Der STM32 Nucleo64 ist eine bekannte leistungsfähige Arduino Alternative mit Shield Kompatibilität. Grundsätzlich geht man davon aus, dass das von Arduino bekannte Ethernet Shield (W5100) einfach auf den Header vom Nucleo64 aufgesteckt werden kann. Leider ist das nicht ganz so einfach. In diesem Artikel geht es um die Inbetriebnahme vom Arduino Ethernet Shield am STM32 Nucleo 64 und im Arduino IDE.

Wie funktioniert das Ethernet Shield?

Das Ethernet Shield kommuniziert seriell über die SPI-Schnittstelle mit dem Mikrocontroller. Für SPI werden die vier Datenleitungen (SCK, MISO, MOSI & SS) und eine Energieversorgung benötigt. Sowohl am STM Nucleo als auch am Arduino befinden sich die Pins für SPI an den Pins 10, 11, 12 und 13 und sind somit identisch. Trotzdem gibt es am Ethernet Shield noch einen weiteren Pin-Header, dem meistens sehr wenig Beachtung geschenkt wird, nämlich dem ICSP-Header. Dieser Header befindet sich an der Unterseite vom Shield und verfügt über 6 weitere Kontakte. Neben den drei SPI Pins (SCK, MISO, MOSI) für SPI gibt es an diesem Header noch jeweils einen Pin für 5 Volt, die Masse und den Reset.

Was ist zu tun?

Am STM Nucleo fehlt der ICSP-Header, auf dem sich die Datenleitungen befinden. Man muss daher die SPI-Datenpins vom ICSP Header mit dem primären SPI-Header verbinden. Mit einem Stück Klingel- oder Telefondraht können die notwendigen Datenleitungen von der Rückseite des ICSP-Headers an die Oberseite vom Ethernet-Shield zu den SPI-Pins geführt werden.

Welche Pins sind entscheidend?

Obwohl in der Regel die meisten Shields die Pins 10, 11, 12 und 13 für die Kommunikation verwenden, ist das beim Ethernet Shield eben nicht der Fall. Hier wird der Pin 10 für SS verwendet und die restlichen drei SPI-Pins werden vom ISCP-Header genommen. Die Energieversorgung wird dann jedoch wieder vom normalen Pin-Header genommen. SS bzw. CS steht übrigens für Chip Select. Über diesen Pin werden die einzelnen Teilnehmer an der SPI-Schnittstelle aktiviert bzw. angesprochen.

Test mit Serial Monitor

Nachdem das Ethernet Shield richtig verdrahtet wurde, und an einem Router oder Switch angeschlossen wurde, kann das Programm "DhcpAddressPrinter" hochgeladen werden. Den Beispielcode findet man standardmäßig bereits im Arduino IDE unter der Kategorie Ethernet vor. Nach dem Upload kann der Serial Monitor geöffnet werden. Nach einigen Sekunden sollte hier im Erfolgsfall die vom DHCP zugewiesene IP-Adresse angezeigt werden. Andernfalls wird eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.