Diseñando Stack TCP/IP con Micochip

Transcripción

Diseñando Stack TCP/IP con Micochip
Objectivos
Despues de esta sesión Usted debe poder…
D
Describir
ibi los
l fundamentos
f d
del
d l Ethernet
Eh
y
el modelo de stack TCP/IP
Integrar una aplicación existente en un
Stack TCP/IP de Microchip’s
Agregar comandos y control de internet a
p
integrada
g
la nueva aplicación
© 2008 Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved.
Insert Class Code Here
Slide 2
Agenda
Introducción al Networking
Demo 1 –Acceso
Acceso a Internet Embebido
The Stack TCP/IP de Microchip
Demo 2 – Diseño de una página web
Implementando Aplicaciones Web
Edificando con HTTP2
Demo 3 – Monitoreando el estado del Internet
Transfiriendo con el Método Get
Demo 4 – Control sobre internet
Directivas para el Diseño del Hardware
Slide 3
Introducción a las Redes
Popularidad del Ethernet
T
Topologías
l í Ethernet
Eh
Básicas
Bá i
IP y MAC Addresses
Hardware de Microchip
Herramientas de desarrollo
Lab
L
b1
1: E
Ensamblando
bl d la
l Red
R d
Introducción a nuestro proyecto
Slide 4
Opciones de Redes
1394-Fire Wire
Eth
Ethernet
t
WiFi (b/g)
USB 2.0
CAN
Serial Port
500 Kb/s
Parallel Port
1 Mb/s
1.5 Mb/s
12 Mb/s
100 Mb/s 480 Mb/s 1 Gb
Slide 5
Que es Ethernet?
Tecnología de Banda ancha en el enlace
de una RED
1Mbps a 10Gbps+
Estandarizada como IEEE 802.3
Muchas revisiones para el cableado y
señalización
Basado en Frame
Mejor esfuerzo
Slide 6
Porque Ethernet?
Difundido extensamente
Oficinas,
Ofi
i
Casas,
C
Edificios
Edifi i Industriales
I d ti l
Enorme infraestructura existente
Interoperable
Estandars abiertos
Protocolos existentes ventajosos
Desarollos One-sided
Amplio soporte en la comunidad
Slide 7
Porque Ethernet?
Escalable
Las partes
L
t son baratas
b
t
Configuración Automática
Distancia: hasta 100m por segmento
El Internet!
Standards iguales, protocolos iguales
Acceso global
Slide 8
Topología Ethernet Básica
Hub
Repite todo el tráfico
Obsoletos en general
Switch
Trafico directo al
destinatario
Comun “in-room”
Router
Rutea el tráfico
Actúa como gateway
Otras funcionalidades
Slide 9
Topología Básica Ethernet
“Empezando con las Topologías”
Mas parecido
M
id a un arbol
b l
Routers (sobre la raiz) serve como gateways
para el resto del m
mundo
ndo
Exiten otras configuraciones
Token ring, multi-drop, etc
Frecuentemente obsoleto
Slide 10
IP y Direcciónes de MAC
Direcciones de MAC
Asociadas
A
i d con ell hardware
h d
Seis bytes: 00:04:A3:00:12:34
Specificado para Redes IEEE 802.
