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XIAO W5500 Ethernet Adapter 入门指南

介绍​

这是一款紧凑型 PoE 开发板,搭载 XIAO ESP32S3 Plus,集成隔离 PoE 模块和基于 TPS563201 的电源转换,为微控制器提供干净稳定的 5V 供电。非常适合物联网项目、智能家居设备和工业自动化场景——在这些应用中,可靠的以太网连接与低功耗无线处理的多功能组合,可以简化安装并提升系统性能。

特性​

  • 高性能微控制器:基于 XIAO ESP32S3 Plus 平台打造,本开发板提供强大的处理能力和高效的无线连接,非常适合复杂的物联网和嵌入式应用。

  • 集成隔离 PoE 与电源转换:配备高可靠性的 PoE 模块并带有隔离功能,开发板可安全接收 12V 以太网供电输入。高效率的 TPS563201 降压转换器随后将 12V 降至稳定的 5V 电源轨,为 XIAO ESP32S3 Plus 提供最佳供电。

  • 可靠的以太网连接:板载 W5500 以太网芯片和标准 RJ45 接口,确保稳定的有线网络接入,实现无缝的数据传输和远程管理。

  • 多样化 I/O 选项:采用双面 I/O 输出设计,便于扩展功能并连接多种传感器和外设,从而根据需求精确定制你的应用。

  • 紧凑且即插即用的设计:在小巧的尺寸中集成 PoE、隔离电路和以太网连接,使该开发板简化原型制作,并能高效部署于智能家居、工业自动化或网络设备等项目中。

规格参数​

参数描述
MCUXIAO ESP32-S3 Plus
天线2.4GHz 棒状天线(2.81dBi)
USB Type-C输入电压(Type-C):5V
PoE 芯片MQ7813T120
PoE 电源PoE IEEE802.3af
输出电流:12V/1.1A
高效率 86%(输入 48V,负载 12V@1.1A)
以太网芯片WIZnet W5500
以太网接口RJ45
10 或 100Mbps 以太网
TCP/IP 协议TCP, UDP, ICMP, IPv4, ARP, IGMP, PPPoE
LED 指示灯电源 x 1
用户 x 1
按键复位
I/O 接口
产品尺寸83 x 118 x 26 mm
产品重量75g
外壳白色 3D 打印

硬件概览​

下图展示了 XIAO W5500 Ethernet Adapter 的外部设计。你可以看到其紧凑的外形尺寸、以太网端口,以及用于连接 XIAO 系列微控制器的接口。这样的设计便于在对空间和可靠性要求较高的各类项目中进行集成。

入门指南​

接线说明​

将 XIAO W5500 Ethernet Adapter 连接到网络,推荐以下两种方式:

  1. 使用支持 PoE 的交换机或路由器:
    • 使用标准 RJ45 以太网线将设备直接连接到支持 PoE 的交换机或路由器。此连接方式可以通过同一根网线同时传输数据和电源,因此你无需为 XIAO 板单独供电。
  1. 使用标准以太网线:

    • 如果你使用的是普通以太网线(不带 PoE),请将一端连接到你的网络,另一端连接到 XIAO W5500 Ethernet Adapter。在这种情况下,你还必须通过 USB-C 接口为 XIAO 板提供稳定的 5V 供电,因为以太网线只会提供数据连接。

提示: 请确保你的以太网线长度足够且状态良好,以保证通信可靠。

复位按键​

XIAO W5500 Ethernet Adapter 配备了一个复位按键。如果设备上的程序未按预期运行,或者你需要重启系统,只需按下一次复位按键。设备将会重新启动并重新初始化程序,有助于从异常状态或错误中恢复。

ESP32 Arduino Ethernet 库​

XIAO W5500 Ethernet Adapter 使用 ESP32 Arduino Ethernet 库来实现网络连接。该库提供了一组 API 和示例,用于管理以太网连接、处理事件,以及在基于 ESP32 的开发板上构建网络应用。

