👨🏾‍🔧 🌱 🏣 星やLILYGOTTGOTへの苦難を通して-インターネット-POEESP32 LAN8270A 🧕🏿 🐬 👩🏾‍🎤

私はの光景キャッチ LILYGO TTGO T-インターネット-POE ESP32 LAN8270Aボードを、そしてもちろん私は、このような興味深い目新しで渡すことができませんでした：ESP32、LAN8270A、POE、SDカード、のWi-Fi +イーサネット...それは感じに面白かったですTTXボードは、IoT、DIY、および一般的に「Wi-Fi +イーサネットとあなたが想像できるもの」の分野で使用するための非常に興味深い見通しを約束したため、私自身の手で暗い中国の天才のこの作品を実際の作品でテストします。」

しかし、いつものように、売り手とメーカーのWebサイトでパンフレットを宣伝してから、ボードを立ち上げてテストを実施するまでの道のりは、非常に困難で厄介であることが判明しました。次に、このトピックに関する私の魅力的な研究についてのレポートをお届けします。

庭の石LILYGO

私の観察によれば、（多くの）「ハードウェア」の製造業者は、1つの一般的な病気に苦しんでいます。それは、マーケティング能力の完全な欠如であり、一般に、製品が人々に何をしているのかについての基本的な理解です。

良い例は、 LILYGO TTGO T-Internet-POE ESP32 LAN8270Aです（以下、簡潔にするために、このボードをT-Internet-POEと呼びます）。メーカーは面白いボードを作りました、しかし...他に何もしませんでした：

通常のコントローラーのピン配置なし
回路図なし
ボードの使用法とその使用の典型的なパターンについての正しい説明はありません
ボードの個々のコンポーネントの操作に関する技術的な説明はありません
コード例はありません（「やめろ、男の子、わざわざ仕事をしないでください」のスケッチが1つあります）
ドキュメントのあるウェブサイトはありません
有能でやる気のあるモデレーターとのフォーラムはありません
このコントローラーに興味があるが、彼が自分の目的のためにそれをどこで使用できるかわからない（理解していない）人々のための人気のあるやる気を起こさせる記事はありません
そして、あるべきだったことがまだたくさんあります

要するに、T-Internet-POEをあえて購入する人は誰もが非の打ちどころのないDIY戦士でなければなりません。さもなければ、彼はLILYGOとのこの戦いで生き残るチャンスがありません。そのような人はたくさんいますか？

そして、このビジネスへのアプローチで、彼らはどうやって何かを売ることさえできますか？そして、はんだごてを少し脇に置いて顧客を思い出した場合、売上はどのくらい増えるでしょうか。

質問は修辞的ですが、どういうわけか、さらに私はLILYGOの技術部門とマーケティング部門のためにすべての仕事をしなければなりません。

トリックは何ですか？

簡単に言えば、このボードでは、ESP32（Wi-Fi）、イーサネット、POEを1つのデバイスにほぼうまく組み合わせ、microSDカードリーダーの形でこのケーキの上にチェリーを追加することができました。これらのコンポーネントの1つの組み合わせから、このボードを使用するための多くの興味深いオプションがすぐに続きます。

イーサネットチャネルの形式のバックアップを使用してWi-Fi経由で動作する
Wi-Fi接続の形式でバックアップを使用してイーサネット経由で動作します
Wi-Fiリンクとイーサネットリンクの両方のサービス
両方向のWi-Fiとイーサネット間のルーター
2つのインターフェース用のWebサーバー
異なるインターフェイス上の異なるWebサーバー
POEを介した（リモート）コントローラーの電源

そして、他の多くの興味深いオプション（ちなみに、ネットワークコンポーネント自体に加えて、ボードにはGPIO出力があり、本来の目的、つまりIoTコントローラーとして使用できることを忘れないでください）。

ご覧のとおり、IoTとDIYでのこのボードの適用範囲は、想像力とニーズによってのみ制限され、一般にT-Internet-POEはデバイスとして非常に有望に見えます。