Ethernet, WiFi, etc
S l utilizable
Solo
tili bl dentro
d t de
d la
l red
d de
d ares local
l
l (LAN)
Globalmente única
Solo necesita estar dentro del area local
Vendido en bloques por el IEEE
Slide 11
IP y Direcciones de MAC
Direcciones del protocolo de Internet (IP)
Asignada
A
i
d por software
ft
Cuatro bytes separados por puntos:
192 168 1 100
192.168.1.100
Extendiendo a 48 bits con IPV6
Algunas direcciones son de la LAN
192.168.*, 10.*, 169.254.*, and 172.16.*
detras del firewall y/o router
El resto son globalmente accesibles
una o muchas usando NAT
Puede enviar desde el puerto a la dirección local
Slide 12
IP y direcciones MAC
Encontrar Nodos:
C
Comenzando
d con ell nombre
b del
d l host
h t
www.microchip.com
MCHPBOARD
Resuelve el nombre del Host a la dirección IP
DNS para direcciones globales
NBNS para direcciones globales
Resuelve la dirección IP a la MAC
Usa Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP)
Router o g
gateway
yp
pueden responder
p
Slide 13
Soluciones de Hardware de
Microchip
Controladores
MAC y Phy
Ph 10Mbps
10Mb y 10/100Mbps
10/100Mb
SPI interconecta al MCU
Integrado con Microcontroladores
Multiple capacidad de Memoria de Programa
Flash
PIC18F 8bit, PIC24F 16bit, y PIC32 32bit
Slide 14
Controladores Ethernet de
Microchip
ENC28J60 – En Producción
Soporte solamente para controlador Ethernet de
10Mbps
Integra MAC + PHY + 8kB SRAM
Interfacz SPI de 3.3V, 20MHz
ENC624J600 – En
E Desarollo
D
ll
Soporte solamente para controlador de 10/100Mbps
Integra MAC + PHY + 24kB SRAM
Interfaz SPI de 3.3V, 20Mhz o paralela 8/16 bits
Hardware de aceleración de encriptación para SSL
Slide 15
Controlador Ethernet basado en SPI
MCU
Ethernet Controller
SPI
Connector
TX +
TX RX +
RX -
Slide 16
Soluciones Integradas
Familia de 8bit PIC18F97J60
10 MIPS/40 MHz at 3V
10 B
Base-T
T Ethernet
Eth
t
MAC y PHY
8 KB B
Buffer
ff D
Dedicado
di d
64-128 KB Memoria de
Programa Flash
1k retenciones
20 años
ñ retención
t
ió
Auto escritura
64 80 & 100 Pi
64,
Pins
Slide 17
Integrado en un
un,
Simple Chip Microcontrolador
MCU y Controlador Ethernet
Conector
TX +
TX RX +
RX -
Slide 18
PICDEMTM.net 2
PIC18F97J60
ENC28J60
Ethernet PICtailTM
PICDEM HPC Explorer
PICDEM Z
Ethernet PICtail Plus
Explorer
p
16
Slide 19
Demo 1: Conectividad Ethernet Basica
Metas:
C fi
Configure
una Pl
Placa de
d desarrollo
d
ll
Dirección de MAC
nombre del Host Local
Compile y cargue el Stack TCP/IP
Upload demo de la pagina web
Test y confirmación de la conectividad
Slide 20
Revisión:
Cuso acelerado en REDES
Topología Básica Ethernet
H b R
Hubs,
Routers,
t
S
Switches
it h
IP y Direcciones de MAC
Microchip Hardware
Soporte
p
y partes
p
integradas
g
PICDEM.net
PICDEM
netTM 2
Ethernet PICtailTM Plus
Slide 21
El Microchip Stack TCP/IP
Sobre el Stack
El modelo
d l d
de capas del
d l TCP/IP
Las capas de un vistazo
Seleccionando una aplicación
Slide 22
Acerca del Stack
Código fuente proporcionado
Ningún
Ni
ú contrato
t t de
d licencias
li
i
Use MCU PIC® o dsPIC® DSC, de Microchip
Descargas de : www.microchip.com/tcpip
Habitación de Archivos
Códigos fuentes en ‘C’
utilidades para P
Proyectos ejemplos
Soporte Técnico Standard de Microchip
Slide 23
Protocolo del TCP/IP de Microchop’s
DHCP
SNMP
HTTP2
UDP
SMTP
TCP
ICMP
TFTP
