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title: "Avena-RS — W5500 Sensor Board Development for Road Research"
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author: "OATS Center (Purdue University)"
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published: "2026-11-09"
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tags: ["W5500", "STM32", "Rust", "Road Monitoring", "MACRAW"]
hardware: ["WIZnet W5500", "STM32"]
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views: 9
comments: 0
source: "WIZnet Makers (https://maker.wiznet.io/)"
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# Avena-RS — W5500 Sensor Board Development for Road Research

> Purdue OATS road research pairs LabJack/NATS monitoring with a separate STM32/W5500 design; field deployment and sensor-data Ethernet transfer are unconfirmed.

Original author: OATS Center (Purdue University) (source: https://github.com/oats-center/avena-rs)

## Components

- **WIZnet W5500** x 1: W5500 is listed as U7 in the Controller Rev1.1 BOM. Its board-level presence is confirmed; field deployment is not. ([docs](https://docs.wiznet.io/Product/Chip/Ethernet/W5500))
- **STM32** x 1: Controller BOM identifies STM32G031K8Tx (U5), with ADS131M02-Q1 (U4) and AT25SF128A (U6) on the same board.
- Software: **https://foundation.rust-lang.org/ Rust**: Rust / Embassy firmware initializes W5500 over SPI2 and starts embassy-net with DHCPv4; application-level sensor telemetry over Ethernet is not shown in main.rs.

WIZnet parts: W5500 ([Datasheet](https://docs.wiznet.io/Product/Chip/Ethernet/W5500/datasheet?utm_source=maker&utm_medium=project&utm_campaign=w5500), [product hub](https://maker.wiznet.io/products/w5500/))

## Documents and links

- [Avena-RS repository and project overview](https://github.com/oats-center/avena-rs) (code): Project source and documentation for the established LabJack / Fedora / NATS pavement monitoring architecture.
- [Controller KiCad design](https://github.com/oats-center/avena-rs/tree/main/schematics/controller) (schematics): Controller schematic, PCB layout, and production BOM; documents the W5500 board design, not deployment.
- [link-firmware W5500 initialization](https://github.com/oats-center/link-firmware/blob/main/src/main.rs): SPI2 W5500 setup, Embassy driver and network-runner initialization, DHCPv4 configuration, and sensor-interface code.
- [Embassy WIZnet MACRAW driver](https://github.com/embassy-rs/embassy/blob/main/embassy-net-wiznet/README.md): Driver documentation confirms MACRAW mode; the MCU-side Embassy stack handles IP and transport protocols.

## Article

## Avena-RS — Road Pavement Monitoring and W5500 Board Development

**Project curation · Original sources:** [oats-center/avena-rs](https://github.com/oats-center/avena-rs) · [oats-center/link-firmware](https://github.com/oats-center/link-firmware)

**How to read this project:** Avena-RS already documents a LabJack-and-NATS pavement monitoring system. Separately, the public hardware and firmware repositories show an STM32/W5500 board design and network bring-up. The sources reviewed do not show that this W5500 board is deployed at a road site or transmitting pavement measurements.

### English

#### 01 — The research problem and the operating system

Avena-RS is Purdue University's Open Ag Technology and Systems Center (OATS Center) project for recording data from instrumented pavement test strips and making those measurements available remotely. Its documented roadside node uses a LabJack T7 data-acquisition device connected to a Fedora edge computer in a roadside enclosure. The software streams samples to a local NATS server, archives them as Parquet files, and connects outward to central NATS. Researchers can view live plots and request CSV exports through the web application.

**Documented Avena-RS data path:** pavement sensors → LabJack T7 → Fedora edge node → local NATS / JetStream → Parquet archive; an outbound NATS connection carries live data and export requests to central services and the browser.

This operating architecture is described in the [Avena-RS documentation](https://oats-center.github.io/avena-rs/). It is useful context for the W5500 story, but it is not evidence that the custom W5500 board is part of those installed nodes.

#### 02 — The separate STM32/W5500 board

The repository's controller design is a compact, purpose-built measurement board. Its published bill of materials identifies an **STM32G031K8Tx** microcontroller, **ADS131M02-Q1** precision ADC, **AT25SF128A** external Flash, and **W5500** Ethernet controller. The schematic and PCB layout establish that these parts are integrated in the design; they do not establish a manufactured unit or field installation.

