Arduino Ethernet Shield на W5100

Продолжаем цикл слёзных историй про китайские Arduino-модули.

На этот раз речь пойдёт про китайскую копию Arduino Ethernet Shield, на базе чипа W5100, которая чуть не стала причиной запоя сотрудников двух отделов.

В общем, есть такая штуковина:

которая втыкается в Ардуйню и позволяет получить доступ к локальной сети.

В сердце модуля чип W5100 — достаточно неплохой, аппаратно поддерживает TCP, обмен с микроконотроллером по SPI на частоте до 15МГц, позволяет несложными телодвижениями организовать как TCP-клиент, так и TCP-сервер, и при этом стоит недорого.

Всё это собрано китайцами по схеме оригинального итальянского модуля. Конечно, к схеме тоже есть вопросы, например, зачем на плате размещается 74LVC14D — 6 инвертирующих буферов. Из которых 5 висят в воздухе, а один зачем-то подаёт низкий уровень на вход SEN (т.е. отключает режим SPI), когда линия на линии CE высокий уровень. На кой ляд это нужно — не понятно, ведь входы выходы SPI и так переходят в третье состояние, когда на CE высокий уровень. Ну да ладно. UPD: Как подсказали в комментариях, согласно аппноту, W5100 не отпускает линию MISO, когда на CS высокий уровень. Поэтому и нужен инвертор, который будет выставлять низкий уровень на входе SEN, полностью отключая SPI и позволяя использовать иные устройства, в частности, карту памяти, слот для которой есть на этой же плате

Модуль, конечно, не без проблем. Особенно проблемы связаны с инициализацией при медленно нарастающем напряжении питания, из-за чего, если использовать стандартные ардуино-библиотеки, модуль не инициализируется. Кроме того, известны проблемы этих библиотек, которые приводят к увеличенному времени отклика и неправильной работе сокетов. Но поскольку я готовыми библиотечками не пользуюсь, для меня всё это не проблема, соединения стабильные, а нюансы легко обойти.

Но вот одна проблема заставила поломать голову.

Выражалось это в следующем: собранное устройство отлично работает, если подключено кроссовером к компьютеру, или подключено к сети через роутер. Но как только подключается через свитч, пинги не ходят, соединение не устанавливаются, а иногда даже лампочки мигают. Пробовали разные кабели, разные свичи. Результат один — через роутер или напрямую — нормально, через свич — никак.

Технические специалисты уже готовы были уйти в запой, я уже было подумал, а не забухать ли и мне? Но, к счастью, проблема оказалось не новой. Немного гугления привели меня к ответу.

Дело оказалось вооот в этой резисторной сборке:

Порт подключения HR911105A содержит в себе согласующие резисторы со стороны линии, и трансформаторы для гальванической развязки.
То, что обведёно кружочком — это согласующие резисторы, которые находятся со стороны чипа.
Если посмотреть на схему шилда, то это сборка RN1 — 4ре резистора по 49,9 Ом.
Можно посмотреть, например, reference schematic на w5100 и увидеть то же самое: R6, R7, R14, R15 — по 49,9 Ом.

Однако китайцы решили, что резистор большой роли не играет и решили впаять 510 Ом, в 10 раз больше чем положено. Разумеется, это привело к рассогласованию, и сигнал стал очень кудрявой формы. Видимо, контроллеры в роутерах и компьютерах ещё могут с этим жить, а вот в свичах — уже не очень.

По хорошему, эту резисторную сборку хорошо бы заменить на хотя бы 51-Омную. Но у меня под рукой такой не оказалось. Зато были резисторы 110 Ом размером 0805 и 1206. Их то я и напаял параллельно линиям RX и TX (ножки 1-2 и 3-6, соответствено. Поскольку тут поддерживается автоматическое определение типа кабеля, то нельзя сказать наверняка, кто из них будет передатчиком, а кто приёмником)

В итоге, схема прекрасно заработала через свитч, и через роутер связь стала более стабильной, а технические специалисты были спасены от внезапного алкоголизма.

Хотя так и осталось мне не понятным: почему же с неправильным резистором работает через роутер, но не работает через свитч? В чём разница? Хотя, возможно дело в том, что свичи были в основном D-Link'и, а роутеры в основном TP-Link'и, но суть различий всё равно не ясна.