Application Layer
Transport Layer
Internet Layer
y
IP
ARP
Network Access Layer
Ethernet
Physical Layer
Slide 24
Acerca del Stack
Plataforma cruzada
Suporte
S
t PIC18
PIC18, PIC24,
PIC24 dsPIC,
d PIC PIC32
MPLAB® C18, C30, C32, HI-TECH PICC-18
RTOS Independientes
Diseño Modular
Compile solo lo que usted necesita
High performance
Completo TCP estado de la maquina
Soporte para conexiones múltiples
Slide 25
El Modelo de Capas TCP/IP
Protocolo de Comunicaciones
Capas
Cada una maneja una tarea específica
Funciones independientes
Funcionalidad compartida
Comuniquese solamente con la capa de abajo
Slide 26
UDP
ICMP
FTP
HTTP
SMTP
Telnett
SNMP
P
DHCP
DNS
SNTP
NBNS
El Modelo de capas TCP/IP
Transport
TCP
ARP
IP
Ethernet MAC (Silicon)
Application
Addressing
Physical
Slide 27
Un vistazo a las capas
Capas fundamentales
Manejo de la funcionalidad por el stack
Interactivo solo con TCP y/o UDP
Apenas envíe y recibelos datos
UDP
ICMP
ARP
IP
Transporte
TCP
Direccionamiento
Físico
Slide 28
FTP
HTTP
SMTP
Telnett
SNMP
P
DHCP
DNS
SNTP
NBNS
Aplicación
Capa de Aplicación
personaliza aplicaciones empleando estas capas
Petición y transmisión de datos
Responde a las peticiones entrantes
Slide 29
NBNS
SNTP
DNS
DHCP
SNMP
Telnet
SMTP
HTTP
NetBIOS Nombre del servicio
Nombre del Host Local
Tiempo
p del Protocolo en una Red Simple
p
Determina los tiempos absolutos
Nombre Dominio del Servicio
Nombre de reolución del Global host
Dynamic Host Configuración del Protocolo
IP Automático y configuración de RED
Manejador de Protocolo para RED Simple
Ligero monitoreo y control
Telnet
I t f
Interface
bajo
b j linea
li
d
de comandos
d
Protocolo de Transferencia de Mail Simple
Envia mensajes e-mail
Protocolo de Transferencia Hyper-Text
Servidor de WEB y procesa web desde una entrada
Slide 30
Módulos del Stack TCP/IP
Serving Web Pages – Status & Control
Free
Application
Transport
Sending Emails
HTTP
(3.7K bytes)
(3
SMTP
(3.8K
(3
8 bytes)
DHCP
((1.9K
9 bytes)
TCP
(11.5K bytes)
DNS
((1.5K
5 bytes)
UDP
(2K bytes)
Internet & Network
Access
IP (874 bytes), ARP (896 bytes)
Physical
Ethernet – ENC28J60 (3.8K bytes)
Slide 31
Personalizar Aplicaciones
Cliente
Cli
t HTTP
Streaming data / audio
Serie al puente Ethernet
Data logging
Bootloader
Other Transferencias de datos
Slide 32
Multitasking Cooperativo
HTTPServer()
StackTask()
UserApp()
pp()
Slide 33
Revisión:
El Stack TCP/IP de Microchop
Microchip’s Stack
Provee el código Fuente sin licencias
Multi-task cooperativo con o sin RTOS
El Modelo de capas TCP/IP
funcionalidad común abstracta
Selección en una aplicación
p
HTTP web server
HTML Básico
Lenguaje Markup
Formato Básico de la etiqueta
Slide 34
Demo 2
Internet Radio
Streams MP3 para SHOUTcast servers
Usa PIC18F67J60
Número de parte DVxxxxx
Slide 35
Implementando Aplicaciones WEB
Cuenta de Dos Transportes
API C
APIs
Comun para TCP
Descripción del HTTP2
Variables Dinámicas
Control de Internet via GET
Control de Internet via POST
Slide 36
UDP
ICMP
FTP
HTTP
SMTP
Telnett
SNMP
P
DHCP
DNS
SNTP
NBNS
La capa de Aplicación
Transporte
TCP
ARP
IP
Aplicacion
Direccionamiento
Física
Slide 37
Elija a partir entre dos Transportes
UDP
Rápida, No confiable,Transferencia basada en Datagrama
TCP
Lenta, Confiable, Transferencia basada en Stream
Slide 38
