前言

????DM9051NP芯片?SPI接口占用管腳數(shù)量比以太網(wǎng)PHY的RMII/MII少，PCBA版線布局可更精簡(jiǎn)。而DM9051NP驅(qū)動(dòng)軟件方面，由于源代碼已集成在ESP IDF中，可見其可靠度以及網(wǎng)口性能得到樂鑫官方認(rèn)可。 在ESP32既有SPI 時(shí)鐘31.2MHz的條件下，DM9051NP能充分發(fā)揮網(wǎng)口資料送收性能，相關(guān)Iperf測(cè)試數(shù)據(jù)，請(qǐng)參考第5章節(jié)。

1.DM9051NP?+?ESP32模塊介紹

????此模塊是基于安可信ESP-12K模塊來設(shè)計(jì)，以DM9051NP SPI接口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片為ESP-12K模塊(核心模塊為ESP32-S2)增加了有線網(wǎng)口功能，其中，DM9051NP只占用了4個(gè)GPIO，原本ESP32有線網(wǎng)口參考設(shè)計(jì)為以太網(wǎng)PHY，在RMII模式下，需佔(zhàn)用10個(gè)GPIO ; MII模式下，GPIO占用更多，為16個(gè)。

同樣地，DM9051NP更適合用ESP32-WROOM32(核心模塊為ESP32)的以太網(wǎng)口應(yīng)用上，在有限GPIO接口的情況之下，使用DM9051NP SPI接口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)芯片，空出來的GPIO能讓MCU更方便去擴(kuò)展其他功能。

1-1.ESP 12K模組介紹

????ESP32-S2 提供豐富的外設(shè)接口，包括SPI，I2S，UART，I2C，LED PWM，LCD 接口， Camera 接口，ADC，DAC，觸摸傳感器，溫度傳感器和多達(dá)43 個(gè)GPIO。

????ESP-12K 是由安信可科技開發(fā)的Wi-Fi 模塊，該模塊核心處理器ESP32-S2 是一款 高集成度的低功耗Wi-Fi 系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)，專為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、移動(dòng)設(shè)備、可穿戴電子 設(shè)備、智能家居等各種應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

1-2. DM9051NP網(wǎng)卡芯片介紹

DM9051NP SPI接口網(wǎng)卡芯片是為了方便物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)進(jìn)行以太網(wǎng)通信而開發(fā)出的解決方案。DM9051NP芯片是帶有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串列外設(shè)接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器。DM9051NP符合IEEE 802.3 規(guī)范，它還支持以DMA 模式來傳輸，以實(shí)現(xiàn)資料傳送快速。DM9051NP通過1個(gè)中斷引腳和SPI接口來進(jìn)行與主控制器/MCU單片機(jī)的通信，資料傳輸規(guī)格為10/100 M。

?Package:32支接腳封裝,QFN.

?IEEE 802.3az Energy Efficient Ethernet (EEE)

?遠(yuǎn)程喚醒 (WOL)

?Support 光口界面

?EMI (Class B) and HBM ESD Rating 8KV

? 工業(yè)溫度規(guī)范: –40℃?to +85℃

2.實(shí)驗(yàn)環(huán)境

2-1.應(yīng)用：訪問網(wǎng)頁(yè)

圖2.1

DM9051 ESP32 12K模塊利用HTTP協(xié)議，完成無(wú)線Wi-Fi轉(zhuǎn)傳有線以太網(wǎng)的透?jìng)鞴δ?，而兩端?shù)據(jù)包進(jìn)行雙向即時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)。

在透?jìng)鞴δ苎菔緯r(shí)，將模塊當(dāng)作一個(gè)小網(wǎng)關(guān)(無(wú)線熱點(diǎn)Wi Fi AP)，讓手機(jī)或平板等透過無(wú)線WIFI連上線，模塊會(huì)要求輸入密碼，待登入后，此時(shí)DM9051NP會(huì)釋放出ESP32 AP access point（eth2ap的功能），當(dāng)手機(jī)連線模塊后，由路由的DHCP Server進(jìn)行DHCP 的動(dòng)態(tài)IP分配，讓DM9051NP取得IP ，接著ESP32-DM9051-eth2ap進(jìn)行數(shù)據(jù)透?jìng)?，成功連線并訪問網(wǎng)頁(yè)。