次に、ボード上の情報がほぼ完全に不足していることを考えると、それほど簡単な作業ではない、このすべての素晴らしさに対処する方法を見つけてみましょう。

仕様

ここでは、ボードのすべての技術的特性の完全なリストを提供するわけではありません。それは何であり、販売者と製造者のWebサイトで問題はありません（問題は、これらの特性以外に何もないことです）。キーボード要素のリストは次のとおりです。

ESP32-WROOM（4MB）
LAN8720A（イーサネットPHY）
POE 802.3af
microSDカードリーダー
外部接続用の12個のGPIOピン

この構成は私たちに何を教えてくれますか？このボードをWebサーバーとして使用する場合、ファイルはmicroSDメモリカードとESP32モジュールの内部メモリの両方（またはその両方に同時に）に保存できます。

同時に、12個の無料GPIOはあいまいな印象を与えます。一方で、これはすでに「何か」であり、ESP8266よりもはるかに優れています。他方、数十のGPIOを備えたMega 2560でのプロジェクトの後、 12ピンは非常に控えめに見え、開発の可能性を大幅に制限します。ここでは、ある種のポートエクステンダーを発明するか、他のコントローラーとタンデムアセンブリを作成する必要があります。

コントローラオプション

よく調べてみると、同じ名前で2つの異なるコントローラーがあります。1つはESP32-WROOMにあり、もう1つはESP32-WROVER-Bにありますが、すぐにはわかりません。ボードはほぼ同じように見えます。そして、あなたはゲーム「10の違いを探す」をプレイすることができます...

ESP32-WROOMでコントローラーを入手したので、以降のナレーションでそれを参照します。

プログラマー

LILYGOのエンジニアはユーザーから遠く離れているため、彼らの決定を理解するのは必ずしも簡単ではありません。これらのソリューションには、T-Internet-POEコントローラー用にCP2104チップ上に別個のプログラマーボードを作成することが含まれます。

何のために？このノードをコントローラーボード自体に統合したり、（他のすべてのハードウェアメーカーと同様に）標準のUSB-TTLアダプターを使用したりできるのに、なぜ別のプログラマーが必要なのですか？答えは、明らかに、LILYGO開発者だけが知っています（しかし、この小さな創造性を彼らに許しましょう）。

しかし、LILYGO開発者は理解できないことをしただけでなく、なんとかそれを曲がらせました。

まず、2.0mmのピッチで人々に愛されているピンを使用しました
第二に、彼らはボードの裏側（！）にコネクタを取り付けるために提供しました

（そのようなソリューションの開発者には、仕事に気を取られて休む時間をとることをお勧めします。）

その結果、ある種の奇妙な怪物が生まれます。そして、問題が審美的な要素だけに限定されていれば、すべてがうまくいくでしょうが、ここではもっと深刻な問題が発生します：

ボードが通常の位置に取り付けられて固定されている場合、プログラマーピンはボードの下部にあり、コントローラーを分解せずに接続することはできません。
固定せずにボードを使用する場合、ピッチ2.0のコネクタは十分な剛性を提供せず、構造全体がいつでもバラバラになり、周囲のすべてを閉じる恐れがあります。

この開発者のわき柱の平準化として、ボードの上面にピンのラインをはんだ付けし、6ピン2.0 mmフレキシブルアダプターを作成（または販売されている場合は購入）することをお勧めします。

ピン配置

まず、ピン配置のオリジナルバージョン（可能な限り栽培）を提供します。「知っている」人にとっては十分な情報がありますが、残りの人はこの「中国のリテラシー」からほとんど理解できません。