APIs Comunes del TCP
Syntax
WORD TCPIsGetReady(hTCP)
WORD TCPIsPutReady(hTCP)
Retorna:
bytes preparado o Libre en buffer TCP
Slide 39
Syntax
TCPPut(hTCP, data)
TCPPutArray(hTCP, data, len)
TCPPutROMArray(hTCP data,
TCPPutROMArray(hTCP,
data len)
TCPPutString(hTCP, data)
TCPPutROMString(hTCP, data)
Input: dato de entrada para escribir al zócalo
Returns: numero de bytes escritos,
o el puntero para el siguiente byte
Slide 40
Syntax
TCPGet(hTCP,
(
, data)
)
TCPGetArray(hTCP, data, len)
Input: puntero para almacenar datos
entrantes
Retorna: numero de bytes
y
leidos
Slide 41
Lab 5: Monitoreando Internet
Control via Internet
Lab 6: Control via GET
Control Avanzado de Internet
Lab 7: Control avanzado via POST
Slide 42
Web Server HTTP Standard
Multiples
M
lti l conecciones
i
Servicios para cualquier tipo de archivo
Características adicionales
Contenido Dinámico
Formato de entrada
Autenticación
Cookies
Caching
g y Compresión
p
GZIP
Slide 43
Descripción de HTTP2
Archivos del sistema MPFS2
Flash Interna o EEPROM externa
PC Utilidades estructuran Archivos imagen
Analiza HTML y prepara proyectos
CustomHTTPApp.c
Personaliza aplicaciones WEB
HTTPPrint.h
Personaliza el indice del Archivo: Generado
automáticamente
Slide 44
Slide 45
Variables dinámicas
Combina el sistema de data dentro de
paginas web
Presenta paginas completas al browser
Slide 46
Indicadas en HTML by nombres entre ~~
Invoca una función
f
ó callback
Implementada en CustomHTTPApp.c
Al Crear una variable llamada foo:
Inserte ~foo~ en su p
página
g
web
Implementa HTTPPrint_foo()
Definition
Función Callback: Una función registrada para manejar un evento
d un programa. Ll
de
Llammada
d por llas necesidades
id d d
dell stack
t k.
Slide 47
Parámetros Soportados
~myVector(3)~
V
(3) , ~myArray(7,25)~
A
(7 25)
HTTPPrint_myVector(WORD)
HTTPPrint_myArray(WORD, WORD)
Guarantía de 16 bytes Libres
Maneje
j la salida al escribir mas
Use curHTTP.callbackPos
Slide 48
Demo 3: Monitoreando Internet
Metas:
Reemplace
R
l
ttexto
t estático
táti con variables
i bl
dinámicas
Disspla la información del producto
Dissplay
prod cto
Controlar una barra grafica en display
Bonus:
Control de colores
usando calses de CSS
Slide 49
Control en Internet
Acepte entradas a traves de paginas
WEB
Manejo de salidas
Control de datos del sistema
Slide 50
Componentes en forma Web
Diseño en HTML
C t id dentro
Contenido
d t de
d etiquetas
ti
t <form>
f
Consiste de uno o mas campos
Denotada por etiquetas <input name=“...”>
Sentenciado como un par nombre/valor
lights=on&brightness=50
Caracteres no alfan
alfanuméricos
méricos son codificados
en hexadecimal
Slide 51
Metodos de la forma Web
GET
<form method=“get” ...>
Añ di datos
Añadir
d t all URL
Longitud Limitada a ~100 bytes
Facilidad para procesar
POST
<form method=“post” ...>
Datos enviados como parte de la petición
La longitud es ilimitada
Mayor
y dificultad p
para p
procesar
Slide 52
El metodo GET
Añadir datos al URL
/f
/form.htm?lights=on&brightness=50
h ?li h
b i h
50
Facilidad para procesar
Todas las entradas en curHTTP.data
Decodifica Automáticamente
Limitado al buffer disponible
Entrada max ~100 bytes
Dirijido en HTTPExecuteGet()
Slide 53
El metodo GET
GET /form.htm?lights=on&brightness=50 HTTP/1.1
Host: 192.168.1.100
...
