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Objectivos

Despues de esta sesión Usted debe poder…D ibi l f d d l E hDescribir los fundamentos del Ethernet y el modelo de stack TCP/IPIntegrar una aplicación existente en un Stack TCP/IP de Microchip’s Agregar comandos y control de internet a la nueva aplicación integradap g

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Agenda

Introducción al NetworkingDemo 1 Acceso a Internet EmbebidoDemo 1 –Acceso a Internet Embebido

The Stack TCP/IP de Microchip Demo 2 Diseño de una página webDemo 2 – Diseño de una página web

Implementando Aplicaciones WebEdificando con HTTP2Edificando con HTTP2

Demo 3 – Monitoreando el estado del InternetTransfiriendo con el Método GetTransfiriendo con el Método Get

Demo 4 – Control sobre internetDirectivas para el Diseño del Hardware

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Directivas para el Diseño del Hardware

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Introducción a las Redes

Popularidad del EthernetT l í E h Bá iTopologías Ethernet BásicasIP y MAC AddressesHardware de Microchip Herramientas de desarrolloHerramientas de desarrollo

L b 1 E bl d l R dLab 1: Ensamblando la RedIntroducción a nuestro proyecto

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Opciones de Redes

1394-Fire Wire Eth tEthernet

WiFi (b/g)

USB 2.0

Serial Port Parallel Port

CAN

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1 1 GbGb480 Mb/s480 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s12 Mb/s12 Mb/s1.5 Mb/s1.5 Mb/s1 Mb/s1 Mb/s500 Kb/s500 Kb/s

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Que es Ethernet?

Tecnología de Banda ancha en el enlace de una REDde una RED

1Mbps a 10Gbps+Estandarizada como IEEE 802.3

Muchas revisiones para el cableado y señalización

Basado en FrameMejor esfuerzo

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Porque Ethernet?

Difundido extensamenteOfi i C Edifi i I d t i lOficinas, Casas, Edificios IndustrialesEnorme infraestructura existente

InteroperableEstandars abiertosProtocolos existentes ventajososDesarollos One-sidedAmplio soporte en la comunidad

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Porque Ethernet?

EscalableL t b tLas partes son baratasConfiguración AutomáticaDistancia: hasta 100m por segmento

El Internet!Standards iguales, protocolos igualesAcceso global

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Topología Ethernet Básica

HubRepite todo el tráficoRepite todo el tráficoObsoletos en general

SwitchSwitchTrafico directo al destinatarioComun “in-room”

RouterRutea el tráficoActúa como gateway

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Otras funcionalidades

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Topología Básica Ethernet

“Empezando con las Topologías”M id b lMas parecido a un arbolRouters (sobre la raiz) serve como gateways para el resto del m ndopara el resto del mundo

Exiten otras configuracionesToken ring, multi-drop, etcFrecuentemente obsoleto

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IP y Direcciónes de MAC

Direcciones de MAC A i d l h dAsociadas con el hardwareSeis bytes: 00:04:A3:00:12:34Specificado para Redes IEEE 802.

Ethernet, WiFi, etcS l tili bl d t d l d d l l (LAN)Solo utilizable dentro de la red de ares local (LAN)

Globalmente únicaSolo necesita estar dentro del area localSolo necesita estar dentro del area local

Vendido en bloques por el IEEE

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IP y Direcciones de MAC

Direcciones del protocolo de Internet (IP) A i d ftAsignada por softwareCuatro bytes separados por puntos: 192 168 1 100192.168.1.100

Extendiendo a 48 bits con IPV6Algunas direcciones son de la LANAlgunas direcciones son de la LAN

192.168.*, 10.*, 169.254.*, and 172.16.*detras del firewall y/o routerdetras del firewall y/o router

El resto son globalmente accesiblesuna o muchas usando NAT

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una o muchas usando NATPuede enviar desde el puerto a la dirección local

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IP y direcciones MAC

Encontrar Nodos:C d l b d l h tComenzando con el nombre del host

www.microchip.comMCHPBOARDMCHPBOARD

Resuelve el nombre del Host a la dirección IPDNS para direcciones globalesDNS para direcciones globalesNBNS para direcciones globales

Resuelve la dirección IP a la MACResuelve la dirección IP a la MACUsa Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP)Router o gateway pueden responder

