本帖最后由 emma9051anx 于 2025-10-1 11:30 编辑
前言最近公司有新项目会用到 ESP32 系列芯片,需要添加有线以太网口,我对这一块不熟悉,可以说是新手小白,那该如何准备开发工作及快速入门呢?让我以这份纪录来回顾当初新项目ESP32 硬件开发、软件环境ESP-IDF V5.4以及运行有线以太网DM9051ANX与通信演示。 一、概述本篇文章旨在介绍ESP32芯片,SPI有线以太网芯片DM9051ANX以及ESP IDF等。ESP32 C系列具有高性能、高集成、低功耗和多种接口的特点,可为独立系统或从设备提供 Wi-Fi应用功能。而SPI以太网芯片DM9051ANX体积小,QFN24管脚包装,功耗更低以及周边RBOM成本更省等有优点,将ESP32 C与DM9051ANX作为简易型网关方案,是一个性价比高,並符合行业实际应用的方案捆绑。此篇帖子以ESP IDF最新版V5.4来进行开发与调适。
二、ESP32 C3模块介绍&产品定位在这里说下为什么选择ESP32 C3这样的方案来做行业网关,当初选型ESP32 S3与C3选型时,两者同样支持IEEE802.11b/g/n 2.4G以及Bluetooth 5& Bluetooth mesh,索性自己就做了规格比较:
除了两者规格比较之外,在实际应用上,同學稍微作下功课,就可以知道C3普遍是做无线应用,如果遇到需要有線以太网口的场景,我们其实可以利用SPI、UART等GPIO较少的硬件街口,作為对外通信,在这里我选用在市场上广泛被采用且仅4条线通信的SPI接口與以太网进行通信。这样一来,C3可作无线网关帶网口应用,主要任务是做无线與有線數據之間的传输,很适合各行业应用;但是,如果项目要求C3不仅要做传输数据,还要处理其他应用功能,這種多任务处理就不是C3擅长了。 而S3就不同了,S3在作数据传输时,同时可以处理外设功能,可以有一定程度的响应速度,而且AI应用开发资源丰富。做一个小总结,我们可以这样理解,要多任务任务处理、AI应用功能等,S3比较合适,价格也稍贵些,毕竟规格摆在那儿;如果要做一般应用且单一任务,例如:无线网关带有线网口应用,C3就有性价比了。
三、DM9051ANX介绍DM9051ANX是一个SPI接口以太网芯片,24管脚OFN包装,自带MAC传输层与10/100兆PHY,以SPI接口与主控进行通信,相较于老款,DM9051ANX体积更小,功耗更低、能节省外部周围零件,降低RBOM成本,每个芯片内置独立MAC地址,并有1.8V,2.5V, 3.3V I/O电压可供选择,适用于各种MCU与CPU等各式主控的SPI接口以太网通信需求。
四、开发环境4.1准备工作 1个ESP32 开发板:我手上的开发板是合宙ESP32-C3-xxxx 1个DM9051ANX开发。 1条USB 数据线:Type A 转 Micro-B 1台电脑:Windows微软系统
市面上有开发板是 USB TypeC 接口,请选择合适USB接口的数据线来连接。
4.2.开发版硬件接法 1.) 在模块的硬件部分,依照合宙ESP32 C3 开发版的Pinout接口,连接DM9051ANX开发版對應的SPI接口,简单整理下兩者的硬件接法。
2.) 合宙ESP32 C3开发版Pin Out示意图
合宙ESP32-C3开发版的硬件设计文档,请参考连结网址: https://wiki.luatos.com/chips/esp32c3/hardware.html
3.) DM9051ANX开发版SPI接口Pin Out表
五、ESP-IDF安装,配置5.1使用版本( ESP-IDF v5.4 )ESP-IDF 是 ESP32全系列芯片的官方开发工具,非常好用,当下我这里使用的是:ESP-IDF最新稳定版本 V5.4,相关版本介绍的文档,请参考下面链结。 https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/v5.3.1/esp32/versions.html
5.2 IDF软件安装流程说明(步骤1~6)*步骤1:我们可以到乐鑫 IoT 开发框架 (esp-idf) 的文档中心,去下载ESP-IDF。 https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/stable/
*步骤2:建议同学们选择离线下载版本,避免出现网络传输的问题。 点击离线下载版本,依照当下条件选择合适自己的语言版本。
*步骤3:建议要点选“应用修复” 避免接下来运行时,出现错误。
*步骤4:在安装中途,ESP IDF会出现一个窗口:是否安装USB 转 UART 芯片驱动?
