SENSORES/ATUADORES

INTERNET DAS COISAS (IoT)

Arduino - Ethernet Shield

Usar o Arduino Ethernet Shield é uma das formas mais fáceis de conectar o Arduino à Internet. Você pode ver outras opções para conectar o Arduino à Internet via Ethernet no tutorial Arduino - Ethernet

Neste tutorial, vamos aprender:

Conhecimentos básicos de redes para iniciantes
Como usar o Arduino Ethernet Shield
Código Arduino base para o Arduino Ethernet Shield ao usar endereço IP dinâmico (via DHCP)
Código Arduino base para o Arduino Ethernet Shield ao usar endereço IP estático

Hardware Necessário

1	×	Arduino Uno R3
1	×	Cabo USB 2.0 tipo A/B (para PC com USB-A)
1	×	Cabo USB 2.0 tipo C/B (para PC com USB-C)
1	×	Arduino Ethernet Shield
1	×	Ethernet Cable
1	×	(Recomendado) Shield com Bornes de Parafuso para Arduino Uno
1	×	(Recomendado) Sensors/Servo Expansion Shield for Arduino Uno
1	×	(Recomendado) Shield de Protoboard para Arduino Uno
1	×	(Recomendado) Case para Arduino Uno
1	×	(Recomendado) Placa Base de Prototipagem e Kit de Protoboard para Arduino Uno

Or you can buy the following kits:

1	×	DIYables STEM V3 Starter Kit (Arduino included)
1	×	DIYables Sensor Kit (18 sensors/displays)

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Conhecimentos Básicos de Redes para Iniciantes

Esta parte oferece conhecimentos básicos para iniciantes que não sabem nada sobre redes.

Quando um dispositivo se conecta à Internet (via Ethernet ou WiFi), ele PRECISA se conectar a um roteador ou a um ponto de acesso. Roteador e ponto de acesso são dispositivos que atuam como gateway para a Internet. Todos os dados entre um dispositivo e a Internet passam pelo roteador ou ponto de acesso.

Quando um dispositivo se conecta à Internet, ele PRECISA:

Ter um endereço MAC
Ter um endereço IP
Conhecer a máscara de sub-rede da rede
Conhecer o endereço IP do gateway (endereço IP do roteador ou ponto de acesso)
Conhecer o endereço IP do servidor DNS (no caso de se conectar a um nome de domínio)

O dispositivo não funciona se:

Houver um ou mais outros dispositivos na mesma rede usando o mesmo endereço MAC do dispositivo (chamado de conflito de endereço MAC)
Houver um ou mais outros dispositivos na mesma rede usando o mesmo endereço IP do dispositivo (chamado de conflito de endereço IP)

Este tutorial não sobrecarrega você com conhecimentos de redes. Por isso, o tutorial não explica esses conceitos. Isso está fora do escopo deste tutorial. Em vez disso, o tutorial mostra como usá-los.

O endereço MAC normalmente vem embutido nos dispositivos. Não precisamos nos preocupar com ele. No entanto, o Arduino Ethernet Shield não tem um endereço MAC embutido. O endereço MAC vem impresso em um adesivo colado no shield. Precisamos pegá-lo e definir o endereço MAC do Arduino Shield no código Arduino.

Existem dois métodos para atribuir o endereço IP, a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS a um dispositivo (incluindo o Arduino):

Usar o endereço IP estático:

É preciso gerenciar o endereço IP, a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS
É preciso definir manualmente o endereço IP, a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS (no Arduino Ethernet Shield, essas informações são definidas pelo código Arduino)
NÃO vai funcionar se:

Você definir um endereço IP que já está sendo usado por outros dispositivos na mesma rede LAN → conflito de IP
Você definir a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS errados

Obter um endereço IP automaticamente (DHCP), também chamado de endereço IP dinâmico

O dispositivo obtém automaticamente o endereço IP, a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS do roteador ou ponto de acesso usando DHCP. Não precisamos gerenciar o endereço IP, a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS. O roteador/ponto de acesso faz esse trabalho por nós.

Quando você conecta seu smartphone à rede WiFi da sua casa, o segundo método é usado.

Ao usar o Arduino, o primeiro método é difícil para iniciantes. O segundo método é fácil e recomendado para iniciantes que NÃO conhecem redes.

Como usar o Arduino Ethernet Shield

O Arduino se comunica com o Ethernet Shield através da interface SPI. A seguir mostramos como usar o Arduino Ethernet Shield.

Encaixe o Ethernet Shield no Arduino Uno ou Mega
Conecte o PC ao Arduino Uno/Mega com um cabo USB
Conecte o Ethernet Shield ao roteador/ponto de acesso com um cabo Ethernet
Abra a Arduino IDE e escreva o código
Faça o upload do código para o Arduino Uno/Mega

É bem simples.