curHTTP.data
lights\0on\0brightness\050\0\0
HTTP2
HTTPGetArg()
HTTPExecuteGet()
Locate “lights” parameter
Control system lights
Slide 54
Metodo GET Callback
Datos almacenados en curHTTP.data
L li
Loclizar
valores
l
con:
HTTPGetArg()
HTTPGetROMArg()
Procesa valores de entrada
Performa las acciones necesarias
Retorna:
HTTP_IO_DONE sobre la finalización
HTTP IO WAITING al ser llamado otra vez
HTTP_IO_WAITING
Slide 55
Demo 4: Control via GET
Metas:
Entienda
E
ti d la
l forma
f
web
b
Analice la entrada para controlar LED
Bonus:
Pre-selección corriente
Forma en estado ON
Slide 56
Control de internet avanzado
Necesario para actualizar productos y
precios
Requiere mas datos: use el metodo POST
Disponible como futuro estudio
Slide 57
Revisión:
Variables dinámicas
Generan páginas
G
á i
dinámicas
di á i
Inserta texto o codigo mostrable
Control de Internet via GET
Mas facil
Limitado a 100 bytes
Control Avanzado via POST
Sin límites de longitud
Procesamiento mas complejo
Slide 58
Demo 5: Sistemas de seguridad
Multiples Soluciones en la Capa de
A
li
ió
Aplicación
Sistema de seguridad usando consola
Placas Explorer 16 y PICtail
PICtail™ Plus
Slide 59
Pautas para el diseño del Hardware:
Componentes externos
Cristal de 25MHz 50ppm
J k RJ4
Jack
RJ45
Módulo Transformador Ethernet
Componentes Pasivos
~11 Resistores
~10 Capacitores
1 Cuenta de Ferrite
Fuente de Alimentación 3.3V 200mA
Dirección de MAC única
Slide 60
PICDEM.netTM 2 Circuito
Slide 61
Circuito idealizado
Isolation Transformer
Termination
Common-Mode Choke
Transmitter
Receiver
Slide 62
Consideraciones de diseño
Señal Diferencial
Cables y routing typicamente 100Ω
Lineas de Transmission e Integridad de Señal
DVT/I t
DVT/Interoperabilidad
bilid d
Regulada
Terminación
ó apropiada
Lineas de transmisión terminadas
fuente de corriente para transmitir por par
La opción Magnética es dependiente de PHY
Slide 63
Magneticos
Magnéticos integrados son sus Amigos
Pequeño footprint
Secundario Blindado (conexiones extaernas)
Licencia HIPOT para los expertos
Tested & Recomendaciones:
Bel Stewart: 08B0
08B0-1X1T-36-F
1X1T 36 F
Pulse Engineering: JP011821UNL
Porque?
Emparejada a la impedancia del PHY
Aislación!
Slide 64
Routeo
100Ω Diferencial
~65Ω
65Ω con referencia
f
i all plano
l
de
d referencia
f
i
Desviación desde 100Ω fuerza el modo común
Cada elemento del par debe ser de la misma
longitud
R t
Rutear
como un par, no como d
dos cables
bl
Evite rutear cerca del borde / otras señales
Acoplamiento
Cambios de impedancia
Slide 65
Terminación en modo
Diferencial/Común
V+
V+
½Rt
V+
½Rt
Zo
Zo
½Rt
Vm
Zo
½Rt
V-
V-
Rt es el equivalente a
la combinación de
2 resistores en serie
con un valor de ½ Rt
½Rt
Vm
½Rt
V-
Si |V+|=|V-|, el nodo
Vm es siempre 0V,
con lo caul el medio
es una masa eficiente
Para AC, Fuentes and GND
Los voltajes son equiv.t…
but need a bit of help
to keep them that way.
Estos circuitos (o variantes) son usualmente usados
para terminar lineas de transmisión Ethernet.