これをロシア語に翻訳して、要素のピン配置とコントローラーリソースの割り当てで何が起こるかを一般的に理解してみましょう。

合計で、ESP32には40ピン（D0 – D39）があり、そのうち14ピン

D6 – D11、D20、D24、D28-D31、D37、D38

は、実際には使用されていないため、考慮から除外します（さまざまな理由から、目的の詳細な分析これらのピンのうち、この記事の範囲を超えています）。残り：

LAN8720Aチップのイーサネット接続ピン

D18-ETH_MDIO_PIN

D19-ETH_TX_D0

D21-ETH_TX_EN

D22-ETH_TX_D1

D23-ETH_MDC_PIN

D25-ETH_RX_D0

D26-ETH_RX_D1

D27-ETH_RX_CRS

はLANチップにインストールされ、D20AとD23はLANにインストールされます

メーカーがコントローラーの回路図を提供することを躊躇したので、ここではLAN8720Aでの同様の典型的なイーサネット物理接続図しか提供できません。

LAN8720Aには、T-Internet-POEボードのD17に接続されているクロックピンもあります（スケッチでも選択されています）。

D17-ETH_CLOCK

およびリセットピン

D5-NRST

microSDカードリーダー

microSDカードリーダーはHSPIに接続されています：

D2-SD_MISO

D12-SD_CS

D14-SD_SCLK

D15-SD_MOSI

使用する場合は、ピンD2、D14、D15を外部接続用に解放し、ボードに接続します。「カードリーダーを使用して12本の空きピンのうち3本を失うか、3つの余分なGPIOを保持してカードリーダーを放棄する方が収益性が高い」という質問は、「象と馬のどちらが良いか」という質問に似ています。T-Internet-POEカードを使用するたびに答える必要があります。

その他のピン

ピンD0（ETH_CLOCK、この容量では使用されません）とD1（TX0）およびD3（RX0）がまだあります。

フリーピン

次に、最も興味深い部分、つまりコントローラーボードに持ち込まれたフリーピンの説明に移りましょう。

1つ目は、入口でのみ機能するグループD34、D35、D36、D39です。もちろん、何もないよりも入力の方が優れていますが、このようなGPIOの不足がある場合は、これらの4つのピンが本格的なGPIOであるとはるかに優れています。

そして、プロジェクトで使用できる8つの本格的なGPIO。ここで、これらのピンは本格的なGPIOですが、一部は非常に特殊な方法で機能することを覚えておく必要があります（たとえば、コントローラーの起動時に電位が変化するなど）。したがって、何かをそれらに接続する前に、これらの点を具体的に見つけて明確にする必要があります。

D2（SD_MISO）

D4

D12

D14（SD_SCLK）

D15（SD_MOSI）

D16

D32

D33

彼らが言うように、これがプログラミングとマイクロコントローラーの私の若い友人である8つのGPIOであり、自分自身を否定するものではありません。

POE

ここで、POEサポートについてもう少し説明する必要があります。これはこのボードの利点の1つであり、その「チップ」の1つであり、多くの人にとって、POEサポートを購入して使用したいと思う理由になるからです。

これは、SI3404チップ上での分離と電源管理を備えたPOE802.3af標準の完全なサポートを実装します。

私はコントローラーのリモート電源供給にはあまり興味がないので、T-Internet-POEパフォーマンスのこの側面をテストしていませんが、明らかに、POEに問題はありません。

ソフトウェアサポート

ご存知のとおり、ネイティブSDKを含め、このハードウェアを認識している任意のソフトウェア環境を使用してT-Internet-POEを操作できます（これがおそらく最も正しいオプションです）が、何を圧縮できるかを調べます。 ArduinoIDEを使用してこの鉄片から。

実験用のソフトウェア環境として、Arduino IDEバージョン1.8.5およびESP32-Arduinoバージョン1.0.5（この記事の執筆時点での最新ビルド）を使用しました。

Arduino IDEにESP32サポートをインストールするプロセスそのものについては説明しません。これは、インターネット上の膨大な量の資料がこの問題に専念しており、このプロセスをあらゆるニュアンスで説明しているためです。

ここで1つだけ言及します。それに加えて、このコントローラーにはないすべてのものがあり、ESP32-Arduinoバージョン1.0.5ではまだネイティブサポートがありません。そのため、ボードマネージャーのコントローラーとして「ESP32DEVモジュール」を次の設定で選択しました。

フラッシュモード：DIO

フラッシュサイズ：4MB（32 Mb）

パーティションスキーム：4MB（1.2MB / 1.5MB）

標準スケッチ

以下は、ボードメーカーに喜ばれたスケッチです。コメントする特別なことは何もありません。イーサネットインターフェイスを初期化し、インターネット上のサーバーに要求を送信するだけです。

ボードメーカーからの完全なスケッチコード

/*
    This sketch shows how to configure different external or internal clock sources for the Ethernet PHY
*/