如果路由沒有DHCP server的話，使用者可對(duì)手機(jī)設(shè)置靜態(tài)IP，也可訪問網(wǎng)頁(yè)。

此應(yīng)用可用于IPC監(jiān)控、家庭物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)搭建等。

3.硬件部分

3-1 .硬件環(huán)境

此DM9051 ESP 12K開發(fā)版規(guī)格如下：

圖3.1

?表1

3-2.?SPI硬件接線部分

ESP32 有線接入以太網(wǎng)方法：

DM9051NP通過SPI接口控制內(nèi)部寄存器，并有中斷輸出接口。ESP 12K(ESP32-S2)通過SPI1和DM9051NP相連。具體接口如下：

?

*在ESP IDF的Ethernet example DM9051NP module：

在ESP32官方例程 examples/ethernet/中，介紹了DM9051NP SPI接口的接線方法，下面鏈結(jié)網(wǎng)址的說明文檔README.md中，有說明接線方法。在這裡要提醒，DM9051NP以及ESP32模塊，基于走線佈局考量，設(shè)計(jì)成如圖3.2/圖3.3的變更。

??????https://github.com/espressif/esp-idf/tree/1d7068e4be430edd92bb63f2d922036dcf5c3cc1/examples/ethernet

?

4.軟件部分

4-1. ESP32 硬件開發(fā)的軟件環(huán)境：ESP IDF

此實(shí)作使用 ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) 環(huán)境來開發(fā)以太網(wǎng)口通訊，配置相關(guān)菜單，編譯、下載固件至 ESP32 12K模塊。對(duì)于如何搭建ESP32 硬件開發(fā)的軟件環(huán)境，請(qǐng)各位同學(xué)參考上海樂鑫官方搭建教學(xué)，這里寫得很詳細(xì)，會(huì)手把手帶著同學(xué)完成開發(fā)環(huán)境：

快速入門 - ESP32 - — ESP-IDF 編程指南 latest 文檔

?

4-2. HTTP

?1.)HTTP簡(jiǎn)介

HTTP協(xié)議是Hyper Text Transfer Protocol超文本傳輸協(xié)議的縮寫，基于TCP傳輸層協(xié)議進(jìn)行通信，采用Client端與Server端架構(gòu)，屬于應(yīng)用層協(xié)議。

ESP IDF有提供軟件組件使用和設(shè)計(jì)文檔，讓同學(xué)們運(yùn)用ESP-IDF的各項(xiàng)功能，本實(shí)作即是在ESP IDF范例(Example)中構(gòu)建HTTP的應(yīng)用程序。

2.)ESP IDF的HTTP接口：

????ESP IDF自帶的HTTP接口的使用， ESP HTTP模塊提供了完整的API以支持HTTP的應(yīng)用，其源代碼，請(qǐng)同學(xué)參考IDF目錄下的test_http_client.c，其路徑esp-idf/components/esp_http_client/test

3.)HTTP請(qǐng)求

HTTP請(qǐng)求格式是Client端往Server端發(fā)送請(qǐng)求動(dòng)作，告知Server自己的要求。

4.)HTTP報(bào)文

HTTP報(bào)文是HTTP應(yīng)用程序之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊，HTTP報(bào)文分為HTTP請(qǐng)求報(bào)文和HTTP響應(yīng)報(bào)文。

對(duì)于HTTP請(qǐng)求與報(bào)文的詳細(xì)內(nèi)容，在這裡就先不談了，已經(jīng)有其他先進(jìn)在各論壇做了詳細(xì)介紹，有興趣的同學(xué)可上網(wǎng)自行學(xué)習(xí)。

5.)ESP32的HTTP接口介紹

請(qǐng)同學(xué)直接參考ESP IDF的官方指南，那邊介紹得更多更詳細(xì)，相關(guān)網(wǎng)址如下：API 參考 - ESP32 - — ESP-IDF 編程指南 latest 文檔

4-3.有線以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Wi-Fi的AP路由功能：ETH2AP

1.)介紹：

?

