文章目录
- 1 简介
- 2 硬件资源
- 2.1 硬件规格
- 2.2 引脚定义
- 2.3 工作条件
- 3 参考资料
- 3.1 Datasheet
- 3.2 原理图
- 3.3 尺寸图（单位：mm）
- 3.4 参考例程
- 4 硬件协议栈优势
1 简介
W5100S-EVB-Pico是一款基于树莓派RP2040和全硬件TCP/IP协议栈以太网芯片W5100S的MCU评估板，其工作原理与树莓派Pico板基本相同，但通过W5100S增加了以太网。
2 硬件资源
2.1 硬件规格
- RP2040 微控制器，配备2MByte Flash
- 双核 Arm Cortex-M0 + @ 133MHz
- 芯片内置 264KB SRAM 和 2MB 的板载闪存
- 通过专用 QSPI 总线支持最高 16MB 的片外闪存
- 30 个 GPIO 引脚，其中 4 个可用作模拟输入
- 1.8-3.3V IO 电压 (注意：Pico IO电压固定为3.3V)
- 12位500ksps模拟数字转换器（ADC）
- 丰富的外设
- 2 × UART, 2 × I2C, 2 × SPI, 16 × PWM 通道
- 1 × Timer 和 4 x alarms, 1 × RTC
- 8个树莓派可编程 I/O（PIO）状态机，用于自定义外围设备支持
- 灵活且可编程的高速IO
- 支持模拟SD卡和VGA等接口
- W5100S
- 全硬件TCP/IP协议栈
- 支持丰富的协议: TCP, UDP, UDP协议上的WOL, ICMP, IGMPv1/v2, IPv4, ARP, PPPoE
- 硬件协议栈不受网络攻击，安全稳定
- 4个独立的硬件socket，各路通信互不影响
- 16KB片上缓存供TCP/IP包处理
- 高速SPI接口
- 全硬件TCP/IP协议栈
- Micro-USB接口，用于供电和传输数据（通过拖放烧录程序）
- 3针ARM串行线调试(SWD)端口
- 内置10 / 100 以太网 PHY
- 全/半双工，10/100速率自动协商
- 内置RJ45(RB1-125BAG1A)
- 内置LDO (LM8805SF5-33V)
2.2 引脚定义
如上图所示，W5100S-EVB-Pico引脚直接连接到RP2040的GPIO。它具有与树莓派Pico板相同的引脚。但是，GPIO16、GPIO17、GPIO18、GPIO19、GPIO20、GPIO21连接在板内的W5100S上。这些引脚使SPI通信与W5100S使用以太网功能。如果您正在使用以太网功能，这些引脚不能用于任何其他目的。
W5100S-EVB-Pico内部使用的RP2040 GPIO如下表所示:
| I/O | 引脚名 | 描述 |
|---|---|---|
| I | GPIO16 | 连接至W5100S的MISO接口 |
| O | GPIO17 | 连接至W5100S的CS接口 |
| O | GPIO18 | 连接至W5100S的SCLK接口 |
| O | GPIO19 | 连接至W5100S的MOSI接口 |
| O | GPIO20 | 连接至W5100S的RSTn接口 |
| I | GPIO21 | 连接至W5100S的INTn接口 |
| I | GPIO24 | VBUS检测接口 |
| O | GPIO25 | 连接至用户LED |
| I | GPIO29 | 用于ADC模式检测VSYS/3 |
除了GPIO和接地引脚外，还有7个其他引脚接口：
| 引脚号 | 引脚名 | 描述 |
|---|---|---|
| PIN40 | VBUS | Micro-USB输入电压，连接至Micro-USB接口引脚1。理论上支持5V。 |
| PIN39 | VSYS | 主系统输入电压，可在4.3V到5.5V额允许范围内变化，由板载LDO产生3.3V |
| PIN37 | 3V3_EN | 连接到板载LDO使能引脚。要禁用3.3V（也使RP2040和W5100S断电），将此引脚拉低。 |
| PIN36 | 3V3 | 主3.3V电源，用来给RP2040和W5100S供电，由板载LDO产生。 |
| PIN35 | ADC_VERF | ADC电源（和参考）电压，并在W5100S-EVB-Pico上通过滤波3.3V电源产生。 |
| PIN33 | AGND | GPIO26-GPIO29接地参考。 |
| PIN30 | RUN | RP2040使能引脚。复位RP2040则将该引脚拉低。 |
2.3 工作条件
| 属性 | 参数 |
|---|---|
| 工作温度 | -20℃~85℃ |
| Micro-USB输入电压 | DC 5V（+/- 10%） |
| 输入电压 | DC 4.3V~5.5V |
3 参考资料
3.1 Datasheet
RP2040 Datasheet：https://datasheets.raspberrypi.org/rp2040/rp2040-datasheet.pdf
W5100S Datasheet：https://docs.wiznet.io/Product/iEthernet/W5100S/overview
3.2 原理图
W5100S：https://github.com/Wiznet/Hardware-Files-of-WIZnet/tree/master/02_iEthernet/W5100S/W5100S-EVB-Pico
3.3 尺寸图（单位：mm）
3.4 参考例程
- C/C++
- C SDK Examples
- Ethernet Examples
- AWS Examples
- Azure Examples
- LwIP Examples
- FreeRTOS Examples
- CircuitPython Examples
- MicroPython Examples
4 硬件协议栈优势
- 高效性：硬件协议栈将TCP/IP协议中的传输层和网络层集成到了一颗以太网芯片中，实现了真正的TCP/IP卸载引擎技术（ToE），为单片机减负，缩短了开发周期。
- 稳定性：硬件协议栈在高速通信时依然保持稳定，其传输速率是单纯软件协议栈的两倍之多。
- 安全性：由于TCP/IP在主系统外独立运行，因此能有效地防止外部恶意网络攻击。
- 易用性：硬件协议栈易于使用，开发者无需专业的网络知识，如同控制外部存储器一样简单，真正实现网络的透明传输。
- 高吞吐率：硬件协议栈有效地卸载主芯片TCP/IP处理负载，释放更多的CPU资源。
