Webserver com o módulo ENC28J60 e o Arduino

A capacidade de ligação com a internet ou uma intranet ou rede local permite abrir uma série de possibilidades aplicacionais para os nossos sistemas.

Esta capacidade vem permitir a ligação do nosso sistema uma rede computadores permitindo, que possamos aceder ao primeiro através de um computador ou qualquer outro dispositivo ligar à rede e que permita o cesso a um browser web.
Dotando assim o nosso sistema das capacidades de realizarão de leituras de sensores e de controlar ou ser controlado através da rede, permitindo desta forma reduzir custos e aumentar as capacidades dos sistemas.


Material necessário

• Arduino Duemilanove ou outra versão;
• Módulo Ethernet ENC28J60;
• Vários jumpers (fios condutores para as ligações).

Outros

• Cabo USB;
• Cabo de rede com terminais RJ45;
• Router (este pode ser o da internet lá de casa).

Ensaio Pratico
O objetivo deste ensaio é de aceder a uma pagina web alojada no nosso sistema através de uma rede IP, ou seja com o módulo Ethernet ENC28J60 vamos simular um simples servidor de paginas web numa intranet ou rede local, sendo possível aceder a esta pagina a partir de um sistema informático ligado a mesma rede bastando para isto conhecer o endereço IP do sistema.

O código implementado tem a particularidade de permitir a utilização de um endereço de IP estático definido pelo utilizado ou dinâmico atribuído automaticamente pela rede em causa.
Para se escolher entre IP dinâmico ou estático temos simplesmente que alterar o valor da "1" para "0" ou vice-versa na linha "#define STATIC 1", sendo que "0" significa que vai ser atribuído um IP automaticamente ao nosso sistema e "1" que temos de definir obrigatoriamente um endereço IP para podermos aceder ao sistema via rede IP.

Não sendo este módulo ethernet um módulo oficial, teremos de importar para o nosso software de trabalho com o arduino uma nova biblioteca que nos vais permitir trabalhar com o módulo.

Ensaio Pratico passo a passo:
É importante frisar bem os passos necessários para a elaboração do ensaio, garantindo assim o bom funcionamento  do sistema.

1. Fazer download biblioteca "Ethercard" deste link: Ethercard
2. Adicione esta nova biblioteca ao Software de trabalho com o  Arduino clicando em:          Sketch -> Import Library -> Add Library e selecionar o ficheiro Ethercard.zip e finalizar
3. Realizar a montagem de acordo com o esquema de montagem abaixo:
4. Compilar e fazer o upload do código abaixo para o nosso Arduino:
5. Após upload do programa para o nosso Arduino, abrir o “Serial Monitor”  para verificar os paramentos da rede.
6. Por fim podemos aceder a página bastando para isso introduzir o endereço IP definido ou atribuído no nosso browser preferido.

Esquema de montagem

Para o ensaio, foi elaborado um esquema muito simples formado pelo módulo ENC28J60 e pelo arduino, este em conjunto com o bloco de código desenvolvido vai permitir realizar a comunicação entre o nosso sistema e um sistema informático ligado  na mesma  rede.

Atenção a montagem dos componentes deve ser feita de acordo com o esquema seguinte:

Nota: Muito cuidado ao ligar o módulo Ethernet ENC28J60, se este for ligado de forma incorreta, ou se for alimentado por uma uma tenção superior a de 3,3V pode ficar irreversivelmente danificado.

Durante  a montagem temos de ter sempre em atenção todas as ligações, efectuando as mesmas tendo por base o quadro anterior, note que de acordo com a biblioteca utilizada também os pinos de ligação no arduino podem mudar.

Código Fonte

Código desenvolvido e com o qual iremos programar o nosso arduino, este é o responsável pelo funcionamento do sistema de acordo com o pretendido.

#include <EtherCard.h>
#define STATIC 1                              //Para definir um IP estático mudar de 0 para 1
                                                       //To set a static IP change from 0 to 1
#if STATIC
static byte myip[] = { 192,168,2,70 };   //Definição do IP estático/Setting the static IP
static byte gwip[] = { 192,168,2,1 };     //Endereço IP do Gateway da rede/Gateway IP address of the network 
#endif
static byte mymac[] = { 0x74,0x69,0x69,0x2D,0x30,0x31 }; //*MAC Address 
                                                                 //*MAC Address da interface ethernet - Tem de ser único na sua rede 
                                                          //*MAC Address of the Ethernet interface - must be unique in your network
byte Ethernet::buffer[500];

