2021年1月6日水曜日

ESP32-POE-ISOとNETGEAR GS305Pで配線すっきり

 ESP32とW5500で有線LANで接続することはできました。ただ、これだと電源とLANケーブルの2本を引きずり回すことになってちょっと面倒です。

実はPoEでネットワーク経由で電源も供給できれば1本で取り廻すことができるなというのは以前から考えていました。ESP32をPoE化している方もネットでは見受けられましたが、できれば製品として提供されている方が現場で利用する場合にも簡単・安心です。

ネットを検索したところESP32-POE-ISOという製品が見つかったので早速取り寄せてみました。

ESP32-POE-ISO仕様


仕様について詳細は英文ではありますがこちらを参照していただければと思います。
概要としては
  • ESP32-WROOM-32
  • Micro USBコネクタ(ESP32-DevKiCと同様にプログラムのアップロードもこれでOK)
  • MicroSD card(GPIOを3つ使用、カードスロットは背面に装着済)
  • LiPo battery(コネクタ有)
となかなかの優れものです。
LiPo batteryが接続できるので、PoEで充電しつつ電源断(=ネットワーク断)となった場合にはLiPo batteryから電源を取ってMicro SDカードにデータを保存しネットワークが復旧したら(電源も復旧になりますね)その間のデータをアップロードするといったシステムもこれ一つで構築できます。

ただ欠点は機能が豊富な分、ユーザが利用できるGPIOの数が少なくなっているという点でしょうか。利用できるGPIOは以下の通りです。

EXT1
  • 5V
  • 3.3V
  • GND
  • ESP_EN
  • GPIO0
  • GPIO1
  • GPIO2(MicroSD cardで使用)
  • GPIO3
  • GPIO4
  • GPIO5
EXT2
  • GPIO39(入力専用)
  • GPIO36(入力専用)
  • GPIO35(入力専用)
  • GPIO34(入力専用)
  • GPIO33
  • GPIO34
  • GPIO16
  • GPIO15(MicroSD cardで使用)
  • GPIO14(MicroSD cardで使用)
  • GPIO13

開発環境


VSCode + PlatformIOで開発していますが、ボードとして「OLIMEX ESP32-PoE-ISO」を指定可能になっています。サンプルプログラムも標準的なものは用意されているので、サンプルを参考に開発も簡単にできそうです。

サンプルはESP32-POE用ですが、ESP32-POEとESP32-POE-ISOの違いはアイソレーション(insulation:絶縁)がされているか、いないかです。この辺りは電気的なお話なので私も詳しくは理解していませんが、ハブ側とESP32側が電機的に直接接続されているか、間接的なのかの違いです。安全性の面から絶縁されていた方が良いのですが、ESP32-POEを使うときはそのあたりは自分で考えてねということになります。

さて、platformio.iniは

[env:esp32-poe-iso]
platform = espressif32
board = esp32-poe-iso
framework = arduino
monitor_speed = 115200

プログラムはESP32_PoE_Ethernet_Arduinoを参考にすればOKです。
使用しているETHはWiFiをベースに開発されているのでESPmDNSがそのまま利用できます。

            // Get server ip address by mDNS
            if (!MDNS.begin(client_name)) {
                Serial.println("Error setting up MDNS(ETH) responder!");
                while(true) { 
                    delay(1000);
                }
            }
            mqtt_server_address = MDNS.queryHost(MQTT_SERVER);

            Serial.print("Server");
            Serial.print("(");
            Serial.print(MQTT_SERVER);
            Serial.print(") IP address : ");
            Serial.println(mqtt_server_address);

プログラムを書込み後、USB接続を外してから、この為に購入したNETGEAR GS305Pに接続すると問題なくサーバ側でデータを受信することができました。

これからの目論見


ESP32を
  1. Wi-Fiでネットワークに接続+AC電源(一般的な利用方法)
  2. 有線LANでネットワークに接続+AC電源(Wi-Fiが不安定な場合)
  3. PoEでネットワークに接続&電源
という3種類の設置方法が確認できました。

現在製造業におけるIoTの導入支援をお手伝いしていますが、サーバー側を含めて標準的なベースシステムを作っていければなと考えています。ある程度形になった所でソースも公開したいと思いますのでしばらくお待ちください。

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