有关更多详细信息、高级用法以及最新更新,请参考乐鑫官方文档:ESP32 Arduino Ethernet Library Documentation

XIAO 示例​

在你安装好所需库并了解基本功能之后,我们来一起体验一些适用于 XIAO W5500 Ethernet Adapter 的实用示例。这些演示将帮助你快速上手,并展示如何将代码适配到你自己的项目中。

步骤 1. 启动 Arduino 应用程序。


步骤 2. 选择你的开发板型号并将其添加到 Arduino IDE 中。

  • 若要在后续示例中使用 Seeed Studio XIAO ESP32-S3 Plus,请参考 本教程 完成添加。

步骤 3. 所需材料

要完成以下示例,你需要准备下面列出的硬件。除了 XIAO W5500 Ethernet Adapter 外,请确保你有一根长度适合你实际布置的以太网线。你可以使用支持以太网供电(PoE)的网线,也可以使用标准以太网线。如果使用标准以太网线(不带 PoE),请确保通过稳定的 5V 电源单独为 XIAO 板供电。

XIAO W5500 Ethernet Adapter

示例 1:以太网事件日志​

目的: 本示例会将以太网事件记录到串口控制台,包括 MAC 地址和当前 IP 地址(由 DHCP 分配)。它演示了如何初始化 W5500 以太网接口并监控其状态。

典型应用场景: 可将此示例作为起点,用于验证你的硬件连接和网络连通性。它对于调试,以及在需要监控以太网状态或记录网络事件的项目中非常有用。

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

static bool eth_connected = false;

#ifndef ETH_PHY_CS
#define ETH_PHY_TYPE ETH_PHY_W5500
#define ETH_PHY_ADDR 1
#define ETH_PHY_CS D1
#define ETH_PHY_IRQ -1
#define ETH_PHY_RST -1
#endif

// SPI pins
#define ETH_SPI_SCK D8
#define ETH_SPI_MISO D9
#define ETH_SPI_MOSI D10


// React to Ethernet events:
void onEvent(arduino_event_id_t event, arduino_event_info_t info)
{
switch (event) {

case ARDUINO_EVENT_ETH_START:
// This will happen during setup, when the Ethernet service starts
Serial.println("ETH Started");
//set eth hostname here
ETH.setHostname("esp32-ethernet");
break;

case ARDUINO_EVENT_ETH_CONNECTED:
// This will happen when the Ethernet cable is plugged
Serial.println("ETH Connected");
break;

case ARDUINO_EVENT_ETH_GOT_IP:
// This will happen when we obtain an IP address through DHCP:
Serial.print("Got an IP Address for 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;

// Uncomment to automatically make a test connection to a server:
// testClient( "192.168.0.1", 80 );

break;

case ARDUINO_EVENT_ETH_DISCONNECTED:
// This will happen when the Ethernet cable is unplugged
Serial.println("ETH Disconnected");
eth_connected = false;
break;

case ARDUINO_EVENT_ETH_STOP:
// This will happen when the ETH interface is stopped but this never happens
Serial.println("ETH Stopped");
eth_connected = false;
break;

default:
break;
}
}

// Try to read something from a webserver:
void testClient(const char * host, uint16_t port)
{
Serial.print("\nConnecting to ");
Serial.print(host);
Serial.print(":");
Serial.println(port);

NetworkClient 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();
}

// Initializing everything at start up / after reset:
void setup()
{
// Wait for the hardware to initialize:
delay(500);

// This sketch will log some information to the serial console:
Serial.begin(115200); // Assuming computer will be connected to serial port at 115200 bauds
Serial.println("Setup...");

Serial.println("Registering event handler for ETH events...");
Network.onEvent(onEvent);