Slide 66
Ethernet Termination
Each pair must be terminated
T
Traces
beyond
b
d are open-ended
d d stubs
t b
Two resistors per pair (typical)
Keep placement symmetrical
Terminations may
y also p
provide current
source for transmit pair
Follow manufacturer’s suggestions
gg
Slide 67
Revisión:
Guía de Diseño de Hardware
Las líneas de Transmisión Ethernet son
pares
No trate de interconectar
Mantener la impedancia correcta
Terminar los pares apropiadamente
Sepa adónde esta fluyendo la corriente
Siga las recomendaciones para
seleccionar el componente
Slide 68
Wrapping Up
Revisión
Curso acelerado en Redes
El S
Stack
k TCP/IP de
d Microchip
Mi
hi
Planificación para Aplicaciones
Implementando Aplicaciones Web
Guia de Diseño de Hardware
Slide 70
Que es lo próximo
10/100 Ethernet
SSL
Cliente and Servidor
Hardware de Aceleración
Other Características del Stack
E-mail, UART Bridge, SNMP
BSD Stack
Stack epecial PIC32
El Stack de Microchip tendra envoltura
Slide 71
Buscando AYUDA
TCP/IP Stack API
S b su Windows
Sobre
Wi d
Menú
M ú de
d Inicio
I i i
Notas de Aplicación
AN833 (Original Microchip TCP/IP Stack)
AN1120 (Ethernet Theory of Operation)
Microchip Forums
http://forum.microchip.com
p
p
Consultas directas
http://support microchip com
http://support.microchip.com
Slide 72
Herramientas
Stack TCP/IP de Microchip
http://www microchip com/tcpip
http://www.microchip.com/tcpip
MPLAB® IDE
http://www microchip com/mplab
http://www.microchip.com/mplab
MPLAB C18 / C30 / C32 compiler
http //
http://www.microchip.com/c18,
microchip com/c18 /c30,
/c30 /c32
Crimson Editor
htt //
http://www.crimsoneditor.com
i
dit
Wireshark Packet Sniffer
htt //
http://www.wireshark.org
i
h k
Slide 73
Muchas Gracias
Traducido por Andrés Raúl Bruno Saravia
Apendice
PCB técnicas de Layout
Slide 75
Sepa su corriente
Diferencial
Señal:
S
ñ l Terminación,
T
i
ió previene
i
reflecciones
fl
i
RUIDO: Previene el interno o por radiación
Común
Ruido: Previene el interno o por radiación
Sepa adónde está fluyendo!
Siempre
p una trayectoria
y
de vuelta
Lineas diferenciales: Determine exáctamente
por donde fluirá la mayoría
p
y
de la corriente
Slide 76
Flujo de la corriente en modo
simple
LOAD
Slide 77
Flujo de la corriente diferencial
Slide 78
Impedancia
Geometría: Calcualdoras Online
Ed coupled
Edge
l d differential
diff
ti l
Materiales: FR4 y Cobre
FR4 constante dieléctrica cerca de 4.7 εr
1oz Cobre = 34μm = 1.3mil de grosor
masca de soldadura / la pantalla de masa
trenzada tiene poco impact
Vias limitadas: ella afectan la impedancia
Definition
Microstrip: outer layer traces routed above a reference plane
Stripline: inner layer traces routed between reference planes
Slide 79
Línea de transmisión
Diferencial Microstrip
W
D
W
T
H
Dielectric
Plane (width >> 2W+D)
Z0 =
87
⎛ 5.98 H ⎞
⋅ ln⎜
⎟
ε r + 1.41 ⎝ 0.8W + T ⎠
W = trace width
T = trace thickness
H = distance to reference plane
D = ttrace edge
d tto edge
d spacing
i
εr = dielectric constant
(
Z diff = 2 Z 0 ⋅ 1 − 0.48e (−0.96 D / H )
)
http://www.icd.com.au/Diff_Calc/diff_index.htm
= 10 mils
= 1.3 mils (1oz Cu)
= 10 mils
Zo = 65.5Ω
= 7.5
7 5 mils
Zdiff = 100.4Ω
= 4.7 (FR4)
Slide 80
Evite rutas en ángulo recto
Impedancia
Discuntinuada
Slide 81
Terminación
Modo Diferencial
Zo
Rt
In a properly terminated
transmission line, Rt= Zo
M d Común
Modo
C
ú
Zo
Rt
Slide 82
Demo 6
Conexión Serie al Puente Ethernet
Esperar para conectar
E
t
Forwards:
IIncoming
i Ethernet
Eth
t data
d t to
t serial
i l portt
Incoming serial data to remote node
Slide 83
Demo 6
Ethernet
TCP Server
TCP Client
Slide 84

Diseñando Stack TCP/IP con Micochip

Transcripción

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