[![Avena-RS Controller PCB design render](https://hip.fly.dev/v1/gallery/board/oats-center--avena-rs--controller.svg)](https://github.com/oats-center/avena-rs/blob/main/schematics/controller/controller.kicad_pcb)

*Controller PCB design render, generated from the public KiCad design. This is a render, not a photograph of a built or road-deployed board. See the *[*original KiCad design files*](https://github.com/oats-center/avena-rs/tree/main/schematics/controller)* and *[*BOM*](https://github.com/oats-center/avena-rs/blob/main/schematics/controller/production/Controller_rev1.1_bom.csv)*.*

#### 03 — What the W5500 firmware actually does

The separate [link-firmware](https://github.com/oats-center/link-firmware) repository is Rust firmware using Embassy on STM32G031. In [src/main.rs](https://github.com/oats-center/link-firmware/blob/main/src/main.rs), it configures the W5500 over SPI2, sets chip-select, interrupt and reset pins, initializes `embassy-net-wiznet`, selects DHCPv4, and starts both the W5500 driver runner and the Embassy network runner. The same program includes SDI-12 and MAX31856 thermocouple-related code.

The important boundary is in the application flow: after creating the network stack, the code does not open a TCP or UDP socket or publish measurements through it. The main loop calls the serial receive path. So the source confirms W5500 and IP-stack initialization in firmware; it does not confirm an application-level sensor-to-network data path.

#### 04 — TOE: no; the driver uses MACRAW

**TOE use in this firmware: No.** The Embassy WIZnet driver documents MACRAW mode and moves raw Ethernet frames to the MCU. Embassy's network stack handles IP and transport protocols on the STM32. W5500's hardware TCP/IP sockets are therefore not the networking path used here. The chip being TOE-capable does not by itself mean a project uses TOE.

Evidence: [Embassy WIZnet driver documentation](https://github.com/embassy-rs/embassy/blob/main/embassy-net-wiznet/README.md) · [MACRAW device implementation](https://github.com/embassy-rs/embassy/blob/main/embassy-net-wiznet/src/device.rs).

#### 05 — Evidence and limits

- **Confirmed:** Avena-RS documents an operating LabJack T7 / Fedora / local NATS / Parquet / central NATS monitoring architecture.

- **Confirmed:** The public KiCad design and BOM include STM32G031K8Tx, ADS131M02-Q1, AT25SF128A and W5500.

- **Confirmed:** link-firmware initializes W5500 and Embassy networking over SPI and configures DHCPv4.

- **Not confirmed:** manufacture or road-site deployment of the custom W5500 board; successful end-to-end networking tests; or transmission of pavement measurements through W5500.

This curation reviews public source files and documentation; it does not claim an independent build or hardware test. The repository's visible root does not include a license file, so public access to the KiCad files should not be read as a grant of reuse rights.

#### 06 — Curator's take

Avena-RS is a strong infrastructure-research story because it has a real, well-described pavement-data system and a distinct custom measurement-board effort. The WIZnet-specific claim should stay precise: W5500 is present in the board design and is initialized by Rust firmware in MACRAW mode, while field deployment and sensor-data Ethernet transmission remain unverified in the public evidence reviewed.

#### Q&A

**Does Avena-RS use W5500 in its documented roadside monitoring nodes?**
The documented operating path uses LabJack T7 devices and Fedora edge nodes. The W5500 board is a separate hardware-development track in the public materials reviewed.

**Does this firmware use W5500 TOE?**
No. It uses MACRAW with Embassy networking on the STM32.

**Has the W5500 board sent pavement measurements over Ethernet?**
The source reviewed shows driver and network initialization, but no application-level sensor-data transmission.

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### Avena-RS — 도로 포장 계측 시스템과 W5500 보드 개발

**프로젝트 큐레이션 · 원본 자료:** [Avena-RS 저장소](https://github.com/oats-center/avena-rs) · [link-firmware 저장소](https://github.com/oats-center/link-firmware)

**먼저 구분할 점:** Avena-RS에는 LabJack과 NATS를 사용하는 도로 계측 모니터링 시스템이 문서화되어 있습니다. 이와 별도로 공개 하드웨어·펌웨어 저장소에는 STM32/W5500 보드 설계와 네트워크 초기화 코드가 있습니다. 확인한 공개 자료만으로는 이 W5500 보드의 도로 현장 배포나 포장 센서 데이터 송신을 확인할 수 없습니다.

