Эксперименты с сетью wi-fi и lan

Постановка задачи

1. Реализовать подключение к существующей Wi-Fi сети 2,4 ГГц, где находится целевой веб сервер на определенном IP и порту 80
2. Поднять проксирующий веб-сервер, доступный по локальной сети ethernet (LAN)
3. Обеспечить проксирование запросов, приходящие на локальный (LAN) веб-сервер к целевому в wifi сети с модификацией определенных данных на лету
4. Желательно, использовать питание PoE

Окружение

• Операционная система Ubuntu 22.04.3 LTS
• Visual Studio Code v1.82.2 c плагинами:
  • PlatformioIO Core v6.1.11
  • Todo Tree
  • GitHub Markdown Preview
• ESP-IDF v5.1.1 см инструкцию по установке https://registry.platformio.org/tools/platformio/framework-espidf
• Плата esp32doit-devkit-v1, пока без LAN стоит припаять кондесатор 4,7-10 мкф параллельно кнопке EN, обеспечивает более стабильную перезагрузку платы при прошивке, не требуется нажимать кнопки, подробнее
• Существует плата esp32 с PoE на борту "T-Internet-POE" от Lilygo ~2800 руб на осень 2023 https://www.lilygo.cc/products/t-internet-poe пример использования https://habr.com/ru/articles/547044/

Способы подключения проводной сети Ethernet к микроконтроллеру

Варианты подключений микроконтроллера к Ethernet *

Контроллер LAN8720A с реализацией физического уровня (PHY) и шиной RMII **

Контроллер Ethernet ENC28J60 с реализацией физического (PHY), канального (MAC) уровней и шиной SPI *

Контроллер Ethernet W5500 с реализацией физического (PHY), канального (MAC), транспортного (TCP/UDP) уровней и шиной SPI *

*Скриншоты взяты из видео Ethernet для МК. W5500 и ENC28J60. MQTT за авторством Руслана
**Скриншот блок схемы LAN8720A взят из официальной документации на микросхему (datasheet)

Выбор дополнительного "железа" для esp32

1. Esp32 "из коробки" поддерживает канальный уровень (MAC) и транспортный уровень (TCP/UDP).
   Для реализации физического уровня (PHY) требуется внешняя микросхема. Подключение к ней производится по шине RMII (упрощенный MII), которую поддерживает esp32.
2. Проводное подключение через разъем RJ45 к локальной сети Ethernet может быть осуществлено несколькими способами:
   2.1. через шину RMII для подключения к внешней реализации физического уровня (PHY). Канальный (MAC) и транспортный (TCP/UDP) уровни в этом используются из самого esp32
   2.2. через шину SPI. Потребуется внешний модуль с реализацией, как минимум, физического (PHY) и канального (MAC) уровней. Транспортный уровень (TCP/UDP) можно будет использовать либо во внешнем контроллере, либо из самого esp32
3. Питание платы с esp32 производим через Ethernet (PoE), чтобы уменьшить количество адаптеров и проводов

Подробнее о поддержке Ethernet в esp32 в документации от Espressif.

Наиболее популярной недорогая плата esp32 с поддержкой Ethernet (без PoE) является WT32-ETH01.
Физический уровень реализован на микросхеме LAN8720A, связь с esp32 по шине RMII.
В проекте умного дома ESP-home одновременная работа данной платы и в режиме Wi-Fi и через сетевой кабель не поддерживается. Стоимость платы WT32-ETH01 на осень 2023 порядка 900-1100 руб.

Предварительно выбрана плата T-Internet-POE от Lilygo в силу доступности, наличия документации и опыта использования, сравнительно невысокой цены.
Так же интересной выглядит плата PoESP32 от M5Stack, имеет пластиковый корпус, небольшие размеры, прошивка "из коробки" поддерживает AT команды.
См примеры других плат esp32 с PoE далее.

Примеры плат esp32 с PoE

Модуль	Фото	Цена на осень 2023, тыс руб	Ссылка
ESP32-Ethernet-Kit от Espressif ESP32-Ethernet-Kit V1.2 ESP32-Ethernet-Kit V1.1		8-10	Ali ESP32-Ethernet-Kit v1.2
T-Internet-POE от Lilygo		2,8-3,2 включая программатор	Ali T-Internet-POE
wESP32		~7 с программатором + доставка отдельно	Tindie wESP32
PoESP32 от M5Stack		~3	M5Stack PoESP32 Ali PoESP32
Esp32-Stick-PoE-A от Aleksei Karavaev		~2,7 с программатором + доставка отдельно	Tindie Esp32-Stick-PoE-A
ESP32-POE open source hardware		~2 без программатора + доставка отдельно	ESP32-POE

Особенности

1. В ESP-IDF v5 стала более жесткая проверка типов данных, см espressif/esp-idf#9511
   Предложен обходной путь, использовать константы вида PRIu32 из файла inttypes.h для исправления бага:
   format '%d' expects argument of type 'int', but argument 6 has type 'uint32_t' {aka 'long unsigned int'} [-Werror=format=]
   Детальнее

2. PlatformIO пока не поддерживает плату T-Internet-POE от Lilygo, есть запрос от 2021 года на поддержку платы, на осень 2023 не решен platformio/platform-espressif32#475