Raspberry Pi Pico n'a pas de réseau par défaut, mais un support USB Ethernet et Ethernet PHY existe. Le support PHY a été construit autour de la pile lwIP¹⁾, il exploite les capacités PIO, DMA et double cœur du RP2040 pour créer une pile MAC Ethernet dans le logiciel:

• les modules comme le Microchip LAN8720 prennent actuellement en charge PHY Ethernet basés sur RMII.
• le convertisseur Ethernet vers UART Pico-ETH-CH9121, permet la communication réseau Ethernet 10/100M via UART
• les cartes WIZnet Ethernet HAT et WIZnet W5100S-EVB-Pico

Pour compiler micropython, le PC doit utiliser un environnement Linux ou Unix avec :

• CMake (plus que la version 3.12)
• Thonny (qui facilite l'utilisation de micropython)

Si la chaîne d'outils Raspberry Pi Pico est déjà configurée et fonctionne, il faut s'assurer que pico-sdk est à jour, y compris les sous-modules. Si ce n'est pas le cas, il faut d'abord configurer le SDK C/C++.

Le mappage entre le numéro de broche physique RP2040 avec la carte de dérivation LAN8720 basée sur RMII est le suivant:

Ces broches sont la définies dans bibliothèque par défaut et peuvent être modifiées dans le logiciel.

Récupérer le projet pico-rmii-ethernet sur GitHub, ainsi que la pile lwIP.

git clone git@github.com:sandeepmistry/pico-rmii-ethernet.git
cd pico-rmii-ethernet
git submodule update --init

On peut continuer et créer à la fois la bibliothèque et l'exemple d'application.

mkdir build
cd build
cmake ..
make

Si tout se passe bien, on doit avoir un fichier UF2 dans build/examples/httpd appelé pico_rmii_ethernet_httpd.uf2. On peut maintenant charger ce fichier UF2 sur le Pico de la manière habituelle.

Brancher le câble sur le Raspberry Pi hôte, puis appuyer sur le bouton BOOTSEL du Pico et le maintenir enfoncé pendant que l'on branche l'autre extrémité du câble micro USB sur la carte. Relâcher ensuite le bouton une fois la carte branchée.

Un volume de disque appelé RPI-RP2 devrait apparaître sur le bureau. Double-cliquer pour l'ouvrir, puis faire glisser et déposer le fichier UF2. Le Pico exécute maintenant un serveur Web.

Le mappage entre le numéro de broche physique RP2040 avec la carte Pico-ETH-CH9121 est le suivant:

Récupérer les sources du projet  :

sudo apt-get install p7zip-full
cd ~
sudo wget https://www.waveshare.com/w/upload/a/a4/Pico_ETH_CH9121_CODE.7z
7z x Pico_ETH_CH9121_CODE.7z -o./Pico_ETH_CH9121_CODE
cd ~/Pico_ETH_CH9121_CODE
cd Pico/c/build/

continuer et créer à la fois la bibliothèque et l'exemple d'application.

cmake ..
make -j9

Après la construction, copier le fichier .uf2 sur le Pico

Appuyer sur le bouton BOOTSEL de Pico et le maintenir enfoncé, connecter le pico au Pi par câble micro USB, puis relâcher le bouton. Lorsque le disque portable RPI-RP2 est reconnu, copier le fichier uf2 sur le disque portable.

cp main.uf2 /media/pi/RPI-RP2/

Brancher le Pico sur Ethernet et également via USB sur l'hôte. En plus d'alimenter le Pico, on peut voir des informations de débogage via USB Serial. Ouvrir une fenêtre de terminal et démarrer minicom.

minicom -D /dev/ttyACM0

Si le routeur distribue des adresses IP, on devrait voir quelque chose comme ceci dans la fenêtre minicom, montrant que le Pico a récupéré une adresse IP en utilisant DHCP :

pico rmii ethernet - httpd                              
netif status changed 0.0.0.0                            
netif link status changed up                            
netif status changed 192.168.1.110

Si on ouvre une fenêtre de navigateur et tape l'adresse IP que le routeur a attribuée au Pico dans la barre d'adresse, si tout se passe bien, on devrait voir la page d'index lwIP par défaut.

