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Overview

NORVI X는 ESP32-S3를 기반으로 Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, RS-485와 다양한 industrial I/O를 조합할 수 있도록 설계된 modular Industrial IoT Controller입니다. NORVI는 CPU module과 I/O expansion module을 조합하는 구조를 제공하며, 그중 NORVI X-CPU-ESPS3-X1 모델은 ESP32-S3와 WIZnet W5500을 사용해 유선 Ethernet connectivity를 제공합니다.

이 제품은 단순한 ESP32 development board보다는 공장 자동화, machine monitoring, data acquisition, industrial gateway와 같이 실제 설치 환경을 고려한 controller에 가깝습니다. RS-485, RTC, display, microSD와 같은 기능을 하나의 platform에서 사용할 수 있고, 필요한 Analog/Digital I/O는 expansion module을 추가해 구성할 수 있습니다.

또한 NORVI는 제품 사양만 제공하는 데 그치지 않고, NORVI X를 이용해 Smart Factory Data Acquisition System을 구성하는 reference firmware를 GitHub에 공개하고 있습니다. 이 example에서는 Analog Input, Digital Input, Modbus RTU 데이터를 ESP32-S3에서 수집하고 W5500 Ethernet을 통해 MQTT broker로 전달하는 전체 구조를 확인할 수 있습니다. 

Technical Architecture

Product

NORVI X는 하나의 고정된 I/O 구성을 가진 PLC 형태가 아니라, CPU module을 중심으로 필요한 I/O module을 추가하는 modular architecture를 사용합니다.

NORVI X-CPU-ESPS3-X1에서 확인되는 주요 구성은 다음과 같습니다.

Reference Project for NORVI X: Smart Factory DAQ

https://github.com/NORVIControllers/Smart-Factory-Data-Acquisition-System-DAQ-Using-NORVI-X

NORVI는 NORVI X를 실제 application에 어떻게 활용할 수 있는지 보여주는 Smart Factory Data Acquisition System (DAQ) reference project를 GitHub에 공개하고 있습니다. 이 example의 대상 구성은 NORVI X-CPU-ESPS3-X1 + AI4 + DI16​입니다. 

Reference firmware는 서로 다른 industrial data source를 하나의 controller에 통합합니다.

• AI4 / ADS1115를 통한 4–20 mA 또는 0–10 V Analog Input
• DI16 / PCA9555를 통한 Digital Input
• RS-485 Modbus RTU device polling
• RTC를 이용한 timestamp
• MQTT / JSON 기반 telemetry publishing
• network 장애 시 microSD를 이용한 offline buffering

Reference firmware에서 Ethernet을 선택하면 Ethernet.init(ETH_CS)와 Ethernet.begin(mac)을 통해 W5500 network interface를 초기화합니다. MQTT는 이 Ethernet connection을 이용해 sensor와 Modbus data를 상위 broker로 전달합니다. 

또한 USE_ETHERNET 설정을 통해 W5500 Ethernet 또는 ESP32-S3 Wi-Fi transport 중 하나를 선택할 수 있도록 되어 있습니다. 현재 공개 firmware 기준으로 Ethernet과 Wi-Fi를 동시에 운용하거나 automatic failover를 수행하는 구조는 확인되지 않습니다.

이 reference project는 NORVI X의 Ethernet port가 단순히 제품 사양에 포함된 기능이 아니라, 실제 industrial data acquisition application에서 MQTT data path로 사용될 수 있다는 것을 코드 수준에서 보여준다는 점에서 의미가 있습니다.

WIZnet Role in This Project

NORVI X-CPU-ESPS3-X1에서 W5500은 ESP32-S3에 wired Ethernet network path를 제공하는 Ethernet Controller입니다. Reference firmware 기준으로 W5500은 ESP32-S3의 SPI bus에 연결되며, Ethernet CS는 GPIO1, 공용 SPI signal은 SCLK GPIO12, MISO GPIO13, MOSI GPIO11로 구성됩니다. 

제품 관점에서 보면 ESP32-S3가 sensor acquisition, Modbus communication, application logic을 처리하고, W5500이 해당 데이터를 wired network로 전달할 수 있는 경로를 제공합니다. 따라서 NORVI X는 ESP32-S3 자체의 Wi-Fi/Bluetooth와 함께 Ethernet을 선택할 수 있는 산업용 controller 구성을 갖습니다.

NORVI의 Smart Factory DAQ reference에서는 이 W5500 Ethernet path가 실제 MQTT communication에 사용됩니다. Config.h에서 USE_ETHERNET을 통해 W5500 Ethernet 또는 Wi-Fi를 선택할 수 있으며, Ethernet 사용 시 firmware는 W5500을 초기화한 뒤 MQTT broker에 연결하여 timestamped JSON telemetry를 전송합니다.