ESP32有提供官方例程，這個(gè)例程(ETH2AP)功能是以太網(wǎng)+Wi-Fi熱點(diǎn)AP(access point)，各位同學(xué)可在ESP IDF范例(esp-ide/examples/Ethernet)找到，鏈結(jié)網(wǎng)址如下：

esp-idf/examples/ethernet/eth2ap at 1d7068e4be430edd92bb63f2d922036dcf5c3cc1 · espressif/esp-idf · GitHub

2.)如何使用ETH2AP example

?步驟1: 初始化有線以太網(wǎng)以及無(wú)線熱點(diǎn)模式(Wi-Fi AP mode: Access point)

??步驟2: 有線以太網(wǎng)接入路由/交換器/PCE，開啟DHCP server功能

??步驟3:開啟 ESP32的Wi-Fi AP

??步驟4: 無(wú)線設(shè)備(智能手機(jī))連接 ESP32的Wi-Fi

???????詳細(xì)內(nèi)容，建議各位同學(xué)參考這位先進(jìn)的文章：

ESP32 單片機(jī)學(xué)習(xí)筆記 - 06 - （以太網(wǎng)）Ethernet轉(zhuǎn)Wifi_Lovely_him的博客-CSDN博客_esp32 以太網(wǎng)

4-4. DM9051NP驅(qū)動(dòng)

DM9051NP驅(qū)動(dòng)源代碼參考如下：

static void emac_dm9051_task(void *arg)

{

????emac_dm9051_t *emac = (emac_dm9051_t *)arg;

????uint8_t status = 0;

????uint8_t *buffer = NULL;

????uint32_t length = 0;

????while (1) {

????????// block indefinitely until some task notifies me

????????ulTaskNotifyTake(pdTRUE, portMAX_DELAY);

????????/* 清除中斷狀態(tài) */

????????dm9051_register_read(emac, DM9051_ISR, &status);

????????dm9051_register_write(emac, DM9051_ISR, status);

????????/* 收到封包 */

????????if (status & ISR_PR) {

????????????do {

????????????????length = ETH_MAX_PACKET_SIZE;

????????????????buffer = heap_caps_malloc(length, MALLOC_CAP_DMA);

????????????????if (!buffer) {

????????????????????ESP_LOGE(TAG, "no mem for receive buffer");

????????????????} else if (emac->parent.receive(&emac->parent, buffer, &length) == ESP_OK) {

????????????????????/*將緩衝buffter堆疊在TCP/IP層*/

????????????????????if (length) {

????????????????????????emac->eth->stack_input(emac->eth, buffer, length);

????????????????????} else {

????????????????????????free(buffer);

????????????????????}

????????????????} else {

????????????????????free(buffer);

????????????????}

????????????} while (emac->packets_remain);

????????}

????}

????vTaskDelete(NULL);

}

*DM9051NP ESP32 完整驅(qū)動(dòng)代碼鏈結(jié)：

esp-idf/esp_eth_mac_dm9051.c at master · espressif/esp-idf · GitHub

4-5 其他筆記

???有些同學(xué)反應(yīng)，之前他們從Github論壇下載DM9051NP sample code，執(zhí)行后會(huì)出現(xiàn)連上線后，有斷線情況。經(jīng)過分析試驗(yàn)后，其原因是原本ESP32輪詢的間隔時(shí)間為50ms，要改成10ms。相關(guān)源代碼修改建議如下：

1.)ESP32 輪詢的間隔為改成10ms”， 將ulTaskNotifyTake(pdFALSE, pdMS_TO_TICKS(50));改成Line 257 ?vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));

2.)請(qǐng)刪除原本example的這一行代碼/components/esp_eth/src/esp_eth_mac_dm9051.c

3.)增加此行代碼 ?"dm9051_register_write(emac, DM9051_ISR, 0xFF);"到 emac_dm9051_task() function的部分。

4.)增加此行代碼 ?"dm9051_register_write(emac, DM9051_ISR, 0xFF);" 到emac_dm9051_receive() function. 的部分。

