Steuern über Ethernet (PDF)

Technischer Bericht aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Nachrichtentechnik / Kommunikationstechnik, Note: 1,0, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Sprache: Deutsch, Abstract: In diesem Aufsatz wird eine Ethernet-Verbindung verwendet. Ähnlich wie beim USB stehen auch für Ethernet Chips zur Verfügung, die die Kommunikation vereinfachen sollen. Dazu gehört der Chip WIZ5500 der koreanischen Firma "WIZnet", der auf dem Modul WIZ550io verbaut ist. Dieser ermöglicht einen vereinfachten Datenaustausch über Ethernet. Die Inbetriebnahme des Chips ist aber nicht ganz einfach. Die verfügbaren Unterlagen sind eher kryptisch, wenig konkret und lassen viel Raum für Interpretationen. Ziel in diesem Aufsatz ist es, durch Übersenden eines Bytes vom PC an eine Platine, die Zustände eines Mikrocontroller-Ports zu steuern. Im Fachjargon spricht man auch von einer "Socketraw"-Verbindung.

Bei einer Ethernet-Verbindung werden die Signale differenziell über verdrillte Leitungen ("twisted pairs") übertragen. Für Senden (Tx) und Empfangen (Rx) gibt es jeweils ein eigenes Adernpaar. Die Einspeisung auf die Leitung erfolgt mit Hilfe von Signalübertragern - also gleichspannungsfrei. Jeder Teilnehmer in einem Ethernet-Verbund hat eine global einmalige Adresse, die sogenannte MAC-Adresse (MAC steht für Media Access Control) . Anhand dieser Adresse ist jeder Teilnehmer eindeutig identifizierbar. Der Datenaustausch über Ethernet geschieht mit Hilfe von Protokollen. Die beiden bekanntesten sind UDP (User Datagram Protocol) und TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Die Datenübertragung mit Hilfe von UDP ist schnell, aber ungesichert.

TCP/IP enhält viele Sicherheitsmechanismen. Die Datenübertragung per TCP/IP ist aber gerade deshalb langsamer als beim UDP aber auch die am weitesten verbreitete Verbindungsart. Beim TCP/IP-Protokoll erhält jeder Teilnehmer neben der MAC-Adresse noch eine Netzwerkadresse (IP-Adresse). Diese ist 4- oder 6 Byte lang. Der Verbindungsaufbau geschieht über sogenannte "Socketverbindungen". Es können mehrere Sockets gleichzeitig eine Verbindung eingehen, so dass ein Gerät gleichzeitig mit mehreren anderen Geräten im Netz Daten austauschen kann.