這款采用RP2040的工業(yè)級(jí)SiP可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)加速和安全物聯(lián)網(wǎng)連接。

WIZnet將W5500以太網(wǎng)控制器與RP2040集成到單個(gè)封裝系統(tǒng)中，增強(qiáng)了其設(shè)備功能，提供了更全面的網(wǎng)絡(luò)卸載解決方案，為客戶帶來(lái)更流暢、更高效的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。

WIZnet是全球以太網(wǎng)連接解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間無(wú)縫通信的創(chuàng)新方法而聞名。WIZnet成立于1998年，專注于開(kāi)發(fā)基于硬件的TCP/IP解決方案，為嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和工業(yè)應(yīng)用簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)連接。

WIZnet成功的核心在于致力于為開(kāi)發(fā)者提供強(qiáng)大、可靠且易于集成的產(chǎn)品。從廣為人知的W5500以太網(wǎng)集成電路，到如W55RP20這樣的前沿系統(tǒng)級(jí)封裝解決方案，WIZnet不斷突破網(wǎng)絡(luò)技術(shù)邊界。該公司服務(wù)于智能家居自動(dòng)化、醫(yī)療保健、能源管理和制造業(yè)等多個(gè)行業(yè)，提供可擴(kuò)展的解決方案，滿足大型企業(yè)和小型初創(chuàng)企業(yè)的需求。

WIZnet注重創(chuàng)新和以客戶為中心的設(shè)計(jì)，將專業(yè)技術(shù)與對(duì)市場(chǎng)需求的深刻理解相結(jié)合。通過(guò)簡(jiǎn)化復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)，WIZnet使開(kāi)發(fā)者能夠?qū)Ｗ⒂跇?gòu)建有影響力的應(yīng)用，加速產(chǎn)品上市時(shí)間，推動(dòng)行業(yè)變革。

面臨的挑戰(zhàn)

作為以太網(wǎng)集成電路解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，WIZnet不斷創(chuàng)新。然而，其現(xiàn)有的以太網(wǎng)集成電路如作為T(mén)CP卸載引擎（TOE）的W5500面臨著一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。雖然這些芯片能夠高效地從主機(jī)MCU卸載OSI模型最多四層的任務(wù)，但仍需微控制器處理應(yīng)用層進(jìn)程，如SSL、TLS或其他協(xié)議。

對(duì)于客戶而言，這種依賴通常意味著在MCU上增加開(kāi)發(fā)復(fù)雜性和資源利用率，尤其是在集成安全通信或MQTT等輕量級(jí)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議等功能時(shí)。

挑戰(zhàn)顯而易見(jiàn)：WIZnet如何增強(qiáng)其以太網(wǎng)集成電路，提供更全面的網(wǎng)絡(luò)卸載解決方案，為客戶帶來(lái)更流暢、更高效的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)？解決方案需要超越僅卸載TCP協(xié)議棧，還要處理應(yīng)用層任務(wù)，同時(shí)保持緊湊的外形、成本效益以及與現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)的兼容性。

解決方案

為了解決傳統(tǒng)以太網(wǎng)集成電路的局限性，WIZnet設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新方法：將RP2040微控制器與其經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的W5500以太網(wǎng)控制器集成到單個(gè)SiP中。這款新芯片W55RP20利用了RP2040的雙核Arm Cortex-M0+架構(gòu)，并結(jié)合了W5500強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。

這種集成使W55RP20能夠作為全棧網(wǎng)絡(luò)加速器，超越了單純的TCP卸載。借助RP2040的處理資源，該芯片可以直接處理TLS和MQTT等應(yīng)用層協(xié)議，顯著減輕了主機(jī)MCU的工作負(fù)載。這意味著開(kāi)發(fā)者現(xiàn)在不僅可以卸載TCP/IP協(xié)議棧，還可以卸載TLS加密等安全功能或物聯(lián)網(wǎng)專用庫(kù)，簡(jiǎn)化安全且可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。