// Starth Ethernet (this does NOT start WiFi at the same time)
Serial.println("Starting ETH interface...");
SPI.begin(ETH_SPI_SCK, ETH_SPI_MISO, ETH_SPI_MOSI);
ETH.begin(ETH_PHY_TYPE, ETH_PHY_ADDR, ETH_PHY_CS, ETH_PHY_IRQ, ETH_PHY_RST, SPI);

Serial.println("Waiting for Ethernet connection");
while (!eth_connected) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
}

void loop()
{
if (eth_connected) {
testClient("baidu.com", 80);
}
delay(20000);
}

在 115200 波特率下打开串口监视器以查看以太网事件和 IP 信息。代码将每隔 20 秒尝试连接一次 "baidu.com" 作为连通性测试。

自定义:

  • 将 testClient("baidu.com", 80); 中的测试服务器更改为你自己的服务器或本地网络设备。
  • 使用事件处理程序在网络事件发生时触发自定义操作。

示例 2:简单以太网 Web 服务器​

目的: 此示例在 XIAO ESP32-S3 上使用 W5500 以太网适配器搭建一个基础的 HTTP Web 服务器。它会响应根 URL 的请求,并为未知路由提供一个简单的 404 处理程序。

典型使用场景: 非常适合需要通过有线以太网连接,直接从设备提供网页或 REST API 的 IoT 项目。

#include <ETH.h>
#include <WebServer.h>
#include <ESPmDNS.h>


#ifndef ETH_PHY_CS
#define ETH_PHY_TYPE ETH_PHY_W5500
#define ETH_PHY_ADDR 1
#define ETH_PHY_CS D1
#define ETH_PHY_IRQ -1
#define ETH_PHY_RST -1
#endif

// SPI pins
#define ETH_SPI_SCK D8
#define ETH_SPI_MISO D9
#define ETH_SPI_MOSI D10

static bool eth_connected = false;
WebServer server(80);

// ESP32-POE doesn't have an onboard LED so if you want to use a LED you have to attach one to the extended pins on either UEXT or one of the 10 pin extentions.
// in this example the default value is 13 which is UEXT pin 6, or Extention 2 pin 1. If you want to attach the LED to another pin you need to change this value accordingly.
const int led_pin = D0;

// Web Server: handle a request to / (root of the server)
void handleRoot() {
digitalWrite(led_pin, 1);
server.send(200, "text/plain", "hello from esp32!");
delay(100); // Wait x ms so we have time to see the Led blinking
digitalWrite(led_pin, 0);
}

// Web Server: handle a request to an unknown URI (unknown "File")
void handleNotFound() {
digitalWrite(led_pin, 1);
String message = "File Not Found\n\n";
message += "URI: ";
message += server.uri();
message += "\nMethod: ";
message += (server.method() == HTTP_GET) ? "GET" : "POST";
message += "\nArguments: ";
message += server.args();
message += "\n";
for (uint8_t i = 0; i < server.args(); i++) {
message += " " + server.argName(i) + ": " + server.arg(i) + "\n";
}
server.send(404, "text/plain", message);
// digitalWrite(led_pin, 0); // If this is commented out, the LED will stay on in case of 404 error
}

// Handle Ethernet Events:
void onEvent(arduino_event_id_t event, arduino_event_info_t info)
{
switch (event) {

case ARDUINO_EVENT_ETH_START:
// This will happen during setup, when the Ethernet service starts
Serial.println("ETH Started");
//set eth hostname here
ETH.setHostname("esp32-ethernet");
break;

case ARDUINO_EVENT_ETH_CONNECTED:
// This will happen when the Ethernet cable is plugged
Serial.println("ETH Connected");
break;

case ARDUINO_EVENT_ETH_GOT_IP:
// This will happen when we obtain an IP address through DHCP:
Serial.print("Got an IP Address for 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;