#include <ETH.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>

#define SD_MISO         2
#define SD_MOSI         15
#define SD_SCLK         14
#define SD_CS           13
/*
   * ETH_CLOCK_GPIO0_IN   - default: external clock from crystal oscillator
   * ETH_CLOCK_GPIO0_OUT  - 50MHz clock from internal APLL output on GPIO0 - possibly an inverter is needed for LAN8720
   * ETH_CLOCK_GPIO16_OUT - 50MHz clock from internal APLL output on GPIO16 - possibly an inverter is needed for LAN8720
   * ETH_CLOCK_GPIO17_OUT - 50MHz clock from internal APLL inverted output on GPIO17 - tested with LAN8720
*/
// #define ETH_CLK_MODE    ETH_CLOCK_GPIO0_OUT          // Version with PSRAM
#define ETH_CLK_MODE    ETH_CLOCK_GPIO17_OUT            // Version with not PSRAM

// Pin# of the enable signal for the external crystal oscillator (-1 to disable for internal APLL source)
#define ETH_POWER_PIN   -1

// Type of the Ethernet PHY (LAN8720 or TLK110)
#define ETH_TYPE        ETH_PHY_LAN8720

// I²C-address of Ethernet PHY (0 or 1 for LAN8720, 31 for TLK110)
#define ETH_ADDR        0

// Pin# of the I²C clock signal for the Ethernet PHY
#define ETH_MDC_PIN     23

// Pin# of the I²C IO signal for the Ethernet PHY
#define ETH_MDIO_PIN    18

#define NRST            5
static bool eth_connected = false;

void WiFiEvent(WiFiEvent_t event)
{
    switch (event) {
    case SYSTEM_EVENT_ETH_START:
        Serial.println("ETH Started");
        //set eth hostname here
        ETH.setHostname("esp32-ethernet");
        break;
    case SYSTEM_EVENT_ETH_CONNECTED:
        Serial.println("ETH Connected");
        break;
    case SYSTEM_EVENT_ETH_GOT_IP:
        Serial.print("ETH MAC: ");
        Serial.print(ETH.macAddress());
        Serial.print(", IPv4: ");
        Serial.print(ETH.localIP());
        if (ETH.fullDuplex()) {
            Serial.print(", FULL_DUPLEX");
        }
        Serial.print(", ");
        Serial.print(ETH.linkSpeed());
        Serial.println("Mbps");
        eth_connected = true;
        break;
    case SYSTEM_EVENT_ETH_DISCONNECTED:
        Serial.println("ETH Disconnected");
        eth_connected = false;
        break;
    case SYSTEM_EVENT_ETH_STOP:
        Serial.println("ETH Stopped");
        eth_connected = false;
        break;
    default:
        break;
    }
}

void testClient(const char *host, uint16_t port)
{
    Serial.print("\nconnecting to ");
    Serial.println(host);

    WiFiClient client;
    if (!client.connect(host, port)) {
        Serial.println("connection failed");
        return;
    }
    client.printf("GET / HTTP/1.1\r\nHost: %s\r\n\r\n", host);
    while (client.connected() && !client.available());
    while (client.available()) {
        Serial.write(client.read());
    }

    Serial.println("closing connection\n");
    client.stop();
}

void setup()
{
    Serial.begin(115200);

    WiFi.onEvent(WiFiEvent);

    SPI.begin(SD_SCLK, SD_MISO, SD_MOSI, SD_CS);
    if (!SD.begin(SD_CS)) {
        Serial.println("SDCard MOUNT FAIL");
    } else {
        uint32_t cardSize = SD.cardSize() / (1024 * 1024);
        String str = "SDCard Size: " + String(cardSize) + "MB";
        Serial.println(str);
    }

    pinMode(NRST, OUTPUT);
    digitalWrite(NRST, 0);
    delay(200);
    digitalWrite(NRST, 1);
    delay(200);
    digitalWrite(NRST, 0);
    delay(200);
    digitalWrite(NRST, 1);


    ETH.begin(ETH_ADDR, ETH_POWER_PIN, ETH_MDC_PIN, ETH_MDIO_PIN, ETH_TYPE, ETH_CLK_MODE);
}


void loop()
{
    if (eth_connected) {
        testClient("baidu.com", 80);
    }
    delay(10000);
}

