié)議棧

– 支持TCP, UDP, WOL, ICMP, IGMPv1/v2, IPv4, ARP, PPPoE協(xié)議

– 硬件網(wǎng)絡引擎，不受網(wǎng)絡攻擊

支持SPI 和并行總線接口

– 高速 SPI接口（MODE 0/3）

– 系統(tǒng)總線接口（2位地址線和8位數(shù)據(jù)線）

支持嵌入式操作系統(tǒng)：Linux & RTOS

支持4路獨立硬件Socket同時通信，通信效率互不影響

支持SOCKET-less 指令

– ARP請求

– PING請求

內(nèi)部16K字節(jié)收發(fā)緩存供TCP/IP包處理

支持以太網(wǎng)掉電模式和主時鐘選通節(jié)能模式

支持基于UDP的網(wǎng)絡喚醒（WOL）功能

集成 10BaseT / 100Base-T 以太網(wǎng) PHY

支持自動協(xié)商（全/半雙工，10M/100M)

支持Auto-MDIX功能（只在以太網(wǎng)自動協(xié)商模式下支持）

網(wǎng)絡指示燈 (全/半雙工, 鏈接指示, 10Mb/100Mb指示,傳輸指示 )

工業(yè)級：-40℃ ~ 85℃

工作電壓 3.3V，I/O 5V 耐壓

48管腳LQFP封裝和QFN封裝 (無鉛，7x7mm, 0.5mm 間距)

W5100S主要參數(shù)
尺寸? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 7 x7毫米
以太網(wǎng)I / F? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 物理層
工作溫度? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?-40至+85°C
工作電壓? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?3.3伏
功能? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???3合1，MCU + TCP / IP + MAC
自動協(xié)商? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 是
網(wǎng)絡套接字數(shù)? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 4
內(nèi)部DPRAM緩沖存儲器? ?? ?16千字節(jié)
包? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 輕量級計劃
針數(shù)? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 48
自動MDIX? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???是
局域網(wǎng)喚醒? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?是
掉電模式? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?是
典型值 能量消耗? ?? ?? ?? ?? ?? ?待定
SPI（最大速度）? ?? ?? ?? ?? ? 70兆赫
MCU I / F 8位（間接）? ?? ?? ?SPI
PHY芯片? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???W5100S
針腳間距? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 0.50毫米
信息產(chǎn)業(yè)部? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 沒有
以太網(wǎng)速度? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???10/100
并行內(nèi)存總線? ?? ?? ?? ?? ?? ? 8位間接
制造商? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???無線網(wǎng)

以太網(wǎng)(Ethernet)
以太網(wǎng)是一種計算機局域網(wǎng)技術(shù)。IEEE組織的IEEE 802.3標準制定了以太網(wǎng)的技術(shù)標準，它規(guī)定了包括物理層的連線、電子信號和介質(zhì)訪問層協(xié)議的內(nèi)容。以太網(wǎng)是目前應用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)，取代了其他局域網(wǎng)技術(shù)如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET。

以太網(wǎng)是現(xiàn)實世界中最普遍的一種計算機網(wǎng)絡。以太網(wǎng)有兩類：第一類是經(jīng)典以太網(wǎng)，第二類是交換式以太網(wǎng)，使用了一種稱為交換機的設備連接不同的計算機。經(jīng)典以太網(wǎng)是以太網(wǎng)的原始形式，運行速度從3~10 Mbps不等；而交換式以太網(wǎng)正是廣泛應用的以太網(wǎng)，可運行在100、1000和10000Mbps那樣的高速率，分別以快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)的形式呈現(xiàn)。 以太網(wǎng)的標準拓撲結(jié)構(gòu)為總線型拓撲，但目前的快速以太網(wǎng)（100BASE-T、1000BASE-T標準）為了減少沖突，將能提高的網(wǎng)絡速度和使用效率最大化，使用集線器來進行網(wǎng)絡連接和組織。如此一來，以太網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)就成了星型；但在邏輯上，以太網(wǎng)仍然使用總線型拓撲和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即載波多重訪問/碰撞偵測）的總線技術(shù)。以太網(wǎng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡上無線電系統(tǒng)多個節(jié)點發(fā)送信息的想法，每個節(jié)點必須獲取電纜或者信道的才能傳送信息，有時也叫作以太（Ether）。（這個名字來源于19世紀的物理學家假設的電磁輻射媒體-光以太。后來的研究證明光以太不存在。） 每一個節(jié)點有全球唯一的48位地址也就是制造商分配給網(wǎng)卡的MAC地址，以保證以太網(wǎng)上所有節(jié)點能互相鑒別。由于以太網(wǎng)十分普遍，許多制造商把以太網(wǎng)卡直接集成進計算機主板。