#### 01 — 연구 과제와 운영 중인 데이터 경로

Avena-RS는 Purdue University 산하 Open Ag Technology and Systems Center(OATS Center)가 계측된 도로 포장 시험 구간의 데이터를 수집하고 원격으로 제공하는 연구 프로젝트입니다. 문서에 설명된 현장 노드는 LabJack T7 계측 장비와 Fedora 기반 Edge 컴퓨터로 구성됩니다. 데이터는 현장의 NATS 서버로 전달되고 Parquet 파일로 보관되며, 중앙 NATS를 거쳐 웹에서 실시간 그래프를 보거나 CSV로 내보낼 수 있습니다.

**문서화된 기존 경로:** 포장 센서 → LabJack T7 → Fedora Edge 노드 → 로컬 NATS / JetStream → Parquet 보관; 외부로 연결되는 NATS 경로를 통해 중앙 서비스와 브라우저에 실시간 데이터와 내보내기 요청을 전달합니다.

이 운영 구조는 [Avena-RS 공식 문서](https://oats-center.github.io/avena-rs/)에서 확인할 수 있습니다. 다만 이는 W5500 보드 개발의 연구 맥락을 설명하는 자료이지, 해당 보드가 이미 현장 노드에 탑재됐다는 근거는 아닙니다.

#### 02 — 별도로 개발 중인 STM32/W5500 보드

공개된 Controller 설계는 계측용으로 구성된 전용 보드입니다. BOM에는 **STM32G031K8Tx** MCU, **ADS131M02-Q1** 정밀 ADC, **AT25SF128A** 외부 Flash, **W5500** Ethernet 컨트롤러가 기재되어 있습니다. 회로도와 PCB 자료는 설계 통합을 보여주지만, 실제 제작품이나 현장 설치까지 입증하지는 않습니다.

[![Avena-RS Controller PCB 설계 렌더](https://hip.fly.dev/v1/gallery/board/oats-center--avena-rs--controller.svg)](https://github.com/oats-center/avena-rs/blob/main/schematics/controller/controller.kicad_pcb)

*공개 KiCad 설계를 바탕으로 만든 Controller PCB 렌더입니다. 제작된 보드의 사진이나 도로 현장 설치 증거는 아닙니다. *[*원본 KiCad 설계*](https://github.com/oats-center/avena-rs/tree/main/schematics/controller)*와 *[*BOM*](https://github.com/oats-center/avena-rs/blob/main/schematics/controller/production/Controller_rev1.1_bom.csv)*을 함께 확인하세요.*

#### 03 — 펌웨어에서 확인되는 W5500 동작

별도의 [link-firmware](https://github.com/oats-center/link-firmware)는 STM32G031에서 Embassy를 사용하는 Rust 펌웨어입니다. [src/main.rs](https://github.com/oats-center/link-firmware/blob/main/src/main.rs)는 SPI2로 W5500을 설정하고 CS·인터럽트·리셋 핀을 지정한 뒤 `embassy-net-wiznet` 드라이버를 초기화합니다. DHCPv4 설정과 W5500 드라이버 및 Embassy 네트워크 러너 실행도 확인됩니다. 코드에는 SDI-12와 MAX31856 열전대 관련 모듈도 포함되어 있습니다.

다만 네트워크 스택을 만든 뒤 애플리케이션에서 TCP/UDP 소켓을 열거나 측정값을 네트워크로 발행하는 코드는 확인되지 않습니다. 메인 루프는 serial 수신 경로를 호출합니다. 따라서 현재 근거는 W5500 드라이버와 IP 스택의 초기화까지이며, 센서 데이터의 애플리케이션 수준 Ethernet 송신까지는 아닙니다.