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g y p p

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Soluciones de Hardware de MicrochipMicrochip

ControladoresMAC Ph 10Mb 10/100MbMAC y Phy 10Mbps y 10/100MbpsSPI interconecta al MCU

Integrado con MicrocontroladoresMultiple capacidad de Memoria de Programa FlashPIC18F 8bit, PIC24F 16bit, y PIC32 32bit

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Controladores Ethernet de MicrochipMicrochip

ENC28J60 – En ProducciónSoporte solamente para controlador Ethernet deSoporte solamente para controlador Ethernet de 10MbpsIntegra MAC + PHY + 8kB SRAMInterfacz SPI de 3.3V, 20MHz

ENC624J600 E D llENC624J600 – En DesarolloSoporte solamente para controlador de 10/100Mbps Integra MAC + PHY + 24kB SRAMIntegra MAC + PHY + 24kB SRAMInterfaz SPI de 3.3V, 20Mhz o paralela 8/16 bits Hardware de aceleración de encriptación para SSL

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Hardware de aceleración de encriptación para SSL

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Controlador Ethernet basado en SPI

MCU Ethernet Controller Connector

TX +TX -

RX -RX +

SPI

RX -

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Soluciones IntegradasFamilia de 8bit PIC18F97J60

10 MIPS/40 MHz at 3V10 B T Eth t10 Base-T Ethernet MAC y PHY8 KB B ff D di d8 KB Buffer Dedicado64-128 KB Memoria de Programa FlashPrograma Flash

1k retenciones20 ñ t ió20 años retenciónAuto escritura

64 80 & 100 Pi

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64, 80 & 100 Pins

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Integrado en unIntegrado en un,Simple Chip Microcontrolador

MCU y Controlador Ethernet Conector

TX +

TX -

RX -

RX +

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Herramientas de desarrollo

PICDEMTM.net 2PIC18F97J60PIC18F97J60ENC28J60

Ethernet PICtailTM

PICDEM HPC ExplorerPICDEM HPC ExplorerPICDEM Z

Ethernet PICtail PlusExplorer 16

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p

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Demo 1: Conectividad Ethernet Basica

Metas:C fi Pl d d llConfigure una Placa de desarrollo

Dirección de MACnombre del Host Localnombre del Host Local

Compile y cargue el Stack TCP/IP Upload demo de la pagina webUpload demo de la pagina webTest y confirmación de la conectividad

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Revisión:Cuso acelerado en REDESCuso acelerado en REDES

Topología Básica EthernetH b R t S it hHubs, Routers, Switches

IP y Direcciones de MACMicrochip Hardware

Soporte y partes integradas p y p gHerramientas de desarrollo

PICDEM netTM 2PICDEM.net 2Ethernet PICtailTM Plus

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El Microchip Stack TCP/IP

Sobre el StackEl d l d d l TCP/IPEl modelo de capas del TCP/IPLas capas de un vistazoSeleccionando una aplicación

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Acerca del Stack

Código fuente proporcionadoNi ú t t d li iNingún contrato de licenciasUse MCU PIC® o dsPIC® DSC, de MicrochipDescargas de : www.microchip.com/tcpip

Habitación de ArchivosCódigos fuentes en ‘C’ utilidades para PProyectos ejemplos

Soporte Técnico Standard de Microchip

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Soporte Técnico Standard de Microchip

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Protocolo del TCP/IP de Microchop’s

UDP

DHCP

TCP

SNMP HTTP2 SMTP TFTP

Transport Layer

Application Layer

ICMP

UDP TCP

Internet Layer

Transport Layer

ARP

IP

Network Access Layer

y

Ethernet Physical Layer

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Acerca del Stack

Plataforma cruzadaS t PIC18 PIC24 d PIC PIC32Suporte PIC18, PIC24, dsPIC, PIC32MPLAB® C18, C30, C32, HI-TECH PICC-18

RTOS IndependientesDiseño Modular

Compile solo lo que usted necesitaHigh performanceHigh performance

Completo TCP estado de la maquinaSoporte para conexiones múltiples

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Soporte para conexiones múltiples

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El Modelo de Capas TCP/IP

Protocolo de ComunicacionesCCapas

Cada una maneja una tarea específicaFunciones independientesFuncionalidad compartidaComuniquese solamente con la capa de abajo

