Lección #8

#8 Ethernet

En este capítulo veremos cómo es el protocolo de comunicación Ethernet y cómo funciona en general y con nuestro equipo, teniendo en cuenta la perspectiva de Arduino IDE. Hay que recordar que cualquier shield con puerto Ethernet se puede programar usando este protocolo, en nuestros equipos tenemos muchos con conexión Ethernet como la familia M-Duino y muchos otros. 

Introducción teórica

En primer lugar, es muy importante explicar el modelo OSI para entender todos los elementos que conforman un sistema de telecomunicaciones. El OSI es el modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos, y se trata de un modelo conceptual que caracteriza y estandariza las funciones de comunicación de un sistema de telecomunicaciones o informático sin tener en cuenta su estructura interna subyacente. Su principal objetivo es la interoperabilidad de diversos sistemas de comunicación con protocolos de comunicación estándar. Este modelo se divide en siete capas de abstracción diferentes. 

Cada capa sirve a la capa superior y es servida por la capa inferior. Por ejemplo, una capa que proporciona comunicaciones sin errores a través de una red proporciona la ruta requerida por las aplicaciones que están por encima de ella, mientras que llama a la capa inmediatamente inferior para enviar y recibir paquetes que constituyen el contenido de esa ruta.  

Las diferentes capas son: 

1. Capa de aplicación: es la más cercana al usuario, lo que significa que tanto ésta como el usuario interactúan directamente con la aplicación de software. 

2. Capa de presentación: establece el contexto entre las entidades de la capa de aplicación.
    

3. Capa de sesión: controla las conexiones entre ordenadores. 

4. Capa de transporte: proporciona los medios funcionales y de procedimiento para transferir secuencias de datos de longitud variable desde un host de origen a uno de destino, manteniendo las funciones de calidad de servicio. 

5. Capa de red: proporciona los medios funcionales y de procedimiento para transferir paquetes de un nodo a otro conectado en diferentes redes. 

6. Capa de enlace de datos: proporciona la transferencia de datos de nodo a nodo, un enlace entre dos nodos conectados directamente.

7. Capa física: es responsable de la transmisión y recepción de datos brutos no estructurados entre un dispositivo y un medio de transmisión físico.  

Aquí podemos ver un esquema de las capas : 

IEs importante tener en cuenta que existen dos tipos de Modbus; el Modbus TCP que utiliza Ethernet y se encuentra en la capa 7, y el Modbus 232/485, que utiliza estos protocolos y se encuentra en todas las capas. Hay que tener en cuenta que, muchas veces, las capas de Red, Datos y Física se engloban como capas de medios y las demás como capas de host.

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Enlaces útiles

• Arduino IDE

• Processing

• Librería de Industrial Shields de GitHub

Material para practicar

Arduino Leonardo o Arduino Mega (También puedes utilizar un Arduino UNO si lo consigues).

(Los dispositivos utilizados con el Arduino Mega y el Arduino Leonardo montados en su interior han sido: De los PLCs Ethernet; el M-Duino 21. De los PLCs 20I/Os; el Ardbox Relay).