此外，这些解决方案也开始出现在专业工业网络中，逐渐取代了基于 RS232 及其衍生标准的旧系统。因此，在 21 世纪初，所谓的物联网 (IoT) 时代拉开了帷幕。尽管当前的物联网市场主要由通过无线网络和标准（例如 WiFi、ZigBee、BLE 或 Z-Wave）进行通信的设备主导，但以太网仍然是许多硬件解决方案（主要是所谓的工业物联网 (IIoT)）中最流行的解决方案之一，这些解决方案需要可靠的传输和数据安全。Arduino 平台的创建者响应了 IIoT 设备设计者的需求，扩展了标准 Arduino 模块的产品线，推出了面向个人用户的以太网扩展板 2 (Ethernet Shield 2) 和面向专业解决方案的 Arduino MKR ETH SHIELD。后者基于 WIZnet W5100/W5200/W5500 控制器，并将 MAC 和 PHY 电路集成到单个集成电路中。独立厂商迅速扩展了产品线，推出了基于广受欢迎的ENC28J60系统的新型且价格更实惠的模块。本文将简要介绍两种解决方案：一种是基于W5x00系列的官方方案，另一种则主要基于开源/开放硬件，并使用ENC28J60模块。.
使用 WIZnet W5x00 模块和 Arduino 以太网库进行通信。
基于 W5x00 系列电路的官方模块（包括其硬件等效产品，例如 OKYSTAR OKY2102 或 DFROBOT DFR0125）的显著优势在于，它们提供了全面的软件支持，即 Arduino 协议栈中内置的以太网库。因此，用户启动 Arduino IDE 后即可立即开始编写程序，无需安装任何其他软件包。
图 1 展示了配备 WIZnet W5100 控制器的 OKY2102（左）和 DFR0125（右）模块。
根据 WIZnet 系统版本和可用 RAM 容量的不同，以太网库最多支持四个（W5100 芯片且 RAM <= 2 kB）或八个（W5200 和 W5500 系统）并行传入/传出连接。该库的软件接口分为五个类，分别对应不同的功能。以太网类负责库的初始化和网络配置（包括 IP 地址、子网地址和接入网关设置）。IPAddress 类用于 IP 地址分配。要在 Arduino 端运行简单的服务器应用程序，需要 EthernetServer 类，该类允许从所有连接的设备读写数据。EthernetClient 类是一个补充类，只需几个简单的调用，即可创建一个功能齐全的网络客户端，该客户端可以执行从服务器写入和读取数据的操作。以太网库提供了 EthernetUDP 类用于 UDP 通信。有关这些类及其方法的完整描述，请访问：
Arduino平台的一个显著特点是，所有复杂的程序操作都直接在提供的库中实现：程序员可以使用功能有限但高度强大的API集，这使得应用程序开发过程快速高效，并且无需深入了解网络协议栈。因此，让我们分析一下使用以太网库构建的最简单服务器应用程序，该应用程序的任务是监听传入的Telnet客户端连接。.
服务器应用程序代码开始添加必要的头文件以建立 SPI 通信（WIZnet 模块使用此协议与微控制器交换数据）和以太网库头文件：
#include
＃包括
下一步是配置网络参数（控制器 MAC 地址、接入网关 IP 地址和子网掩码），并在端口 23（Telnet 协议的默认端口）上创建监听器：
byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED};
IPAddress ip(192,168,1, 177);
IPAddress gateway(192,168,1, 1);
IPAddress subnet(255, 255, 0, 0);
EthernetServer server(23);
在 `setup()` 函数体中，需要初始化以太网库并启动监听过程。此外，还包含了串口配置，该配置将显示有关服务器地址、新客户端连接以及在已建立会话期间接收到的数据的消息：`
void setup() {
Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet);
server.begin();
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
}
Serial.print("聊天服务器地址：");
Serial.println(Ethernet.localIP());
}`
程序的主循环 `loop()` 等待客户端连接并检查是否有可读数据。接收到数据后，它会将数据原封不动地发送回客户端，从而执行简单的回显功能：
`void loop() {
EthernetClient client = server.available();
if (client) {
if (!alreadyConnected) {
client.flush();
Serial.println("我们有一个新的客户端");`
client.println("你好，客户端！"); }`
alreadyConnected = true;
}
if (client.available() > 0) {
char thisChar = client.read();
server.write(thisChar);
Serial.write(thisChar);
}
}
}
可以使用任何 Telnet 协议客户端（例如 Windows 上的 PuTTY 或 Linux 上的 telnet 命令）或使用另一个 Arduino 板和 EthernetClient 类来测试上述应用程序的正确运行。
使用 ENC28J60 模块和外部库进行通信
除了官方支持的 WIZnet W5x00 板之外，还可以使用基于 ENC28J60 控制器的模块（例如 OKYSTAR、OKY3486 或 ETH CLICK）。由于其价格较低且易于手工安装（与采用 80 引脚 LQFP 封装的 W5x00 系统不同，ENC28J60 驱动器采用 SSOP、SOIC、28 引脚 QFN 封装和 SPDIP 孔对孔封装），该电路在业余电子爱好者中非常受欢迎。
图 2. 配备 ENC28J60 控制器的 OKY3486（左）和 ETH CLICK（右）模块
尽管 Arduino 官方并未提供支持，但许多开源库已提供给程序员使用，确保了 ENC28J60 芯片与软件的快速集成。尤其值得关注的是 UIPEthernet 库和基于 GPLv2 许可的 EtherCard 库。UIPEthernet 库的显著优势在于其 API 与官方 Arduino 以太网库兼容，使得应用程序开发过程无需考虑硬件层面选择 W5x00 还是 ENC28J60 系统。而 EtherCard 库则实现了一个独立的编程接口，对于程序员而言，这可能是一个不错的选择。.
与 Arduino 以太网库一样，实现一个相当复杂的功能（例如，实现 DHCP 客户端）只需几行代码：
#include
static byte mymac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED};
byte Ethernet::buffer[700];
void setup () {
Serial.begin(57600);
Serial.println(F("\n[testDHCP]"));
if (ether.begin(sizeof Ethernet::buffer, mymac, SS) == 0)
Serial.println(F("访问以太网控制器失败"));
Serial.println(F("设置 DHCP"));
if (!ether.dhcpSetup())
Serial.println(F("DHCP 失败"));
ether.printIp("我的 IP 地址：", ether.myip);
ether.printIp("子网掩码：", ether.netmask); ether.printIp
("网关 IP 地址：", ether.gwip);
ether.printIp("DNS IP: ", ether.dnsip);
}
void loop () {
ether.packetLoop(ether.packetReceive());
}
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