このスケッチを初めて見たとき、「メーカーはこれで何を言いたかったのか」と思いました。このスケッチの唯一の目的は、このテクノロジーが原則として機能することを示すことです。これは確かに良いことですが、次は何ですか？ドキュメント、例、または製造元からの適切な応答がなくても、これらすべてをどうするか？

キャンペーンの結果、LILYGOからの答えは、プログラミングを学び、自分でソフトウェアを作成することです（または、スポーツではありませんが、既製のファームウェアを探すことです）。

インターフェイスとping

ネットワークの専門家（およびそれらに参加している人）のために、Wi-Fiおよびイーサネットインターフェイスを介した作業の速度とその応答性について簡単に説明します。テストは無負荷のギガビットネットワークで実行され、Wi-Fi範囲のノイズレベルは特に制御されていませんでした。

最初のスクリーンショットは、Wi-Fiインターフェイスを介したコントローラーのpingです。最小24ミリ秒、最大105ミリ秒、平均67ミリ秒。

2つ目は、イーサネットインターフェイスを介してコントローラーにpingを実行することです。最小0ミリ秒、最大9ミリ秒、平均2ミリ秒。

ご覧のとおり、有線イーサネットを介したpingは、Wi-Fiを介したpingよりも大幅に低くなっています（予想どおり）。これらの数字が良いか悪いかにかかわらず、私は読者に自分で判断することを任せます、私は私の目的のためにそれらに非常に満足しています。

テスト

T-Internet-POEのようなシステムを、製造元が提案したものと同様のスケッチでテストすることは深刻ではないため、このボード用に特別に適合されたAMSの専用バージョンを使用してコントローラーをテストしました。これが本格的なHTML、CSS、Javascript、Ajax、グラフィックファイル、ライブラリを使用するサーバーであることを考えると、T-Internet-POEでこのようなサーバーが正常に動作することは、適切に設計されたハードウェアと、実際のプロジェクト。

注：テストは、T-Internet-POE用の内部の非公開バージョンのAMSで実行されました。このバージョンの公開と配布は計画されていません。適切な改善を行った後、おそらく後で行われる予定です。

テスト1.T-Internet-POEでAMSサーバーを実行します

新しいチップと新しいネットワークインターフェイスを備えた新しいコントローラーでAMSを起動することは簡単な作業ではありませんが、それでも、適切なアプローチと実行内容の理解により、すべてが可能になります。

わき柱番号1

この作業の過程で、T-Internet-POEコントローラーの「浅瀬」が出現し始め、最初に明らかになったのは、microSDメモリーカードが挿入されたときにコントローラーがフラッシュを拒否したことでした。 USBポートの交換、別のユニットからの電源供給、ボタンの押下、カードの交換など、何の役にも立ちません。コントローラーは、メモリーカードを挿入した状態で頑固にフラッシュを拒否します。

特定のインスタンスの不具合やすべてのT-Internet-POEコントローラーの一般的な欠陥（1つのインスタンスを自由に使用できる）を言うのは難しいですが、問題は100％再現可能で再現可能であるとしか言えません。

これは私たちにとってどういう意味ですか？実際には、これはT-Internet-POEコントローラーに実際にはカードリーダーがないことを意味します。コントローラーのファームウェアをブロックするカードリーダーはカードリーダーではなく、バグです。

何をすべきか？残っているのは、ESP32モジュールで利用可能な1.5 MBSPIFFSを使用することだけです。はい、これはそれほど多くはありませんが、原則として、IoTデバイス用の1.5MBのメモリは多かれ少なかれほとんどの場合許容されます。

わき柱番号2

さて、私たちはカードリーダーを放棄しました。今度はSPIFFSと友達を作る必要があります。タスクは単純でなじみ深いようですが、ここで待ち伏せをしています。何らかの理由で、ESP32FSユーティリティはこのコントローラー（この構成）で正常に動作することを拒否します。ファイルをESP32モジュールメモリに移動すると、SPIFFSディスクのマウント中にエラーが発生します。

