31 de julho de 2021

Do bit Ao Byte

Embarcados, Linux e programação

Roteador com ESP32: T-Internet-PoE

t-internet-poe | ethernet e wifi | roteamento

Esse artigo será relativamente técnico com foco em redes, mas vou fazer o máximo possível para ser claro, porque nem todos os makers tem conceitos de redes. Mas já adianto: Essa placa T-Internet-PoE é magnífica e revolucionária e acredito que a primeira própria para fazer um roteador com ESP32. Já escrevi sobre diversos produtos da LilyGo, sempre muito atrativos e de altíssima qualidade.

O que é PoE? PoE precisa de um cabo específico?

PoE é o acrônimo de “Power over Ethernet”. Diversos dispositivos tem suporte a PoE, como alguns modelos de câmera IP, telefones IP e o próprio concentrador, o switch, que pode prover PoE em diferentes tensões, conforme o modelo. A alimentação é fornecida ao dispositivo diretamente pelo cabo de rede, que mais comumente fornece 48V, mas tem tensões inferiores.

Para receber alimentação pela rede, existem dois procedimentos possíveis; usar um switch PoE, que fornece alimentação em algumas ou em todas as portas, para concentrar câmeras IP, por exemplo – ou, usar um injetor PoE, que possui uma porta PoE e uma porta Ethernet comum, permitindo alimentar um dispositivo pela porta de rede e ao mesmo tempo integrando-o a uma rede ethernet comum.

O cabo de rede é comum, não tem nada de especial. Apesar de parecer simples, existem muitos conceitos técnicos e científicos no cabo de rede. Por exemplo, cada par dos 8 fios são enrolados em diferentes ângulos para que um par não gere interferência no outro. Além disso, existe uma ordem correta das conexões dos fios ao conector. O modelo de cabo que os fios são presos de forma idêntica em ambos os lados é chamado de “straight through” e com pares cruzados é chamado de “cross-over”.

Os padrões ANSI, TIA e EIA reconhece dois tipos de wiring para RJ-45: T-568A e T-568B.

T-Internet-PoE | pinout RJ45

Fazendo as duas pontas idênticas ao A ou a B, teremos um cabo straight through.

Desses cabos, dois são TX (TX+ e TX-) e dois são RX (RX+ e RX-). As placas ethernet mais novas comportam qualquer tipo de cabo, mas há alguns anos apenas cabos cross-over podiam ser conectados diretamente entre dois computadores. Já os equipamentos de rede, muitos ainda suportam apenas cross-over para interconexão roteador a roteador, switch a switch, switch a roteador.

O cross-over cruza os pares TX e RX e muitas vezes vemos cabos horríveis que são conectados apenas os 2 pares de comunicação. Temos a seguinte tabela:

IDPino
TX+1
TX-2
RX+3
RX-6

Não faça cabos só com esses 4 fios. Além de porco, haverá muita sensibilidade em relação à interferências.

Existe também o cabeamento T4, que todos os pares são usados para transmissão. Destes, 3 pares fazem a comunicação e o quarto par detecta colisões.

No caso do cabo cross-over, imagine um cabo de 20cm esticado em sua mão; um conector em cada mão. O cabo ficaria assim:

IDPinoPinoID
TX+13RX+
TX-26RX-
RX+31TX+
RX-62TX-

Resumidamente, TX é Transmissor e RX é Receptor. O Transmissor+ vai ao Receptor+. O Transmissor vai ao Receptor. Essa é a lógica. Os demais fios seguem o padrão, só isso.

Para PoE não há um wiring específico, usamos o T-568A, que serve para rede Fast-Ethernet e Gigabit.

Especificações da T-Internet-PoE ESP32

Agora que já firmamos o conceito de PoE e cabeamento, vamos aos detalhes da placa.

A T-Internet-PoE tem um ESP32 WROOM e uma interface ethernet com o controlador LAN8720A. A porta USB-C da placa é exclusivamente para alimentação, caso não use PoE. Para programá-la, ela tem uma placa conectada na parte traseira. Essa placa de gravação tem uma porta micro-USB e uma porta USB-C.

Adicionalmente ela possui um slot para cartão micro-SD. Alimentada pela USB-C, deve-se usar 5V normalmente. Seu consumo é em torno de 500mA.

A distância máxima com cabo ethernet é o padrão especificado de 300m.

O pinout da placa é esse:

T-Internet-PoE

O produto é compatível com PoE A e PoE B, podendo ser usado com qualquer padrão de cabo – porém, o cross-over tem uma limitação de 100m.

Pretendo transformar a T-Internet-PoE em uma bridge para a CNC laser, que só tem ethernet. Para isso, vou usar um projeto próprio para essa placa, que atua apenas na camada MAC do lado WiFi, tornando a comunicação transparente. Se quiser se adiantar, pode já apreciar o fork do projeto no meu repositório. Se for implementá-lo antes que eu escreva o artigo relacionado, lembre-se de não usar I2S, porque a ethernet fará uso da PLL interna para gerar o clock necessário e nesse caso a I2S não deve ser usada para outro propósito.

A LilyGo vende diretamente pelo AliExpress, o que facilita o envio para o Brasil. O link para T-Internet_PoE.

O repositório da placa é esse.

O vídeo ficará para o próximo artigo relacionado. Já aproveite para se inscrever no canal DobitaobyteBrasil no Youtube!