// Uncomment to automatically make a test connection to a server:
// testClient( "192.168.0.1", 80 );

break;

case ARDUINO_EVENT_ETH_DISCONNECTED:
// This will happen when the Ethernet cable is unplugged
Serial.println("ETH Disconnected");
eth_connected = false;
break;

case ARDUINO_EVENT_ETH_STOP:
// This will happen when the ETH interface is stopped but this never happens
Serial.println("ETH Stopped");
eth_connected = false;
break;

default:
break;
}
}

// Try to read something from a webserver:
void testClient(const char * host, uint16_t port)
{
Serial.print("\nConnecting to ");
Serial.print(host);
Serial.print(":");
Serial.println(port);

NetworkClient 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();
}

// Initializing everything at start up / after reset:
void setup()
{
// Wait for the hardware to initialize:
delay(500);

// This sketch will log some information to the serial console:


Serial.begin(115200); // Assuming computer will be connected to serial port at 115200 bauds
Serial.print("Setup...");


Serial.print("Registering event handler for ETH events...");
Network.onEvent(onEvent);

// Starth Ethernet (this does NOT start WiFi at the same time)
Serial.print("Starting ETH interface...");
SPI.begin(ETH_SPI_SCK, ETH_SPI_MISO, ETH_SPI_MOSI, ETH_PHY_CS);
ETH.begin(ETH_PHY_TYPE, ETH_PHY_ADDR, ETH_PHY_CS, ETH_PHY_IRQ, ETH_PHY_RST, SPI);


// multicast DNS (mDNS) allows to resolve hostnames to IP addresses without a DNS server
if (MDNS.begin("esp32")) { // using mDNS name "esp32"
Serial.println("MDNS responder started");
}

// Web Server handlers:
// Handle a request to / (root of the server)
server.on("/", handleRoot);
// Minimalistic handling of another URI (LED will not flash on this one):
server.on("/inline", []() {
server.send(200, "text/plain", "this works as well");
});
// Handle all other URIs:
server.onNotFound(handleNotFound);

server.begin();
Serial.println("HTTP server started");

pinMode( led_pin, OUTPUT); // Initialize the LED pin as a digital output (on/off)
}

void loop ()
{
server.handleClient();
delay(2);//allow the cpu to switch to other tasks
}

当设备获取到 IP 地址(会显示在串口监视器中)后,打开浏览器并访问 http://<your_device_ip>/。根端点会返回 "hello from esp32!" 并闪烁一个 LED。尝试访问 /inline 或其他任意路径以查看不同的响应。

自定义:

  • 使用 server.on("/yourpath", handlerFunction); 添加更多端点。
  • 将传感器读数或设备控制集成到你的 Web 服务器响应中。

示例 3:以太网摄像头流媒体服务器​

提醒: 此示例需要 XIAO ESP32-S3 Sense 开发板上的摄像头模块。XIAO W5500 以太网适配器本身不包含摄像头,并且摄像头插座目前不单独销售。如果你之前购买过 XIAO ESP32-S3 Sense 开发板,可以在本示例中使用其摄像头。为了获得更整洁的安装效果,请参考 Resources 部分,其中提供了一个带摄像头孔、与本套装兼容的可 3D 打印外壳。

目的: 这个高级示例将 XIAO ESP32-S3 摄像头模块与 W5500 以太网适配器结合起来,通过以太网传输摄像头图像流。它演示了如何初始化摄像头、配置以太网接口,并启动用于视频流的 Web 服务器。

典型使用场景: 非常适合监控、远程监测或任何需要通过可靠有线连接进行实时图像传输的项目。

tip

以下程序仅适用于 .ino 文件,编译该程序需要一些头文件。你可以通过下方链接获取该项目的完整源代码。


#include "esp_camera.h"
#include <ETH.h>
#include <WiFi.h> // For event handling

// Define the camera model being used
#define CAMERA_MODEL_XIAO_ESP32S3 // Has PSRAM

// Include camera pin definitions
#include "camera_pins.h"