Ethernet-HAT a la même disposition et le même espacement des broches que le Raspberry Pi Pico. Les W5100S et RJ45 sont intégrés, Ethernet peut être utilisé en se branchant sur le Raspberry pi pico. Une chose à noter lors de l'utilisation de HAT est de regarder attentivement la direction et de la brancher. Il y a une forme USB marquée, et cette direction et la direction USB de Pico doivent être les mêmes.

Dans la carte W5100S-EVB-Pico, les broches GPIO sont connectées de la même manière que la carte Raspberry Pi Pico. Si Pico utilise Ethernet, les broches PIO16, GPIO17, GPIO18, GPIO19, GPIO20 et GPIO21 ne peuvent pas être utilisées. C'est une broche utilisée à l'intérieur de la carte RP2040.

Cloner les bibliothèques Ethernet avec la commande Git suivante.

make -rf RP2040
cd /RP2040
git clone https://github.com/Wiznet/RP2040-HAT-MicroPython.git

Appliquer manuellement les correctifs téléchargés avec la commande Git dans chaque répertoire de bibliothèque.

• 0001-Added-WIZnet-Chip-library.patch : Ethernet (puce WIZnet)
• 0002-Added-AXTLSlibrary.patch : SSL/TLS (AXTLS)

cd /RP2040/RP2040-HAT-MicroPython
cmake CMakeLists.txt

Editer le ficheir Makefile pour vérifier que le patch c'est bien déroulé:

  cd libraries/ports/rp2
  vi Makefile

si un échec se produit pendant le patch ,on ne devrait pas voir le code ci-dessous dans le Makefile.

  MICROPY_PY_WIZNET5K ?= 5105 
  //and
  CMAKE_ARGS += -DMICROPY_PY_WIZNET5K=$(MICROPY_PY_WIZNET5K)

Pour le w5100s et rp2040, utiliser le code ci-dessous.

make

Pour le w5500 et le rp2040, utiliser le code ci-dessous.

make MICROPY_PY_WIZNET5K=5500

Brancher le Raspberry Pi Pico en maintenant le bouton BOOTSEL enfoncé.

Le lecteur s'appellera RPI-RP2 sur toutes les cartes RP2040. Télécharger et placer le fichier UF2 (firmware.uf2) dans Pico.

Il est facile de changer les pages Web servies par Pico. On peut trouver le “système de fichiers” avec les pages lwIP par défaut dans l'application HTTP dans le sous-module lwIP Git.

cd pico-rmii-ethernet/lib/lwip/src/apps/http/fs
ls 
404.html   img/        index.html

Il faut modifier le fichier index.html in situ ici avec un éditeur préféré. Ensuite, il faut déplacer le répertoire du système de fichiers en place, puis on peut le reconditionner à l'aide du script makefsdata associé.

cd ..
mv fs makefsdata 
cd makefsdata
perl makefsdata

L'exécution de ce script créera un fichier fsdata.c dans le répertoire courant. Il faut déplacer ce fichier vers le répertoire parent, puis reconstruire le fichier UF2.

mv fsdata.c ..
cd ../../../../../..
rm -rf build
mkdir build
cd build
cmake ..
make

Si tout se passe bien, on devrait avoir un nouveau fichier UF2 dans build/examples/httpd appelé pico_rmii_ethernet_httpd.uf2 que l'on peut à nouveau chargersur le Pico comme avant.

Au redémarrage, attendre que le Pico récupère à nouveau une adresse IP, puis, en ouvrir à nouveau une fenêtre de navigateur et en taper l'adresse IP attribuée à votre Pico dans la barre d'adresse, on doit maintenant voir une page Web mise à jour.