*步骤5:最后,终于完成安装了!慢点,因为我们调试项目时,还需要用串口 ,可以找自已习惯的串口软件,微软也有提供免费的工具。 *步骤6:接下来,我们来进入”串口调试助手”,硬件接口是用到UART接口,而波特率设置为 115200 ,并开启左下角的 “终端模式”,方便我们输入指令
六、编译以太网DM9051ANX例程ESP-IDF 开发工具提供一系列灵活好用的 API,为外部以太网通信以及外部 SPI有线以太网SPI-Ethernet通信模块提供良好支持,更多说明请参考下列链结: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/v5.4/esp32/api-reference/network/esp_eth.html 6.1烧录例程 (步骤1~4)从 ESP-IDF 中,在 examples 目录下的get-started/hello_world 工程开始。我们点击桌面上的ESP-IDF5.4 CMD 或 ESP-IDF 5.4PowerShell ,这儿使用的是后者,相关的工具连接都配置好了,我们不用再手动去配置。然后,我们切换到c:\Espressif\frameworks\esp-idf-v5.4\examples\get-started\hello_world 目录中。
*步骤1:先进行ESP32 C3 配置:idf.pyset-target esp32c3 *步骤2:之后就可以开始编译:idf.py build *步骤3:如果没出现错误,我们就可以用idf.py -p COM3 flash命令烧写, 在这里要注意的是“COM” 要大写, 然后按下Enter回车键。
*步骤4:这时候,我们可以在”串口调试助手”中,看到ESP C3与SPI以太网DM9051ANX模块运行起来, 并且输出 “Hello world!”,那就表示SPI以太网DM9051ANX通信成功。
6.2以太网口功能演示(步骤1~8)当成功通信后,我们来实际演示SPI以太网口DM9051ANX的通信功能,切换到c:\Espressif\frameworks\esp-idf-v5.4\examples\ethernet\basic 目录中。 *步骤1:与之前动作一样,先配置ESP32 C3:idf.py set-target esp32c3 *步骤2:这时,我们对ESP32 C3开启 DM9051 以太网通信功能: idf.pymenuconfig
*步骤3:在ESP-IDF菜单中,选择 “Example EthernetConfiguration” *步骤4:我们在 “SPI Ethernet”菜单中,点选”DM9051Module” *步骤5: 另外还要修改 DHCPS 功能,避免 DHCP 和路由有冲突 关闭 DHCPS 功能 退出时记得储存 *步骤6:开始编idf.py build
*步骤7:完成后,进行烧写idf.py -p COM3 flash
*步骤8:完成后,可以在串口看到系统跑起来,并且取得ip 地址,使用 ping 功能测试,结果正常。
七、Iperf网络性能测试工具实测7.1 相关配置 在这里和之前配置进行都一样,只是测试代码在c:\Espressif\frameworks\esp-idf-v5.4\examples\ethernet\iperf *步骤1:相同的命令流程: idf.py set-target esp32c3 idf.py menuconfig idf.py build idf.py -p COM3 flash 7.2 Iperf命令 在PC端使用 Iperf 软件,我们输入命令为 iperf -u-s , 而在ESP IDF这儿使用串口调试助手软件,接着输入命令 iperf -u -c xxx.xxx.xxx.xxx -t 60 -i3 (相关说明,请参考c:\Espressif\frameworks\esp-idf-v5.4\examples\ethernet\iperf\README.md 文档)
7.3 DM9051ANX网口性能数据 DM9051ANX网口芯片在 100兆全双工模式,得出实测数据为11.63Mbps, 还行!我觉得应该可以更快一些,再重新运行 idf.pymenuconfig,修改 SPI clock speed(Mhz)到 60Mhz,这个SPI clock要依照使用的网线质量去作调整,这样测试下来,我留意到,当SPI Clock超过 60Mhz时,就有些不稳定了。
重新调整SPI clock后,再测试一次!
最后测出DM9051ANX网口性能为 22.12Mbps,这样的网口數據在一般行业的項目应用是足够了!不仅如此,以这样的性能数据,更可以扩大ESP32 C3/C6+DM9051ANX无线网关的应用范围!
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