Arduino Ethernet??W5100S網(wǎng)絡擴展模塊，可以使Arduino成為簡單的Web服務器或者通過網(wǎng)絡控制讀寫Arduino的數(shù)字和模擬接口等網(wǎng)絡應用?？芍苯邮褂肐DE中的Ethernet庫文件便可實現(xiàn)一個簡單Web服務器。 同時該版本的支持mini SD卡（TF卡）讀寫。該擴展板采用了可堆疊的設計，可直接插到Arduino上，同時我們的其他擴展板也可以插上去。

W5100S網(wǎng)絡擴展模塊主要參數(shù)

模塊參考電原理圖

?W5100S網(wǎng)絡擴展模塊供電

該板還可以通過外部電源，可選的以太網(wǎng)供電（PoE）模塊或使用FTDI電纜/ USB串行連接器供電。 外部電源可以來自交流轉(zhuǎn)直流適配器（壁式電源適配器）或電池。可以通過將2.1mm中心正插頭插入板子的電源插孔來連接適配器?？梢詫㈦姵氐膶Ь€插入POWER連接器的Gnd和Vin引腳接頭中。 該板可在6至20伏的外部電源上運行。但是，如果電源電壓低于7V，則5V引腳的電源電壓可能低于5V，電路板可能會不穩(wěn)定。如果使用的電壓超過12V，則穩(wěn)壓器可能會過熱并損壞電路板。推薦的范圍是7到12伏。

電源引腳如下：

VIN 當Arduino板使用外部電源時的輸入電壓（與USB連接或其他穩(wěn)壓電源提供的5伏電壓相反）。您可以通過該引腳供電，或者，如果通過電源插孔供電，則可以通過該引腳供電。

5V。該引腳從板上的調(diào)節(jié)器輸出穩(wěn)定的5V電壓?？梢酝ㄟ^直流電源插孔（7-12V），USB連接器（5V）或板的VIN引腳（7-12V）為該板供電。通過5V或3.3V引腳供電會繞過穩(wěn)壓器，并可能損壞電路板。我們不建議這樣做。

3V3。板載穩(wěn)壓器產(chǎn)生3.3伏電源。最大電流消耗為50 mA。

地 接地引腳。

IOREF。Arduino板上的此引腳提供了供微控制器操作的參考電壓。正確配置的屏蔽層可以讀取IOREF引腳電壓并選擇合適的電源，或者在輸出上啟用電壓轉(zhuǎn)換器，以使用5V或3.3V電壓。

可選的PoE模塊旨在從傳統(tǒng)的雙絞線5類以太網(wǎng)電纜提取功率：

符合IEEE802.3af

低輸出紋波和噪聲（100mVpp）

輸入電壓范圍36V至57V

過載和短路保護

9V輸出

高效DC / DC轉(zhuǎn)換器：典型值75％@ 50％負載

1500V隔離（輸入到輸出）

輸入輸出

可以使用pinMode（），??digitalWrite（）和??digitalRead（）??函數(shù)將以太網(wǎng)板上的14個數(shù)字引腳中的每個用作輸入或輸出。它們在5伏特下工作。每個引腳最多可提供或接收40 mA的電流，并具有一個20-50 kOhms的內(nèi)部上拉電阻（默認情況下已斷開）。此外，某些引腳還具有特殊功能：

串行：0（RX）和1（TX）用于接收（RX）和發(fā)送（TX）TTL串行數(shù)據(jù)。

外部中斷：2和3。這些引腳可以配置為在低值，上升沿或下降沿或值改變時觸發(fā)中斷。有關 詳細信息，請參見??attachInterrupt（）函數(shù)。

PWM：3、5、6、9和10。提供帶有AnalogWrite（）??函數(shù)的8位PWM輸出??。

SPI：10（SS），11（MOSI），12（MISO），13（SCK）。這些引腳支持使用SPI庫的 SPI通信。

LED：9.數(shù)字引腳9上連接有內(nèi)置LED。當該引腳為HIGH值時，該LED點亮；當該引腳為LOW時，其熄滅。在大多數(shù)其他arduino板上，此LED位于第13針上。它位于以太網(wǎng)板上的第9針上，因為第13針用作SPI連接的一部分。

以太網(wǎng)板有6個模擬輸入，標記為A0至A5，每個模擬輸入提供10位分辨率（即1024個不同值）。默認情況下，它們的測量范圍是從地到5伏，盡管可以使用AREF引腳和AnalogReference（）函數(shù)更改其范圍的上限??。此外，某些引腳具有特殊功能：