On peut revenir en arrière et modifier la page servie à partir du Pico et créer un site entier. Il faut reconstruire le fichier fsdata.c à chaque fois avant de reconstruire votre UF2.

Cette section présente quelques paramètres qui peuvent être utilisées dans les codes C.

• Types de données:

#define UCHAR caractère non signé
#define UBYTE uint8_t
#define UWORD uint16_t
#define UDOUBLE uint32_t

• Initialisation du module :

void CH9121_init(void)；

• Paramètres de configuration des modules

UCHAR CH9121_Mode //Mode
UCHAR CH9121_LOCAL_IP[4] //IP de l'appareil
UCHAR CH9121_GATEWAY[4] //Passerelle
UCHAR CH9121_SUBNET_MASK[4] //Masque de sous-réseau
UCHAR CH9121_TARGET_IP[4] //IP cible
UWORD CH9121_PORT1 //Port de l'appareil
UWORD CH9121_TARGET_PORT //Port cible
UDOUBLE CH9121_BAUD_RATE // débit en bauds de la série

• fonctions pour configurer le module avec des commandes série

void CH9121_TX_4_bytes(UCHAR data, int command);  //Peut être utilisé pour configurer le mode, le port aléatoire, déconnecter le réseau, effacer le tampon, DHCP, UART2
void CH9121_TX_5_bytes(UWORD data, int command);//Peut être utilisé pour définir le port de série
void CH9121_TX_7_bytes(UCHAR data[], int command);//Peut être utilisé pour définir l'IP, le masque de sous-réseau, la passerelle.
void CH9121_TX_BAUD (données UDOUBLE, int command); // Peut être utilisé pour définir le débit en bauds de Serial.
void CH9121_Eed() ); // Peut être utilisé pour enregistrer le réglage dans l'EEPROM, activer le réglage, réinitialiser le module, quitter le mode de réglage

Des exemples Ethernet sont disponibles dans le répertoire 'RP2040-HAT-MicroPython/examples/'. Pour certains d'entre eux, des bibliothèques de fonction doivent être ajoutées:

• umqttsimple un simple client MQTT (protocole de messagerie publish-subscribe basé sur le protocole TCP/IP) pour MicroPython: https://github.com/micropython/micropython-lib/blob/master/micropython/umqtt.simple/umqtt/simple.py
• urequest un module python permettant d'utiliser le protocole http de façon ultra simple: https://github.com/micropython/micropython-lib/blob/master/python-ecosys/urequests/urequests.py

w5x00_Ping_Test.py permet de vérifier que le réseau est connecté normalement et les données sont envoyées les unes aux autres.

Copier le contenu dans code.py sur votre RPi Pico et exécuter.

Pour tester l'exemple Loopback, des réglages mineurs doivent être effectués dans le code Loopback/W5x00_Loopback.py

Configurer SPI et réinitialiser la broche.

spi=SPI(0,2_000_000, mosi=Pin(19),miso=Pin(16),sck=Pin(18))

nic = network.WIZNET5K(spi,Pin(17),Pin(20)) #spi,cs,reset pin
nic.ifconfig(('192.168.1.20','255.255.255.0','192.168.1.1','8.8.8.8'))
while not nic.isconnected():
    time.sleep(1)
    print(nic.regs())

Pour faire fonctionner la loopback en tant que serveur.

def server_loop(): 
    s = socket()
    s.bind(('192.168.1.20', 5000)) #Source IP Address
    s.listen(5)
            
    conn, addr = s.accept()
    print("Connect to:", conn, "address:", addr) 
    print("Loopback server Open!")
    while True:
        data = conn.recv(2048)
        print(data.decode('utf-8'))
        if data != 'NULL':
            conn.send(data)

Pour faire fonctionner la loopback en tant que client:

def client_loop():
    s = socket()
    s.connect(('192.168.1.11', 5000)) #Destination IP Address
    
    print("Loopback client Connect!")
    while True:
        data = s.recv(2048)
        print(data.decode('utf-8'))
        if data != 'NULL' :
            s.send(data)