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El Modelo de capas TCP/IP

tP

Teln

et

NB

NS

Application

SNTP

DN

S

DH

CP

SNM

P

SMTP

HTT

P

FTP

IP

UDP

ARP

TCPICMP Transport

Addressing

Ethernet MAC (Silicon)

IP ARP Addressing

Physical

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Un vistazo a las capas

Capas fundamentalesManejo de la funcionalidad por el stackManejo de la funcionalidad por el stackInteractivo solo con TCP y/o UDPApenas envíe y recibelos datosApenas envíe y recibelos datos

IP

UDP

ARP

TCPICMP Transporte

Direccionamiento

Ethernet MAC (Silicon)

IP ARP Direccionamiento

Físico

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Un vistazo a las capas

tP

Teln

et

NB

NS

Aplicación

SNTP

DN

S

DH

CP

SNM

P

SMTP

HTT

P

FTP

Capa de Aplicación personaliza aplicaciones empleando estas capasPetición y transmisión de datosResponde a las peticiones entrantes

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Un vistazo a las capasNetBIOS Nombre del servicio

Nombre del Host LocalTiempo del Protocolo en una Red Simple

NBNS

SNTP p pDetermina los tiempos absolutos

Nombre Dominio del ServicioNombre de reolución del Global host

SNTP

DNSNombre de reolución del Global hostDynamic Host Configuración del Protocolo

IP Automático y configuración de REDManejador de Protocolo para RED Simple

DHCP

SNMP Manejador de Protocolo para RED SimpleLigero monitoreo y control

TelnetI t f b j li d d

Telnet

SNMP

Interface bajo linea de comandosProtocolo de Transferencia de Mail SimpleEnvia mensajes e-mail

SMTP

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Protocolo de Transferencia Hyper-TextServidor de WEB y procesa web desde una entrada

HTTP

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Módulos del Stack TCP/IP

Free

Serving Web Pages – Status & Control

Sending EmailsFree Sending Emails

ApplicationHTTP

(3.7K bytes)SMTP

(3.8K bytes)DHCP

(1.9K bytes)DNS

(1.5K bytes)(3 bytes) (3 8 bytes) ( 9 bytes) ( 5 bytes)

TransportTCP

(11.5K bytes)UDP

(2K bytes)

Internet & NetworkInternet & Network Access IP (874 bytes), ARP (896 bytes)

Physical Ethernet – ENC28J60 (3.8K bytes)

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Un vistazo a las capas

Personalizar AplicacionesCli t HTTPCliente HTTPStreaming data / audioSerie al puente EthernetData loggingBootloaderOther Transferencias de datos

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Multitasking Cooperativo

HTTPServer()StackTask()

UserApp()

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pp()

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Revisión:El Stack TCP/IP de MicrochopEl Stack TCP/IP de Microchop

Microchip’s StackProvee el código Fuente sin licenciasProvee el código Fuente sin licenciasMulti-task cooperativo con o sin RTOS

El Modelo de capas TCP/IPEl Modelo de capas TCP/IP funcionalidad común abstractaSelección en una aplicaciónpHTTP web server

HTML BásicoLenguaje Markup Formato Básico de la etiqueta

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Demo 2Internet RadioInternet Radio

Streams MP3 para SHOUTcast serversUsa PIC18F67J60Usa PIC18F67J60Número de parte DVxxxxx

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Implementando Aplicaciones WEB

Cuenta de Dos TransportesAPI C TCPAPIs Comun para TCPEdificando con HTTP2

Descripción del HTTP2Variables DinámicasControl de Internet via GETControl de Internet via POST

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La capa de Aplicación

tP

Teln

et

NB

NS

Aplicacion

SNTP

DN

S

DH

CP

SNM

P

SMTP

HTT

P

FTP

IP

UDP

ARP

TCPICMP Transporte

Direccionamiento

Ethernet MAC (Silicon)

IP ARP Direccionamiento

Física

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Elija a partir entre dos Transportes

UDP

Rápida, No confiable,Transferencia basada en Datagrama

Lenta, Confiable, Transferencia basada en Stream

TCP

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APIs Comunes del TCPSyntax

WORD TCPIsGetReady(hTCP)WORD TCPIsGetReady(hTCP)

WORD TCPIsPutReady(hTCP)