5有線以太網(wǎng)轉(zhuǎn)Wi-Fi的AP功能演示

5-1)測(cè)試架構(gòu)與需要設(shè)備如下：

訪問網(wǎng)頁(yè)---路由---DM9051NP_ESP 12K模塊 <<<--->>>手機(jī)

?注:依照當(dāng)時(shí)的網(wǎng)路環(huán)境，同學(xué)需要對(duì)路由的WAN口以及LAN口做DHCP server配置。

在圖5.1中，手機(jī)經(jīng)由模塊，直接連線到左方的路由，此路由提供DHCP server。所以，手機(jī)向路由得到DHCP動(dòng)態(tài)IP后，再經(jīng)過路由連線到網(wǎng)際網(wǎng)路。

?5-2 ) ETH2AP功能演示相關(guān)訊息：

????以智能手機(jī)透過無(wú)線WiFi來連上模塊，手機(jī)WiFi進(jìn)行掃描后，可以找到模塊的SSID 名稱為“+++eth2ap_9051_s2_56_06”，表示模塊的Wi-Fi已經(jīng)準(zhǔn)備好。點(diǎn)選后，輸入Password : 12345678，成功連線后，手機(jī)可透過模塊來上網(wǎng)。

?我們可以在調(diào)適終端上看到ETH-to-AP運(yùn)行后，相關(guān)的設(shè)置訊息：

模塊上電后看到USB端口打印s2[e2ap]: Ethernet Link Up (如圖5.2，ETH-to-AP’s message in the terminal)表示以太網(wǎng)路成功連線。模塊的Wi-Fi AP配置了MAC地址：00:60:6e:90:56:06，模塊的以太網(wǎng)也同樣配置了MAC地址00:60:6e:90:56:06。這兩個(gè)配置的MAC地址，在之前提到的透?jìng)鞴δ苤校谧畹讓佑布拍钌?，有它的意義，而且不會(huì)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)包的收送內(nèi)容中。接著，模塊運(yùn)行ETH2AP功能，進(jìn)行收送數(shù)據(jù)包，從DM9051NP網(wǎng)口收到數(shù)據(jù)包，就原封不動(dòng)地透過Wi-Fi口轉(zhuǎn)送出去，從Wi-Fi口收到數(shù)據(jù)包也原封不動(dòng)由網(wǎng)口轉(zhuǎn)送出去，此為『透?jìng)鳌弧?/span>

5-3內(nèi)網(wǎng)測(cè)試(Intranet)

這裡以華碩路由器(產(chǎn)品型號(hào)：ASUS RX3041)來進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)測(cè)試，圖中手機(jī)經(jīng)由模塊直接連線左方的路由器，并且從路由的DHCP server得到DHCP動(dòng)態(tài)IP。路由器在內(nèi)網(wǎng)這一段區(qū)域，它本身是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)，而且是內(nèi)網(wǎng)的IP支配者。所以，路由肯定有一個(gè)靜態(tài)IP，由于它是內(nèi)網(wǎng)的IP支配者(就是DHCP server)，所以，會(huì)分配動(dòng)態(tài)IP給DHCP客戶端(手機(jī))。經(jīng)查看華碩路由器手冊(cè)，找到預(yù)先配置的靜態(tài)IP為192.168.6.1。

此內(nèi)網(wǎng)測(cè)試，在手機(jī)成功取得動(dòng)態(tài)IP后，手機(jī)會(huì)出Wi-Fi AP已連上的狀態(tài)圖案。此時(shí)，同學(xué)開啟網(wǎng)頁(yè)流覽器(Browser)來訪問前述的192.168.6.1，也就是路由器的web server首頁(yè)，路由器會(huì)要求同學(xué)登入帳戶與密碼，查看路由器手冊(cè)后，得知帳戶是admin，密碼也是admin。登入后，手機(jī)即可訪問路由器的web server首頁(yè)，完成ETH-to-AP內(nèi)網(wǎng)測(cè)試。

5-4 Iperf測(cè)試：

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以Iperf測(cè)試DM9051NP有線網(wǎng)口性能，在SPI clock 20MHz下，獲得下面TCP傳輸數(shù)據(jù)：

完。

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