#define USE_TWO_ETH_PORTS 0

// Ethernet PHY and SPI pin definitions (adjust according to your hardware)
#ifndef ETH_PHY_CS
#define ETH_PHY_TYPE ETH_PHY_W5500
#define ETH_PHY_ADDR 1
#define ETH_PHY_CS D1
#define ETH_PHY_IRQ -1
#define ETH_PHY_RST -1
#endif

#define ETH_SPI_SCK D8
#define ETH_SPI_MISO D9
#define ETH_SPI_MOSI D10

// Global variable to track Ethernet connection status
static bool eth_connected = false;

// Function declarations
void startCameraServer();
void setupLedFlash(int pin);
void onEvent(arduino_event_id_t event, arduino_event_info_t info);

void setup() {
Serial.begin(115200);
delay(2000);
// Register Ethernet event handler
Network.onEvent(onEvent);

// Initialize SPI and Ethernet
SPI.begin(ETH_SPI_SCK, ETH_SPI_MISO, ETH_SPI_MOSI, ETH_PHY_CS);
ETH.begin(ETH_PHY_TYPE, ETH_PHY_ADDR, ETH_PHY_CS, ETH_PHY_IRQ, ETH_PHY_RST, SPI);

// Wait for Ethernet connection
Serial.print("Waiting for Ethernet connection");
while (!eth_connected) {
delay(500);
Serial.print(".");
}

Serial.println("");
Serial.println("Ethernet connected");

Serial.setDebugOutput(true);
Serial.println();

// Camera configuration structure
camera_config_t config;
config.ledc_channel = LEDC_CHANNEL_0;
config.ledc_timer = LEDC_TIMER_0;
config.pin_d0 = Y2_GPIO_NUM;
config.pin_d1 = Y3_GPIO_NUM;
config.pin_d2 = Y4_GPIO_NUM;
config.pin_d3 = Y5_GPIO_NUM;
config.pin_d4 = Y6_GPIO_NUM;
config.pin_d5 = Y7_GPIO_NUM;
config.pin_d6 = Y8_GPIO_NUM;
config.pin_d7 = Y9_GPIO_NUM;
config.pin_xclk = XCLK_GPIO_NUM;
config.pin_pclk = PCLK_GPIO_NUM;
config.pin_vsync = VSYNC_GPIO_NUM;
config.pin_href = HREF_GPIO_NUM;
config.pin_sccb_sda = SIOD_GPIO_NUM;
config.pin_sccb_scl = SIOC_GPIO_NUM;
config.pin_pwdn = PWDN_GPIO_NUM;
config.pin_reset = RESET_GPIO_NUM;
config.xclk_freq_hz = 20000000;
config.frame_size = FRAMESIZE_UXGA;
config.pixel_format = PIXFORMAT_JPEG; // Use JPEG for streaming
config.grab_mode = CAMERA_GRAB_WHEN_EMPTY;
config.fb_location = CAMERA_FB_IN_PSRAM;
config.jpeg_quality = 12;
config.fb_count = 1;

// Adjust configuration based on PSRAM availability
if (config.pixel_format == PIXFORMAT_JPEG) {
if (psramFound()) {
config.jpeg_quality = 10;
config.fb_count = 2;
config.grab_mode = CAMERA_GRAB_LATEST;
} else {
config.frame_size = FRAMESIZE_SVGA;
config.fb_location = CAMERA_FB_IN_DRAM;
}
} else {
config.frame_size = FRAMESIZE_240X240;
#if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32S3
config.fb_count = 2;
#endif
}

#if defined(CAMERA_MODEL_ESP_EYE)
// Special pin setup for ESP-EYE
pinMode(13, INPUT_PULLUP);
pinMode(14, INPUT_PULLUP);
#endif

// Initialize the camera
esp_err_t err = esp_camera_init(&config);
if (err != ESP_OK) {
Serial.printf("Camera init failed with error 0x%x", err);
return;
}