Retorna:bytes preparado o Libre en buffer TCPbytes preparado o Libre en buffer TCP

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APIs Comunes del TCP Syntax

TCPPut(hTCP, data)

TCPPutArray(hTCP, data, len)

TCPPutROMArray(hTCP data len)TCPPutROMArray(hTCP, data, len)

TCPPutString(hTCP, data)

TCPPutROMString(hTCP, data)

Input: dato de entrada para escribir al zócaloInput: dato de entrada para escribir al zócaloReturns: numero de bytes escritos,

o el puntero para el siguiente byte

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o el puntero para el siguiente byte

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APIs Comunes del TCP Syntax

TCPGet(hTCP, data)( , )

TCPGetArray(hTCP, data, len)

Input: puntero para almacenar datos entrantesRetorna: numero de bytes leidosy

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Edificando con HTTP2

Descripción del HTTP2

Variables DinámicasLab 5: Monitoreando InternetLab 5: Monitoreando Internet

Control via InternetControl via InternetLab 6: Control via GET

Control Avanzado de InternetLab 7: Control avanzado via POST

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Lab 7: Control avanzado via POST

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Descripción del HTTP2

Web Server HTTP StandardM lti l iMultiples coneccionesServicios para cualquier tipo de archivo

Características adicionalesContenido DinámicoFormato de entradaAutenticaciónCookiesCaching y Compresión GZIP

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g y p

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Descripción de HTTP2

Archivos del sistema MPFS2 Flash Interna o EEPROM externaFlash Interna o EEPROM externaPC Utilidades estructuran Archivos imagen Analiza HTML y prepara proyectosAnaliza HTML y prepara proyectos

CustomHTTPApp.cCustomHTTPApp.cPersonaliza aplicaciones WEB

HTTPPrint.hPersonaliza el indice del Archivo: Generado

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automáticamente

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Descripción del HTTP2

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Variables dinámicas

Combina el sistema de data dentro de paginas web

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paginas web Presenta paginas completas al browser

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Variables Dinámicas

Indicadas en HTML by nombres entre ~~f óInvoca una función callback

Implementada en CustomHTTPApp.cAl Crear una variable llamada foo:

Inserte ~foo~ en su página web p gImplementa HTTPPrint_foo()

Definition

Función Callback: Una función registrada para manejar un evento d Ll d l id d d l t k

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de un programa. Llammada por las necesidades del stack.

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Variables Dinámicas

Parámetros SoportadosV (3) A (7 25)~myVector(3)~ , ~myArray(7,25)~

HTTPPrint_myVector(WORD)

HTTPPrint_myArray(WORD, WORD)

Guarantía de 16 bytes LibresManeje la salida al escribir masjUse curHTTP.callbackPos

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Demo 3: Monitoreando Internet

Metas:R l t t táti i blReemplace texto estático con variables dinámicasDisspla la información del prod ctoDissplay la información del productoControlar una barra grafica en display

Bonus:Control de coloresusando calses de CSS

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Control en Internet

Acepte entradas a traves de paginas WEBWEB

Manejo de salidasControl de datos del sistema

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Control de datos del sistema

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Componentes en forma Web

Diseño en HTMLC t id d t d ti t fContenido dentro de etiquetas <form>

Consiste de uno o mas camposDenotada por etiquetas <input name=“...”>

Sentenciado como un par nombre/valorSentenciado como un par nombre/valor lights=on&brightness=50

Caracteres no alfan méricos son codificados

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Caracteres no alfanuméricos son codificados en hexadecimal

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Metodos de la forma Web

GETAñ di d t l URL

<form method=“get” ...>

Añadir datos al URLLongitud Limitada a ~100 bytesFacilidad para procesar

POSTDatos enviados como parte de la petición

<form method=“post” ...>

La longitud es ilimitadaMayor dificultad para procesar

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y p p

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El metodo GET

Añadir datos al URL/f h ?li h b i h 50/form.htm?lights=on&brightness=50

Facilidad para procesarTodas las entradas en curHTTP.dataDecodifica Automáticamente

Limitado al buffer disponibleEntrada max ~100 bytesEntrada max ~100 bytes

Dirijido en HTTPExecuteGet()

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El metodo GET

GET /form.htm?lights=on&brightness=50 HTTP/1.1Host: 192.168.1.100...