또한 microSD와 W5500이 동일한 SPI bus를 공유합니다. GitHub README에서는 SD card와 W5500이 각각 별도의 CS를 사용하며, SD card를 접근할 때 Ethernet chip을 deselect하여 bus contention을 방지한다고 명시하고 있습니다. 이는 ESP32-S3에서 여러 SPI peripheral을 함께 사용하는 industrial controller 설계에서 참고할 수 있는 구현 포인트입니다.

이 사례에서는 W5500이 ESP32-S3 기반 NORVI X의 wired Ethernet connectivity와 MQTT network path를 담당한다는 범위까지 확인할 수 있습니다.

Developer Takeaways

ESP32-S3 + W5500 기반 industrial controller 구조

NORVI X1은 ESP32-S3 application processor와 W5500 Ethernet controller를 SPI로 결합합니다. ESP32-S3 기반 장치에 Wi-Fi와 함께 wired Ethernet을 추가하려는 개발자는 CPU와 Ethernet controller의 역할 분리 방식을 참고할 수 있습니다. 

Modular I/O architecture

CPU board를 중심으로 Analog Input이나 Digital Input module을 조합하는 방식이므로, application마다 별도의 controller를 새로 설계하는 대신 필요한 I/O 구성을 선택할 수 있습니다. 이는 machine monitoring, environmental monitoring, energy monitoring과 같이 설치 현장마다 sensor 구성이 달라지는 시스템에 적용하기 좋은 구조입니다. 

Modbus RTU → MQTT gateway 구성

공개 reference firmware는 RS-485 Modbus device의 register 값을 읽고 Analog/Digital Input과 함께 MQTT JSON으로 변환합니다. 기존 field device와 Ethernet/Cloud infrastructure를 연결하는 industrial gateway 설계에 참고할 수 있습니다. 

W5500과 microSD의 shared SPI 설계

DAQ firmware에서는 W5500과 microSD가 동일 SPI signal을 공유하고 각각의 CS를 통해 device를 선택합니다. SD 초기화 과정에서 W5500 CS를 HIGH로 만들어 다른 SPI device를 명시적으로 deselect하는 코드도 확인할 수 있습니다. 

Network interruption을 고려한 data acquisition

Reference project는 MQTT publish에 실패한 record를 /daq_buffer.jsonl에 저장하고 network가 복구되면 다시 전송하는 store-and-forward 구조를 제공합니다. 이는 network 연결이 일시적으로 중단될 수 있는 industrial data logger를 설계할 때 활용할 수 있는 application pattern입니다. 

Related Maker Content and Application Value

1. Industrial I/O Controller Powered by ESP32-S3 and W5500

Industrial I/O Controller Powered by ESP32-S3 and W5500은 ESP32-S3와 W5500을 기반으로 8-channel Digital I/O, 8-channel Analog I/O, RS-485​를 통합한 Industrial I/O Controller 사례입니다. ESP32-S3가 I/O와 application을 처리하고 W5500이 wired Ethernet을 담당한다는 점에서 NORVI X-CPU-ESPS3-X1과 가장 유사한 hardware architecture를 갖습니다. (Maker Site: https://maker.wiznet.io/Alan/resellers/wiznet-success-stories-industrial-i-o-controller-powered-by-esp32-s3-and-w5500)

Similarity

• ESP32-S3 + W5500 기반 architecture
• Analog/Digital I/O 지원
• RS-485 interface 지원
• Industrial automation 및 monitoring을 위한 controller 형태

Difference

• 해당 제품은 8-channel DIO와 8-channel AIO를 controller에 통합한 fixed I/O 구조입니다.
• NORVI X는 CPU module과 별도의 I/O expansion module을 조합하는 modular architecture를 사용하며, application에 따라 필요한 I/O 종류와 규모를 확장할 수 있습니다.

Expansion Value

두 제품은 ESP32-S3 + W5500 조합이 실제 Industrial I/O Controller에 적용되는 방식을 비교할 수 있는 좋은 사례입니다. 특히 NORVI X는 동일한 기본 architecture를 modular platform으로 확장하고 Smart Factory DAQ reference firmware까지 제공하기 때문에, Industrial I/O → ESP32-S3 → W5500 → Ethernet으로 이어지는 구조를 hardware와 application 양쪽에서 참고할 수 있습니다.