// Adjust sensor settings for specific camera modules
sensor_t *s = esp_camera_sensor_get();
if (s->id.PID == OV3660_PID) {
s->set_vflip(s, 1); // Vertical flip
s->set_brightness(s, 1); // Increase brightness
s->set_saturation(s, -2); // Decrease saturation
}
if (config.pixel_format == PIXFORMAT_JPEG) {
s->set_framesize(s, FRAMESIZE_QVGA); // Lower initial frame size
}

#if defined(CAMERA_MODEL_M5STACK_WIDE) || defined(CAMERA_MODEL_M5STACK_ESP32CAM)
s->set_vflip(s, 1);
s->set_hmirror(s, 1);
#endif

#if defined(CAMERA_MODEL_ESP32S3_EYE)
s->set_vflip(s, 1);
#endif

// Setup LED flash if the pin is defined
#if defined(LED_GPIO_NUM)
setupLedFlash(LED_GPIO_NUM);
#endif

// Start the camera web server
startCameraServer();

// Print the access URL to the serial monitor
Serial.print("Camera Ready! Use 'http://");
Serial.print(ETH.localIP());
Serial.println("' to connect");
}

void loop() {
// No additional processing needed; camera server runs in another task
delay(10000);
}

// Ethernet event handler
void onEvent(arduino_event_id_t event, arduino_event_info_t info) {
switch (event) {
case ARDUINO_EVENT_ETH_START:
Serial.println("ETH Started");
// Set Ethernet hostname here
ETH.setHostname("esp32-eth0");
break;
case ARDUINO_EVENT_ETH_CONNECTED:
Serial.println("ETH Connected");
break;
case ARDUINO_EVENT_ETH_GOT_IP:
Serial.printf("ETH Got IP: '%s'\n", esp_netif_get_desc(info.got_ip.esp_netif));
Serial.println(ETH);
eth_connected = true;
break;
case ARDUINO_EVENT_ETH_LOST_IP:
Serial.println("ETH Lost IP");
eth_connected = false;
break;
case ARDUINO_EVENT_ETH_DISCONNECTED:
Serial.println("ETH Disconnected");
eth_connected = false;
break;
case ARDUINO_EVENT_ETH_STOP:
Serial.println("ETH Stopped");
eth_connected = false;
break;
default:
break;
}
}

打开串口监视器,在设备连接到网络后查找其 IP 地址。在浏览器中输入该 IP 地址即可访问摄像头视频流。

自定义:

  • 在 camera_config_t 结构体中调整摄像头设置(分辨率、质量、帧大小)。
  • 修改 Web 服务器代码以添加身份验证或额外的端点。
  • 调整以太网引脚定义以匹配你的自定义硬件。

常见问题​

Q1:为什么 W5500 Adapter 的网络信号较差?有什么解决方案吗?​

可以在所有使用 WiFi 的代码中加入一段用于调节功率的代码,通过调整发射功率,可以显著提升信号强度。

例如下面的代码片段,就是添加在 Setup() 函数内部用于调节功率的。

    // 1. Set WiFi to Station mode
WiFi.mode(WIFI_STA);

// 2. Adjust WiFi transmit power (Key correction)
int8_t power_dbm = 15;
int8_t power_param = (int8_t)(power_dbm / 0.25);
esp_err_t err = esp_wifi_set_max_tx_power(power_param);

if (err == ESP_OK) {
Serial.print("Successfully set WiFi TX Power to: ");
Serial.print(power_dbm);
Serial.println(" dBm");
} else {
Serial.println("Failed to set WiFi TX Power.");
}

// 3. Start connecting to WiFi
WiFi.begin(ssid, password);

Serial.print("Connecting to WiFi network: ");
Serial.println(ssid);

已经验证,将功率设置为上述代码中的数值可以获得最佳效果。

资源​

技术支持与产品讨论​

感谢你选择我们的产品!我们将为你提供多种支持,确保你在使用我们产品的过程中尽可能顺畅。我们提供多种沟通渠道,以满足不同的偏好和需求。

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