lights\0on\0brightness\050\0\0

curHTTP.data

HTTP2

HTTPGetArg()

HTTPExecuteGet()

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Locate “lights” parameterControl system lights

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Metodo GET Callback

Datos almacenados en curHTTP.dataL li lLoclizar valores con:HTTPGetArg()

HTTPGetROMArg()

Procesa valores de entradaPerforma las acciones necesariasRetorna:Retorna:HTTP_IO_DONE sobre la finalización HTTP IO WAITING al ser llamado otra vez

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HTTP_IO_WAITING al ser llamado otra vez

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Demo 4: Control via GET

Metas:E ti d l f bEntienda la forma web Analice la entrada para controlar LED

Bonus:Pre-selección corrienteForma en estado ON

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Control de internet avanzado

Necesario para actualizar productos y preciospreciosRequiere mas datos: use el metodo POST

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Disponible como futuro estudio

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Revisión:Edificando con HTTP2Edificando con HTTP2

Variables dinámicasG á i di á iGeneran páginas dinámicasInserta texto o codigo mostrable

Control de Internet via GETMas facilLimitado a 100 bytes

Control Avanzado via POSTSin límites de longitudProcesamiento mas complejo

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Procesamiento mas complejo

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Demo 5: Sistemas de seguridad Multiples Soluciones en la Capa de

A li ióAplicaciónSistema de seguridad usando consolaPlacas Explorer 16 y PICtail™ PlusPlacas Explorer 16 y PICtail Plus

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Pautas para el diseño del Hardware:Componentes externosComponentes externos

Cristal de 25MHz 50ppm J k RJ4Jack RJ45

Módulo Transformador Ethernet Componentes Pasivos

~11 Resistores~10 Capacitores1 Cuenta de Ferrite

Fuente de Alimentación 3.3V 200mA Dirección de MAC única

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Dirección de MAC única

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PICDEM.netTM 2 Circuito

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Circuito idealizado

Isolation Transformer

Termination Common-Mode Choke

Transmitter Receiver

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Consideraciones de diseño

Señal DiferencialCables y routing typicamente 100ΩCables y routing typicamente 100Ω

Lineas de Transmission e Integridad de Señal DVT/I t bilid dDVT/InteroperabilidadRegulada

óTerminación apropiadaLineas de transmisión terminadasfuente de corriente para transmitir por par

La opción Magnética es dependiente de PHY

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Magneticos

Magnéticos integrados son sus AmigosPequeño footprintPequeño footprintSecundario Blindado (conexiones extaernas)Licencia HIPOT para los expertosLicencia HIPOT para los expertos

Tested & Recomendaciones:Bel Stewart: 08B0 1X1T 36 FBel Stewart: 08B0-1X1T-36-FPulse Engineering: JP011821UNL

Porque?Porque?Emparejada a la impedancia del PHYAislación!

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Aislación!

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Routeo

100Ω Diferencial65Ω f i l l d f i~65Ω con referencia al plano de referencia

Desviación desde 100Ω fuerza el modo comúnCada elemento del par debe ser de la misma longitudR t d blRutear como un par, no como dos cables

Evite rutear cerca del borde / otras señalesAcoplamientoCambios de impedancia

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Terminación en modo Diferencial/ComúnDiferencial/Común

V+ V+ V+

Vm

½Rt

ZZoo

½Rt

ZZoo Vm

½Rt

ZZoo

½Rt

V-

½Rt

V-

½Rt

V-

Rt es el equivalente a la combinación de

2 resistores en serie

Si |V+|=|V-|, el nodo Vm es siempre 0V,

con lo caul el medio

Para AC, Fuentes and GND Los voltajes son equiv.t…

but need a bit of helpcon un valor de ½ Rt es una masa eficiente to keep them that way.

Estos circuitos (o variantes) son usualmente usados

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Estos circuitos (o variantes) son usualmente usados para terminar lineas de transmisión Ethernet.