Télécharger le frichier et exécuter:

• Mode serveur de bouclage
  • Le bouclage est exécuté et le serveur attend dans l'état d'écoute.
  • Ouvrir le programme Hercules pour définir [Adresse IP] et [Numéro de PORT] et pour se connecter au serveur.
• Mode client de bouclage
  • Ouvrer le serveur dans le programme Hercules. Entrer le numéro de port et appuyer sur Écouter, le serveur s'ouvrira.
  • Lorsque la fonction Client est extraite de la source de bouclage et exécutée, elle se connecte normalement au serveur.
  • On peut voir qu'il est connecté depuis le serveur Hercules [Client Connect status].

Pour tester l'exemple DHCP, des réglages mineurs doivent être effectués dans le code DHCP/dhcp.py

import network
from machine import Pin,SPI

spi=SPI(0,2_000_000, mosi=Pin(19),miso=Pin(16),sck=Pin(18))
nic = network.WIZNET5K(spi,Pin(17),Pin(20))

# If you use the Dynamic IP(DHCP), you must use the "nic.active(True)".
# If you use the Static IP, you must use the "nic.ifconfig("IP","subnet","Gateway","DNS")".
    # nic.ifconfig(('192.168.100.13','255.255.255.0','192.168.100.1','8.8.8.8'))
nic.active(True) 

import network
import usocket
from machine import Pin,SPI
import upip
import time

spi=SPI(0,2_000_000, mosi=Pin(19),miso=Pin(16),sck=Pin(18))
nic = network.WIZNET5K(spi,Pin(17),Pin(20))
nic.active(True)
time.sleep(0.1)
upip.install("micropython-urequests")

Pour tester l'exemple Webserver, des réglages mineurs doivent être effectués dans le code HTTP/HTTP_Server/HTTP_Server.py

Configurer SPI et réinitialiser la broche.

spi=SPI(0,2_000_000, mosi=Pin(19),miso=Pin(16),sck=Pin(18))

nic = network.WIZNET5K(spi,Pin(17),Pin(20)) #spi,cs,reset pin
nic.ifconfig(('192.168.1.20','255.255.255.0','192.168.1.1','8.8.8.8'))
while not nic.isconnected():
    time.sleep(1)
    print(nic.regs())

Requête HTML

html = """
    <!DOCTYPE html>
    <html lang="en">
    <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Raspberry Pi Pico Web server - WIZnet W5100S</title>
    </head>
    <body>
    <div align="center">
    <H1>Raspberry Pi Pico Web server & WIZnet Ethernet HAT</H1>
    <h2>Control LED</h2>
    PICO LED state: <strong>""" + led_state + """</strong>
    <p><a href="/?led=on"><button class="button">ON</button></a><br>
    </p>
    <p><a href="/?led=off"><button class="button button2">OFF</button></a><br>
    </p>
    </div>
    </body>
    </html>
    """

Exécutez Pico pour ouvrir le serveur Web.

while True:
        conn, addr = s.accept()
        print('Connect from %s' % str(addr))
        request = conn.recv(1024)
        request = str(request)
        #print('Content = %s' % request)
        led_on = request.find('/?led=on')
        led_off = request.find('/?led=off')
        if led_on == 6:
            print("LED ON")
            led.value(1)
        if led_off == 6:
            print("LED OFF")
            led.value(0)
        response = web_page()
        conn.send('HTTP/1.1 200 OK\n')
        conn.send('Connection: close\n\n')
        conn.send(response)
        conn.close()

Télécharger et exécuter.