#### 04 — TOE 사용 여부: 아니오, MACRAW

**이 펌웨어의 TOE 사용: 아니오.** Embassy WIZnet 드라이버는 MACRAW 모드에서 Ethernet 프레임을 MCU로 전달합니다. IP와 전송 계층은 STM32의 Embassy 네트워크 스택이 처리하므로, W5500의 하드웨어 TCP/IP 소켓을 사용하는 구성은 아닙니다. W5500 칩이 TOE 기능을 가진다는 사실과 프로젝트에서 실제 TOE를 사용하는지는 구분해야 합니다.

근거: [Embassy WIZnet 드라이버 문서](https://github.com/embassy-rs/embassy/blob/main/embassy-net-wiznet/README.md) · [MACRAW 장치 구현](https://github.com/embassy-rs/embassy/blob/main/embassy-net-wiznet/src/device.rs).

#### 05 — 확인된 사실과 남은 검증

- **확인:** 기존 Avena-RS 도로 모니터링 경로는 LabJack T7, Fedora Edge, 로컬 NATS, Parquet, 중앙 NATS로 문서화되어 있습니다.

- **확인:** 공개 KiCad 설계와 BOM에 STM32G031K8Tx, ADS131M02-Q1, AT25SF128A, W5500이 포함됩니다.

- **확인:** link-firmware가 SPI를 통해 W5500과 Embassy 네트워크 스택을 초기화하고 DHCPv4를 설정합니다.

- **미확인:** W5500 보드 제작 및 도로 현장 배포, 네트워크 종단 시험 성공, W5500을 통한 포장 측정값 송신.

이 큐레이션은 공개 문서와 소스 코드를 검토한 내용이며, 독립적으로 빌드하거나 하드웨어 시험을 재현했다는 뜻은 아닙니다. 저장소 최상위 파일 목록에서 라이선스 파일을 확인하지 못했으므로, KiCad 자료가 공개되어 있다는 사실만으로 재사용 허가가 있다고 해석하지 않는 편이 정확합니다.

#### 06 — 큐레이터의 관점

Avena-RS의 강점은 도로 포장 데이터 시스템의 운영 구조가 구체적으로 문서화되어 있고, 별도의 전용 계측 보드 개발도 공개되어 있다는 점입니다. WIZnet 활용을 소개할 때는 “W5500 보드 설계와 MACRAW 기반 펌웨어 초기화는 확인되지만, 현장 배포와 센서 데이터 Ethernet 송신은 확인되지 않았다”는 경계를 유지해야 합니다.

#### Q&A

**문서화된 현장 모니터링 노드에서 W5500을 사용하나요?**
공개 문서의 운영 경로는 LabJack T7과 Fedora Edge 노드입니다. W5500 보드는 별도의 하드웨어 개발 자료로 구분하는 것이 맞습니다.

**이 펌웨어는 W5500 TOE를 사용하나요?**
아닙니다. MACRAW 모드와 STM32의 Embassy 네트워크 스택을 사용합니다.

**W5500으로 도로 측정값을 Ethernet 송신하나요?**
검토한 코드는 드라이버와 네트워크 초기화를 보여주지만, 애플리케이션 수준의 측정값 송신은 보여주지 않습니다.

#### Sources / 출처

- [Avena-RS repository](https://github.com/oats-center/avena-rs) · [project documentation](https://oats-center.github.io/avena-rs/)

- [Controller schematic](https://github.com/oats-center/avena-rs/blob/main/schematics/controller/controller.kicad_sch) · [PCB layout](https://github.com/oats-center/avena-rs/blob/main/schematics/controller/controller.kicad_pcb) · [BOM](https://github.com/oats-center/avena-rs/blob/main/schematics/controller/production/Controller_rev1.1_bom.csv)

- [link-firmware main.rs](https://github.com/oats-center/link-firmware/blob/main/src/main.rs) · [Cargo.toml](https://github.com/oats-center/link-firmware/blob/main/Cargo.toml)

- [Embassy WIZnet driver: MACRAW mode](https://github.com/embassy-rs/embassy/blob/main/embassy-net-wiznet/README.md)

*Curated from public source materials. Field deployment and application-level sensor-data transmission through the custom W5500 board are not confirmed by the sources reviewed.*

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Source: https://maker.wiznet.io/Lihan__/projects/avena-rs-w5500-based-sensor-hardware-for-road-infrastructure-research/