Código Arduino base para o Arduino Ethernet Shield ao usar endereço IP dinâmico

Pré-requisito

Precisamos saber o endereço MAC do Ethernet Shield (obtido de um adesivo fornecido pelo fabricante)

Como programar passo a passo

Inclua a biblioteca

#include <SPI.h> #include <Ethernet.h>

Declare o endereço MAC

// replace the MAC address below by the MAC address printed on a sticker on the Arduino Shield 2 byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };

Declare outros objetos de acordo com a sua aplicação.
Inicie o Ethernet Shield

// initialize the Ethernet shield using DHCP: Ethernet.begin(mac);

(Opcional) Imprima o endereço IP do Arduino, a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS

Serial.print("Arduino's IP Address: "); Serial.println(Ethernet.localIP()); Serial.print("DNS Server's IP Address: "); Serial.println(Ethernet.dnsServerIP()); Serial.print("Gateway's IP Address: "); Serial.println(Ethernet.gatewayIP()); Serial.print("Network's Subnet Mask: "); Serial.println(Ethernet.subnetMask());

Observe que o Arduino não consegue obter um endereço IP nos seguintes casos:

O roteador ou Ponto de Acesso não suporta DHCP
O cabo Ethernet não está bem conectado ou está danificado

Para detectar esses problemas, podemos modificar Ethernet.begin(mac); para:

if (Ethernet.begin(mac) == 0) { Serial.println("Failed to obtaining an IP address"); // check for Ethernet hardware present if (Ethernet.hardwareStatus() == EthernetNoHardware) Serial.println("Ethernet shield was not found"); // check for Ethernet cable if (Ethernet.linkStatus() == LinkOFF) Serial.println("Ethernet cable is not connected."); while (true); }

※ Nota:

Se você NÃO alterar o endereço MAC, ainda pode funcionar. No entanto, pode NÃO funcionar se ele entrar em conflito com o endereço MAC de outro dispositivo na mesma rede LAN. Caso você perca o adesivo com o endereço MAC, basta usar o endereço MAC acima para testes.

O código base completo ao usar endereço IP dinâmico

/* * Este código de Arduino foi desenvolvido por pt.newbiely.com * Este código de Arduino é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição. * Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite: * https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino/arduino-ethernet-shield-2 */ #include <SPI.h> #include <Ethernet.h> // replace the MAC address below by the MAC address printed on a sticker on the Arduino Shield 2 byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; // TODO: Declare something depending on your application void setup() { Serial.begin(9600); // initialize the Ethernet shield using DHCP: Serial.println("Obtaining an IP address using DHCP"); if (Ethernet.begin(mac) == 0) { Serial.println("Failed to obtaining an IP address"); // check for Ethernet hardware present if (Ethernet.hardwareStatus() == EthernetNoHardware) Serial.println("Ethernet shield was not found"); // check for Ethernet cable if (Ethernet.linkStatus() == LinkOFF) Serial.println("Ethernet cable is not connected."); while (true); } // print out Arduino's IP address, subnet mask, gateway's IP address, and DNS server's IP address Serial.print("- Arduino's IP address : "); Serial.println(Ethernet.localIP()); Serial.print("- Gateway's IP address : "); Serial.println(Ethernet.gatewayIP()); Serial.print("- Network's subnet mask : "); Serial.println(Ethernet.subnetMask()); Serial.print("- DNS server's IP address: "); Serial.println(Ethernet.dnsServerIP()); // TODO: initialize something depending on your application } void loop() { // TODO: do something depending on your application }

Faça o upload do código acima para o Arduino. Se tudo der certo, o Serial Monitor mostrará algo como abaixo:

Newbiely | Arduino IDE 2.3.8

──

☐

Newbiely.ino

···

8 Serial.println("Hello World!");

Output

Serial Monitor

Message (Enter to send message to 'Arduino Uno' on 'COM15')

New Line

9600 baud

Obtaining an IP address using DHCP - Arduino's IP address : 192.168.0.5 - Gateway's IP address : 192.168.0.1 - Network's subnet mask : 255.255.255.0 - DNS server's IP address: 8.8.8.8

Ln 11, Col 1

Arduino Uno on COM15

Se o Serial Monitor NÃO mostrar algo como acima, verifique o seu cabo Ethernet. Se ainda assim NÃO funcionar, vá para a próxima parte e tente usar o endereço IP estático.

Código Arduino base para o Arduino Ethernet Shield ao usar endereço IP estático

Pré-requisito

Você precisa obter o endereço MAC (obtido do adesivo)
Você precisa obter um endereço IP não utilizado (veja como obter um endereço IP não utilizado )
Você precisa obter a máscara de sub-rede da sua rede (veja como obter a máscara de sub-rede )
Você precisa obter o endereço IP do gateway (veja como obter o endereço IP do gateway )
Você precisa obter o endereço IP do servidor DNS (veja como obter o endereço IP do servidor DNS )

Como programar passo a passo

Inclua a biblioteca

#include <SPI.h> #include <Ethernet.h>

Declare o endereço MAC

// replace the MAC address below by the MAC address printed on a sticker on the Arduino Shield 2 byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };

Declare um endereço IP não utilizado, a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS

// change the IP address, subnet mask, gateway's IP address, and DNS server's IP address IPAddress ip(192, 168, 0, 5); IPAddress gateway(192, 168, 0, 1); IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); IPAddress myDns(8, 8, 8, 8);

Declare outros objetos de acordo com a sua aplicação.
Inicie o Ethernet Shield

// initialize the Ethernet shield using the static IP address: Ethernet.begin(mac, ip, myDns, gateway, subnet);

Opcional: verifique o status do link de rede

if (Ethernet.linkStatus() == LinkON) Serial.println("Link status: On"); else Serial.println("Link status: Off");

※ Nota:

O código base completo ao usar endereço IP estático

/* * Este código de Arduino foi desenvolvido por pt.newbiely.com * Este código de Arduino é disponibilizado ao público sem nenhuma restrição. * Para tutoriais completos e diagramas de ligação, visite: * https://pt.newbiely.com/tutorials/arduino/arduino-ethernet-shield-2 */ #include <SPI.h> #include <Ethernet.h> // replace the MAC address below by the MAC address printed on a sticker on the Arduino Shield 2 byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; // change the IP address, subnet mask, gateway's IP address, and DNS server's IP address depending on your network IPAddress ip(192, 168, 0, 5); IPAddress gateway(192, 168, 0, 1); IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); IPAddress myDns(8, 8, 8, 8); // TODO: Declare something depending on your application void setup() { Serial.begin(9600); // initialize the Ethernet shield using the static IP address: Ethernet.begin(mac, ip, myDns, gateway, subnet); // TODO: initialize something depending on your application } void loop() { // optional, check link status if (Ethernet.linkStatus() == LinkON) Serial.println("Link status: On"); else Serial.println("Link status: Off"); // TODO: do something depending on your application }

Faça o upload do código acima para o Arduino. Se tudo der certo, o Serial Monitor mostrará algo como abaixo:

Newbiely | Arduino IDE 2.3.8

──

☐

Newbiely.ino

···

8 Serial.println("Hello World!");

Output

Serial Monitor

Message (Enter to send message to 'Arduino Uno' on 'COM15')

New Line

9600 baud

Link status: On Link status: On Link status: On

Ln 11, Col 1

Arduino Uno on COM15

Se o Serial Monitor NÃO mostrar algo como acima:

Verifique o seu cabo Ethernet
Certifique-se de que o endereço IP pertence à sua rede
Certifique-se de que o endereço IP NÃO entra em conflito com outros dispositivos na mesma rede
Certifique-se de que a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS estão definidos corretamente

Conhecimentos Adicionais de Redes para Iniciantes

No caso de usar o IP estático, você precisa obter um endereço IP não utilizado, a máscara de sub-rede, o endereço IP do gateway e o endereço IP do servidor DNS. A seguir mostramos como obtê-los.

Se o Arduino e o seu PC estiverem conectados à mesma rede

Abra o Command Prompt no seu PC
Digite o seguinte comando no Command Prompt:

ipconfig

Command Prompt

C:\Windows\system32>ipconfig Ethernet adapter Ethernet 2: Media State . . . . . . . . . . . : Media disconnected Connection-specific DNS Suffix . : Wireless LAN adapter Wi-Fi: Connection-specific DNS Suffix . : Link-local IPv6 Address . . . . . : fe80::d559:ae92:8dff:a604%20 IPv4 Address. . . . . . . . . . . : 192.168.0.14 Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0 Default Gateway . . . . . . . . . : 192.168.0.1

Pela saída acima, você pode obter a máscara de sub-rede e o endereço IP do gateway
Você pode ver o endereço IP do seu PC na saída acima. Vamos tentar encontrar um endereço IP não utilizado com base no endereço IP do PC

Aumente ou diminua um por um, começando pelo endereço IP do PC.
Envie o comando ping para esse endereço IP no Command Prompt. Repita esses dois passos até que o IP fique inacessível. Se o endereço estiver inacessível, ele é um endereço IP não utilizado e podemos usá-lo para o Arduino. Por exemplo:

ping 192.168.0.16

Command Prompt

C:\Users\youruser>ping 192.168.0.16 Pinging 192.168.0.16 with 32 bytes of data: Reply from 192.168.0.14: Destination host unreachable. Reply from 192.168.0.14: Destination host unreachable. Reply from 192.168.0.14: Destination host unreachable. Reply from 192.168.0.14: Destination host unreachable. Ping statistics for 192.168.0.16: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

※ Nota:

Em alguns casos, mesmo que o endereço IP esteja inacessível, ele pode estar sendo usado por outro dispositivo. No entanto, isso normalmente não acontece na sua rede doméstica.

Para o endereço IP do servidor DNS, podemos simplesmente usar 8.8.8.8

Agora você pode usar este shield para conectar o Arduino à Internet. Veja outros exemplos na parte Tutoriais Relacionados.

Observe que este tutorial está incompleto. Vamos avisar na nossa página do Facebook quando o tutorial estiver completo. Curta a página para ficar atualizado.

Tutoriais Relacionados

※ NOSSAS MENSAGENS

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