Pour tester l'exemple Webclient, des réglages mineurs doivent être effectués dans le code HTTP/HTTP_Client/HTTP_Client.py:

Configurer SPI et réinitialiser la broche.

spi=SPI(0,2_000_000, mosi=Pin(19),miso=Pin(16),sck=Pin(18))

nic = network.WIZNET5K(spi,Pin(17),Pin(20)) #spi,cs,reset pin
nic.ifconfig(('192.168.1.20','255.255.255.0','192.168.1.1','8.8.8.8'))
while not nic.isconnected():
    time.sleep(1)
    print(nic.regs())

Requête HTML.

def request():
    #get
    r = urequest.get("http://httpbin.org/get")
    r.raise_for_status()
    print(r.status_code)
    print(r.text)
    
    #post
    r = urequest.post("http://httpbin.org/post", json={'Hello': 'WIZnet'})
    print(r.json())

Télécharger et exécuter

Accéder à l'adresse du serveur. Après cela, il accède au serveur dans chaque URL et imprime le contenu.

Pour tester l'exemple publish, des réglages mineurs doivent être effectués dans le code MQTT/Publish/MQTT_pub.py

Configurer SPI et réinitialiser la broche.

spi=SPI(0,2_000_000, mosi=Pin(19),miso=Pin(16),sck=Pin(18))

nic = network.WIZNET5K(spi,Pin(17),Pin(20)) #spi,cs,reset pin
nic.ifconfig(('192.168.1.20','255.255.255.0','192.168.1.1','8.8.8.8'))
while not nic.isconnected():
    time.sleep(1)
    print(nic.regs())

Dans la configuration MQTT, l'adresse IP du courtier est l'adresse IP du bureau.

#mqtt config
mqtt_server = '192.168.1.11'
client_id = 'wiz'
topic_pub = b'hello'
topic_msg = b'Hello Pico'

last_message = 0
message_interval = 5
counter = 0

def mqtt_connect():
    client = MQTTClient(client_id, mqtt_server, keepalive=60)
    client.connect()
    print('Connected to %s MQTT Broker'%(mqtt_server))
    return client

utiliser MQTT Publish.

#MQTT Publish
def main():
    w5x00_init()
    try:
        client = mqtt_connect()
    except OSError as e:
        reconnect()
    
    while True:
        client.publish(topic_pub, topic_msg)
        time.sleep(3)
        
    client.disconnect()

Télécharger et exécuter

Créer un courtier à l'aide de moustique en exécutant la commande suivante. Si le courtier est créé normalement, l'adresse IP du courtier est l'adresse IP actuelle de l'ordinateur hôte, et le port est 1883 par défaut.

mosquitto -c mosquitto.conf -p 1883 -v

Pour tester l'exemple publish, des réglages mineurs doivent être effectués dans le code MQTT/Publish/MQTT_pub.py

Configurer SPI et réinitialiser la broche.

spi=SPI(0,2_000_000, mosi=Pin(19),miso=Pin(16),sck=Pin(18))

nic = network.WIZNET5K(spi,Pin(17),Pin(20)) #spi,cs,reset pin
nic.ifconfig(('192.168.1.20','255.255.255.0','192.168.1.1','8.8.8.8'))
while not nic.isconnected():
    time.sleep(1)
    print(nic.regs())

Dans la configuration MQTT, l'adresse IP du courtier est l'adresse IP de l'hôte.

#mqtt config
mqtt_server = '192.168.1.11'
client_id = 'wiz'
topic_sub = b'hello'

last_message = 0
message_interval = 5
counter = 0

#MQTT connect
def mqtt_connect():
    client = MQTTClient(client_id, mqtt_server, keepalive=60)
    client.set_callback(sub_cb)
    client.connect()
    print('Connected to %s MQTT Broker'%(mqtt_server))
    return client

Pour utiliser MQTT subscribe.

#subscribe
def main():
    w5x00_init()
    try: 
        client = mqtt_connect()
    except OSError as e:
        reconnect()

    while True:
        client.subscribe(topic_sub)
        time.sleep(1)

    client.disconnect()

Télécharger et exécuter

Créer un courtier à l'aide de moustique en exécutant la commande suivante. Si le courtier est créé normalement, l'adresse IP du courtier est l'adresse IP actuelle de l'hôte, et le port est 1883 par défaut.

mosquitto -c mosquitto.conf -p 1883 -v