const char page[] PROGMEM =  //Página HTML/HTML page
   "HTTP/1.0 200 OK\r\n"
   "Content-Type: text/html\r\n"
   "Refresh: 5\r\n"
   "\r\n"
   "<html>"
   "<meta http-equiv='Content-Type' content='text/html; charset=utf-8'>"
   "   <head>"
   "      <title>Arduino WebServer</title>"
   "   </head>"
   "   <body>"
   "  <center>"
   "  <h1>Módulo Ethernet ENC28J60</h1>"
   "  <hr>"
   "      <h3>Página de resposta do nosso Arduino.</h3>"
   "      <h4>Para mais informações visite o blogue TecnoDomos.</h4>"
   "  <a href='http://www.tecnodomos.blogspot.com'>TecnoDomos</a>"
   "  <hr>"
   "  </center>"
   "   </body>"
   "</html>"
;
void setup(){
   Serial.begin(57600);
   Serial.println( "Modulo Ethernet ENC28J60/ENC28J60 Ethernet module");
   Serial.println("\n[webserver]");

   if (ether.begin(sizeof Ethernet::buffer, mymac) == 0)
      Serial.println( "Falha ao aceder ao controlador Ethernet/Failed to access Ethernet controller");

      #if STATIC
          ether.staticSetup(myip, gwip);
      #else
          if (!ether.dhcpSetup())
              Serial.println("DHCP falhou / DHCP failed");
      #endif

   Serial.println("Parametros da rede / Network parameters");
   ether.printIp("IP: ", ether.myip);
   ether.printIp("GW: ", ether.gwip);
   ether.printIp("DNS: ", ether.dnsip);
}

void loop(){
   if (ether.packetLoop(ether.packetReceive())) {
      memcpy_P(ether.tcpOffset(), page, sizeof page);
      ether.httpServerReply(sizeof page - 1);
   }
}

O código html a baixo é o código da nossa página web que aparece entre as linhas  17 a 32 do código a carregar para o nosso arduino.
Este representa uma pagina html muito básica mas que servira para demonstrar o funcionamento do nosso sistema como servidor de páginas web.  

<html>
     <meta http-equiv='Content-Type' content='text/html; charset=utf-8'>
     <head>
          <title>Arduino WebServer</title>
          </head>
     <body>
          <center>
          <h1>Módulo Ethernet ENC28J60</h1>
          <hr>
          <h3>Página de resposta do nosso Arduino.</h3>
          <h4>Para mais informações visite o blogue TecnoDomos.</h4>
          <a href='http://www.tecnodomos.blogspot.com'>TecnoDomos</a>
          <hr>
          </center>
     </body>
</html>

Após a realização da montagem e compridos todos os passos relevantes podemos facilmente confirmar os parâmetros de rede como IP, GW e DNS através do "Serial Monitor”.
 
IP Estático:
Após fazer-mos o upload do programa para o nosso Arduino, podemos abrir o “Serial Monitor”, onde podemos ver os paramentos de rede do nosso sistema .

Para testar o sistema temos de abrir o browser e inserir o IP 192.168.2.70 que neste caso foi definido no código.

IP Dinâmico:

Alterando agora o código para IP dinâmico e voltando a fazer o upload do programa para o nosso Arduino, podemos abrir o “Serial Monitor”,  onde podemos ver os paramentos de rede do nosso sistema .

Por fim para testar o sistema temos de abrir o browser e inserir o IP 192.168.2.5 que foi atribuído dinamicamente pela nossa rede ao nosso sistema.

Links úteis

Módulo Ethernet ENC28J60
Arduino - Libraries

Arduino

Ficheiros para Download

Código fonte
Arduino - Libraries (Biblioteca)
Página HTML

Considerações Finais

O módulo Ethernet ENC28J60 tem uma ampla aplicabilidade em montagens nas áreas da Domótica, Robótica e muitas mais, este apresentasse como um módulo que apesar do seu custo reduzido, consegue oferecer grande fiabilidade, robustez e estabilidade e que graças as suas dimensões reduzidas pode ser facilmente integrado em muitos projetos.

Este pode ser facilmente utilizado em conjunto com o arduino ou com qualquer outro microcontrolador desde que este permita a comunicação através da interface SPI -Serial Peripheral Interface .

Após a elaboração do ensaio podemos concluir que a utilização módulo é simples, bastando para tal termos as bibliotecas adequadas e realizar correctamente todas as ligações.
Futuramente serão realizados mais ensaio como módulo ENC28J60 onde iremos realizar a ligação via rede IP mas iremos permitir o acesso ao nosso sistema através da Internet e não apenas numa rede local.

Esperamos que este artigo tenha sido útil e se gostaram comentem e partilhem. Alguma dúvida ou questão deixem em comentário ou utilizem o formulário de contatos.

Um bom dia em nome da TecnoDomos.

Conteúdo redigido ao abrigo do novo Acordo Ortográfico.