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Ethernet Termination

Each pair must be terminatedT b d d d t bTraces beyond are open-ended stubs

Two resistors per pair (typical)Keep placement symmetrical

Terminations may also provide current y psource for transmit pair

Follow manufacturer’s suggestionsgg

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Revisión:Guía de Diseño de HardwareGuía de Diseño de Hardware

Las líneas de Transmisión Ethernet son parespares

No trate de interconectarMantener la impedancia correctaTerminar los pares apropiadamenteSepa adónde esta fluyendo la corrienteSiga las recomendaciones paraSiga las recomendaciones para seleccionar el componente

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Wrapping UpWrapping Up

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Revisión

Curso acelerado en RedesEl S k TCP/IP d Mi hiEl Stack TCP/IP de Microchip Planificación para AplicacionesImplementando Aplicaciones Web

Edificando con HTTP2Edificando con HTTP2Guia de Diseño de Hardware

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Que es lo próximo

10/100 EthernetSSLSSL

Cliente and ServidorHardware de Aceleración

Other Características del Stack E-mail, UART Bridge, SNMP

BSD StackBSD StackStack epecial PIC32 El Stack de Microchip tendra envoltura

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El Stack de Microchip tendra envoltura

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Buscando AYUDA

TCP/IP Stack APIS b Wi d M ú d I i iSobre su Windows Menú de Inicio

Notas de AplicaciónAN833 (Original Microchip TCP/IP Stack)AN1120 (Ethernet Theory of Operation)

Microchip Forumshttp://forum.microchip.comp p

Consultas directashttp://support microchip com

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http://support.microchip.com

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Herramientas

Stack TCP/IP de Microchiphttp://www microchip com/tcpiphttp://www.microchip.com/tcpip

MPLAB® IDEhttp://www microchip com/mplabhttp://www.microchip.com/mplab

MPLAB C18 / C30 / C32 compilerhttp // microchip com/c18 /c30 /c32http://www.microchip.com/c18, /c30, /c32

Crimson Editorhtt // i dithttp://www.crimsoneditor.com

Wireshark Packet Snifferhtt // i h k

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http://www.wireshark.org

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Muchas GraciasMuchas GraciasTraducido por Andrés Raúl Bruno SaraviaTraducido por Andrés Raúl Bruno Saravia

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Apendice

PCB técnicas de Layout

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Sepa su corriente

DiferencialS ñ l T i ió i fl iSeñal: Terminación, previene refleccionesRUIDO: Previene el interno o por radiación

Común Ruido: Previene el interno o por radiación

Sepa adónde está fluyendo!Siempre una trayectoria de vueltap yLineas diferenciales: Determine exáctamente por donde fluirá la mayoría de la corriente

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p y

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Flujo de la corriente en modo simplesimple

LLOA

D

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Flujo de la corriente diferencial

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Impedancia

Geometría: Calcualdoras Online Ed l d diff ti lEdge coupled differential

Materiales: FR4 y CobreFR4 constante dieléctrica cerca de 4.7 εr

1oz Cobre = 34μm = 1.3mil de grosormasca de soldadura / la pantalla de masa

trenzada tiene poco impactVias limitadas: ella afectan la impedancia

Definition

Microstrip: outer layer traces routed above a reference plane

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Microstrip: outer layer traces routed above a reference planeStripline: inner layer traces routed between reference planes

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Línea de transmisión Diferencial MicrostripDiferencial Microstrip

W WD

Dielectric

T

H

⎞⎛

Plane (width >> 2W+D)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+⋅

+=

TWHZ

r 8.098.5ln

41.187

0 ε( )( )HD

diff eZZ /96.00 48.012 −−⋅=

http://www.icd.com.au/Diff_Calc/diff_index.htmW = trace widthT = trace thicknessH = distance to reference plane D t d t d i

= 10 mils= 1.3 mils (1oz Cu)= 10 mils

7 5 mils Zo = 65.5Ω

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D = trace edge to edge spacingεr = dielectric constant

= 7.5 mils= 4.7 (FR4)

Zo 65.5ΩZdiff = 100.4Ω

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Evite rutas en ángulo recto

ImpedanciaDiscuntinuadaDiscuntinuada

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Terminación

Modo Diferencial

ZZoo RRtt

M d C úIn a properly terminated In a properly terminated transmission line, Rtransmission line, Rtt= Z= ZooModo Común

ZZ RRZZoo RRtt

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Demo 6

Conexión Serie al Puente Ethernet E tEsperar para conectarForwards:

I i Eth t d t t i l tIncoming Ethernet data to serial portIncoming serial data to remote node

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Demo 6

Ethernet

TCP Server TCP Client

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