2.Ayatec Sensoraya v2.1 — DIN-Rail ESP32-S3 Controller with W5500

Ayatec Sensoraya v2.1은 ESP32-S3와 W5500을 기반으로 설계된 DIN-rail Industrial I/O Controller입니다. 다양한 I/O와 wired Ethernet을 결합해 cabinet automation과 remote monitoring에 활용할 수 있도록 설계되었다는 점에서 NORVI X와 유사합니다. (Maker Site: https://maker.wiznet.io/viktor/resellers/ayatec-sensoraya-control-module-v2-1/)

Similarity

• ESP32-S3 + W5500 구성
• Industrial I/O Controller 형태
• 산업 현장 설치를 고려한 hardware
• Wired Ethernet을 이용한 automation 및 remote monitoring

Difference

• Sensoraya는 mini, medium, maxi와 같이 I/O 규모가 다른 여러 controller model로 제품군을 구성합니다.
• NORVI X는 CPU module + expansion module 구조를 사용하여 하나의 controller platform에 필요한 Analog Input, Digital Input, Relay 등의 I/O module을 조합하는 방식으로 확장합니다.

Expansion Value

두 제품은 ESP32-S3와 W5500을 기반으로 한 controller가 prototype 수준을 넘어 실제 산업용 hardware platform으로 구현될 수 있음을 보여주는 사례입니다. 동시에 제품 확장 방식에서는 차이가 있어, Sensoraya의 여러 fixed configuration 제품군과 NORVI X의 modular expansion architecture를 비교해 볼 수 있습니다.

NORVI X는 여기에 Smart Factory DAQ reference project까지 공개하고 있어 제품의 hardware specification에서 끝나지 않고 Analog/Digital I/O와 Modbus RTU 데이터를 ESP32-S3에서 수집하고 W5500 Ethernet을 통해 MQTT로 전달하는 실제 application flow까지 확인할 수 있습니다. 따라서 ESP32-S3 + W5500 기반 Industrial IoT Controller를 개발할 때 hardware 구성과 application architecture를 함께 참고할 수 있는 사례입니다.

FAQ

Q1. NORVI X는 어떤 제품인가요?

NORVI X는 ESP32-S3 기반의 modular Industrial IoT Controller입니다. Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, RS-485를 제공하며 Digital/Analog/Relay 등 expansion module을 추가해 machine control, monitoring, gateway, data acquisition 등의 application을 구성할 수 있습니다. (Product Page: https://norvi.io/products/norvi-x-industrial-iot-controller/)

Q2. NORVI X에서 W5500은 어떻게 사용되나요?

NORVI X-CPU-ESPS3-X1에서는 W5500이 ESP32-S3와 SPI로 연결되어 wired Ethernet interface를 담당합니다. NORVI의 Smart Factory DAQ reference firmware에서는 이 Ethernet interface를 MQTT communication path로 사용해 수집한 산업 데이터를 broker로 전송합니다. (Datasheet: https://norvi.io/docs/norvi-x-cpu-esps3-x1-datasheet/, GitHub: https://github.com/NORVIControllers/Smart-Factory-Data-Acquisition-System-DAQ-Using-NORVI-X)

Q3. NORVI X를 실제로 활용할 수 있는 Reference Project도 제공되나요?

네. NORVI는 Smart Factory Data Acquisition System (DAQ) Using NORVI X​를 GitHub에 공개하고 있습니다. X1과 AI4, DI16을 이용해 Analog/Digital Input과 Modbus RTU 데이터를 수집하고 W5500 Ethernet 또는 Wi-Fi를 통해 MQTT로 전달하는 reference firmware입니다. (GitHub: https://github.com/NORVIControllers/Smart-Factory-Data-Acquisition-System-DAQ-Using-NORVI-X)

Verified Scope and Sources

NORVI X Smart Factory DAQ repository는 현재 7 commits, 0 forks, 0 open issues​가 확인되는 비교적 초기 단계의 공개 reference project입니다. NORVI 역시 이 firmware를 완성된 특정 end product가 아니라 NORVI X platform에서 data acquisition node를 구축하기 위한 starting point로 설명하고 있습니다. (GitHub: https://github.com/NORVIControllers/Smart-Factory-Data-Acquisition-System-DAQ-Using-NORVI-X)

NORVI X는 ESP32-S3에 W5500 Ethernet, RS-485, wireless connectivity와 modular Industrial I/O를 결합한 제품이며, 공개된 Smart Factory DAQ reference를 통해 이러한 hardware가 실제 application에서 어떻게 사용되는지도 확인할 수 있습니다. 특히 제품 자체의 hardware architecture와 Industrial I/O → ESP32-S3 → W5500 → Ethernet → MQTT로 이어지는 software reference를 함께 제공한다는 점은 ESP32-S3 기반 wired Industrial IoT device를 개발하는 개발자에게 유용한 참고 사례가 됩니다.