うーん...ファイル（サーバー）をSPIFFSディスクに正常に転送できない場合は、シリアル接続を介してインターフェイスを初期化し、Webインターフェイスを介してファイルをSPIFFSディスクに転送するという1つの方法しかありません。もちろん、この方法はあまり便利ではありませんが、最終結果にはまったく影響しません。サーバーファイルはSPIFFSディスクに正常に転送されました。

新しいコントローラーにコードを適合させるプロセスの説明は省略します。これには、VILeninによる作品の完全なコレクションのようなアンソロジーをコンパイルする必要があり、すぐにTでAMSサーバーが正常に動作するという事実のデモンストレーションに進むためです。 -Internet-POE（したがって、T -Internet-POEの操作性）。

Wi-Fiインターフェースを介してページを読み込んでいます。

イーサネットインターフェイスを介してページをロードしています。

速度の向上は、当然、イーサネットを支持して約4倍です。ここでは、最適化されていないコードについて話していることにも留意する必要があります。適切な作業を実行すると、結果が大幅に向上するはずです。

LILYGO TTGO T-Internet-POE ESP32LAN8270Aのイーサネットインターフェイスを介したサーバー操作。

テスト2.2つのインターフェースでの作業

これは私がちょっとした神話の仕事をしなければならないところです。ESP32とLAN8270AのバンドルでWi-Fiとイーサネットを同時に操作することは不可能であるという噂がインターネット上に根強く残っています。これは当てはまりません。AMSサーバーは2つのインターフェイスで同時に正常に動作し、Wi-Fiとイーサネットを介して要求を完全に処理します。ESP32のフリーズや再起動に問題はありません。

これはすでに興味深い結果であり、魅力的な見通しが開かれています。独自のサーバーがあるため、Wi-Fiを介して1つのコンテンツで一部のサイトにサービスを提供したり、イーサネットを介したりするなど、あらゆる方法でインターフェイスのサービスを管理できます。 -他のコンテンツを含む他のサイト。比喩的に言えば、イーサネット経由で祖母に料理レシピのサイトを提供し、Wi-Fi経由でTSBから孫に選択された記事のサイトを提供します。

テスト3.インターフェースの1つを禁止する

それでは、ウェブサーバーによってさまざまなインターフェースを提供するというアイデアを実践してみましょう。例として、インターフェイスの1つ（イーサネット）を介した接続に対してサービス拒否を実装してみましょう。

イーサネットインターフェースを介してコントローラーに接続されたクライアントがサービス拒否を受けました。

インターフェイスの冗長性

インターフェース予約のアイデアそのものが表面化しており、実装を求めています。多くの同様のシナリオがあります。たとえば、イーサネットを介してローカルネットワークに接続されているIoTコントローラーがあります。緊急時に有線リンクが失われると、コントローラーは自動的にバックアップワイヤレスルーターに接続し、作業を続行します。

ネットワークルーティング

2つの機能するネットワークインターフェイスを自由に使用できるため、ネットワーク内でパケットを好きなようにルーティングできます。nRF24やLoRa、またはその他のワイヤレスネットワークを介したデータルーティングをWi-Fiおよびイーサネットルーティングスキームに追加する必要はありません。したがって、IoTシステム用の任意のルーターを作成できます。

さて、そして上記のように、2つのネットワークインターフェースを備えたコントローラーには、さらに多くの興味深いユースケースがあります。

結果

ここで、この小さな研究を要約しましょう。一般に、いくつかのわき柱や子供の病気にもかかわらず、私はLILYGO TTGO T-Internet-POE ESP32 LAN8270Aコントローラーが好きでした-特に適切な資格を持っていて、そうでない場合は、IoTシステムを構築するための優れたツールです想像力とあなたの仕事への創造的なアプローチなしで。

LILYGO TTGO T-Internet-POE ESP32LAN8270Aの長所と短所。

長所：

できます！
完全な統合Wi-Fi +イーサネット+ POE + GPIOソリューション
フリーズや再起動のない良好な作業（テスト中に問題は特定されませんでした）
2つのインターフェースでの同時作業の可能性

マイナス：

ドキュメント、例、説明がまったくない
比較的高いエントリしきい値
実施中の小児期の病気と軽度の群れ

星やLILYGOTTGOTへの苦難を通して-インターネット-POEESP32 LAN8270A