從硬件角度來(lái)看，SiP設(shè)計(jì)將RP2040和W5500的內(nèi)部芯片與優(yōu)化布線相結(jié)合，確保兩個(gè)組件之間的高效通信。這是一個(gè)緊湊、高效的解決方案，在不增加復(fù)雜度或成本的情況下提供了增強(qiáng)的功能。這一突破使客戶能夠更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，同時(shí)保持強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)性能和安全性。

為何選擇樹(shù)莓派？

在選擇與W5500以太網(wǎng)集成電路配對(duì)的理想微控制器時(shí)，WIZnet評(píng)估了多家領(lǐng)先MCU供應(yīng)商的選項(xiàng)。RP2040脫穎而出，它成為明確的選擇，它提供了獨(dú)特的可用性、設(shè)計(jì)靈活性和創(chuàng)新功能組合。

在WIZnet的決策過(guò)程中，一個(gè)關(guān)鍵因素是COVID-19疫情期間的全球半導(dǎo)體短缺。盡管許多微控制器面臨嚴(yán)重的供應(yīng)鏈限制，RP2040仍然易于獲取，使WIZnet能夠保持開(kāi)發(fā)時(shí)間表，并及時(shí)將W55RP20推向市場(chǎng)。

除了可用性之外，RP2040的設(shè)計(jì)也給WIZnet留下了深刻印象。其雙核Arm Cortex-M0+架構(gòu)提供了充足的處理能力，同時(shí)保持了低功耗。真正使RP2040脫穎而出的是其可編程輸入/輸出（PIO）子系統(tǒng)，為處理自定義協(xié)議和外設(shè)提供了無(wú)與倫比的靈活性。這一功能使RP2040和W5500之間能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫通信，優(yōu)化了WIZnet的SiP設(shè)計(jì)性能。

RP2040強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，包括出色的文檔和社區(qū)支持，進(jìn)一步堅(jiān)定了WIZnet的選擇。通過(guò)選擇RP2040，WIZnet能夠構(gòu)建一個(gè)不僅解決了技術(shù)挑戰(zhàn)，還符合其提供可靠、開(kāi)發(fā)者友好產(chǎn)品承諾的解決方案。

取得成果

W55RP20重新定義了以太網(wǎng)集成電路的功能。這款創(chuàng)新芯片不僅可以卸載TCP協(xié)議棧和TLS、MQTT等應(yīng)用層協(xié)議，還可以處理計(jì)算密集型任務(wù)。它能夠處理原始數(shù)據(jù)，為傳輸做好準(zhǔn)備，并處理數(shù)據(jù)包到網(wǎng)絡(luò)的傳輸，顯著減輕了客戶MCU的工作負(fù)載。

為了支持快速采用和簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)，WIZnet推出了W55RP20-EVB-Pico，這是一款采用熟悉的樹(shù)莓派Pico格式的評(píng)估板。該板簡(jiǎn)化了原型設(shè)計(jì)和測(cè)試，使開(kāi)發(fā)者能夠快速探索芯片的功能并將其集成到設(shè)計(jì)中。通過(guò)利用Pico類似的引腳排列和外形，W55RP20-EVB-Pico確保了與現(xiàn)有樹(shù)莓派Pico配件的兼容性，進(jìn)一步降低了開(kāi)發(fā)門(mén)檻。

憑借其強(qiáng)大的性能、緊湊的尺寸和易于集成，W55RP20已在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化和安全通信等多個(gè)行業(yè)獲得認(rèn)可?？蛻魣?bào)告稱系統(tǒng)可靠性提高、開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短和應(yīng)用性能增強(qiáng)。

通過(guò)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理能力以及易于獲取的評(píng)估工具，W55RP20在網(wǎng)絡(luò)加速器領(lǐng)域樹(shù)立了新的標(biāo)桿，推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)和連接解決方案的創(chuàng)新。

原文地址：

https://www.raspberrypi.com/success-stories/wiznet-w55rp20-industrial-sip/