TWI：A4（SDA）和A5（SCL）。使用Wire庫支持TWI通信??。

板上還有幾個其他引腳：

AREF。模擬輸入的參考電壓。與??analogReference（）一起使用。

重啟。將此線拉低以復位微控制器。通常用于在屏蔽板上添加一個重置按鈕，以屏蔽板上的一個按鈕。

通訊
Arduino以太擴展版具有許多用于與計算機，另一個Arduino或其他微控制器通信的設施。 一個??SoftwareSerial庫??允許任何歐諾的數(shù)字引腳串行通信。 ATmega328還支持TWI和SPI通信。Arduino軟件包含一個Wire庫，以簡化TWI總線的使用； 有關詳細信息，請參見相關文檔。對于SPI通信，請使用 SPI庫。 該板還可以通過以太網(wǎng)連接到有線網(wǎng)絡。連接到網(wǎng)絡時，您將需要提供IP地址和MAC地址。該??以太網(wǎng)庫??完全支持。 可通過SD庫訪問板載microSD卡讀卡器??。使用該庫時，SS位于引腳4上。

編程設計
可以通過兩種方式對Arduino以太網(wǎng)板進行編程：通過6引腳串行編程接頭，或使用外部ISP編程器。 6針串行編程接頭與FTDI USB電纜以及Sparkfun和Adafruit FTDI風格的基本USB到串行分線板（包括Arduino USB串行連接器）兼容。它具有對自動重置的支持，允許上傳草圖而無需按下板上的重置按鈕。當插入FTDI風格的USB適配器時，Arduino以太網(wǎng)將關閉適配器電源。 您還可以繞過引導程序，并使用Arduino ISP??或類似產(chǎn)品通過ICSP（在線串行編程）標頭對微控制器進行編程 。

安裝 "Ethernet.h"庫-工具-管理庫-搜索-安裝
項目測試 ：通過插入W5100 以太網(wǎng)擴展板，實現(xiàn)Arduino NUO 接入以太網(wǎng)

實驗串口返回情況

在網(wǎng)頁中顯示了A0至A5所讀出的模擬值，你也可以通過修改以上程序，顯示其他類型的數(shù)據(jù)。

以上程序修改自Arduino IDE自帶的Web Server例程，它是通過不斷刷新網(wǎng)頁來獲取Arduino反饋來完成的。實際上，在當今web開發(fā)上，幾乎都是通過ajax不刷新網(wǎng)頁，來與服務器通信的。

ARDUINO W5100 WebClient 測試

基礎工作：W5100擴展板插在ARDUINO上。用網(wǎng)線把W5100和自己家的路由器連接。插上網(wǎng)線能看到側(cè)面網(wǎng)口指示燈變亮。路由器開啟DHCP服務（一般都是開啟的）。

1.打開官方例程里面的Ethernet->WebClient

2.修改里面的谷歌服務器為百度的。

3.修改IP地址為本地的局域網(wǎng)號碼段，比如你的電腦是192.168.1.100。那么設置你的w5100，也在192.168.1.x。后面的x不能與局域網(wǎng)內(nèi)的其它設備重復。

能顯示服務器返回的數(shù)據(jù)，證明通訊成功。

Ethernet Library(以太網(wǎng)庫)

通過Arduino Ethernet 開發(fā)板或者shield，使能網(wǎng)絡連接（本地和互聯(lián)網(wǎng)）。

更多的信息參考[size=13.3333px]https://www.arduino.cc/en/Reference/Ethernet。

適用于所有Arduino開發(fā)板板。

• Advanced Chat Server: 建立一個簡單的聊天服務器。

• Barometric Pressure Web Server: 輸出從氣壓傳感器傳來的數(shù)值，作為一個網(wǎng)頁。

• Chat Server: 建立一個簡單的聊天服務器。

• Dhcp Address Printer: 通過DHCP獲取一個IP地址，并打印出來。

• Dhcp Chat Server: 一個簡單的DHCP聊天服務器

• Telnet Client: 一個簡單的telnet客戶端。

• UDP Ntp Client: 通過UDP查詢網(wǎng)絡時間協(xié)議（NTP）服務器。

• UDP Send Receive String: 通過UDP發(fā)送和接收文本字符串。

• Web Client: 做一個HTTP請求。

• Web Client Repeating: 重復HTTP請求。

• Web Server: 創(chuàng)建一個簡單的HTML頁面，用來顯示模擬傳感器的數(shù)值。