ESP32 Modbus TCP/IP over Ethernet (W5500) using Arduino IDE
ESP32 + W5500 조합으로 Modbus TCP 서버를 구현하는 방법을 단계적으로 설명한 실습 중심 튜토리얼
0️⃣ 소개 (원글은 어떻게 쓰였는가)
이 글은 ESP32 + W5500 조합으로 Modbus TCP 서버를 구현하는 방법을 단계적으로 설명한 실습 중심 튜토리얼다.
글의 구성은 비교적 명확하다.
ESP32에서 Wi-Fi 대신 Ethernet(W5500)을 사용하는 이유 제시
Arduino IDE 환경에서
W5500 Ethernet 라이브러리
Modbus TCP 라이브러리
를 결합하는 구조 설명
Modbus TCP Server(Slave) 역할을 ESP32가 수행하도록 설정
레지스터(Read/Write) 예제를 통해 산업용 프로토콜의 실제 동작 확인
의도적으로 생략된 부분도 분명하다.
Modbus RTU vs TCP에 대한 깊은 이론 비교 ❌
대규모 노드 운영, 장애 복구, 보안(TLS 등) ❌
Ethernet PHY 레벨 튜닝, 네트워크 부하 분석 ❌
즉, 이 글은 **“어디까지나 동작 기준선을 만드는 글”**이다.
그럼에도 불구하고 기준(reference)으로 삼을 가치가 있는 이유는,
👉 Ethernet 기반 산업 프로토콜을 MCU 단에서 구현할 때의 최소 구조를 정확히 보여주기 때문이다.
① 비교 – 구조적 분석 정의
🔹 이 글이 정의하는 구조
ESP32 = 애플리케이션/제어 로직
W5500 = Ethernet + TCP/IP 전담
Modbus TCP = 산업용 상위 프로토콜
이 구조는 “ESP32가 모든 네트워크를 직접 처리한다”는 발상을 버린 설계다.
🔹 기존 방식 / 대안 비교
1️⃣ ESP32 Wi-Fi + Modbus TCP
장점: 추가 칩 불필요, BOM 단순
단점:
Wi-Fi 불안정성
산업 현장 유선 인프라와 부조화
실시간성 저하
👉 이 글은 Wi-Fi를 명확히 배제한다는 점에서 산업 지향적
2️⃣ Linux SBC + Ethernet + Modbus
장점: 풍부한 라이브러리, 확장성
단점:
과도한 전력/비용
부팅 시간
유지관리 복잡도
👉 이 글은 MCU 레벨에서 산업 프로토콜을 충분히 소화할 수 있음을 증명
3️⃣ MCU + Software TCP/IP (lwIP 직접 처리)
장점: 칩 수 감소
단점:
네트워크 스택 부담
실시간 태스크와 충돌
디버깅 난이도 증가
👉 W5500 선택은 구조적 판단의 결과
② 핵심 구조 요약 (How it is designed)
📐 아키텍처 개요
🔧 구성 요소 (원글 기준)
MCU: ESP32
Ethernet Controller: W5500
개발 환경: Arduino IDE
사용 라이브러리:
Ethernet(W5500) 관련 라이브러리
Modbus TCP 라이브러리
→ 구체적 라이브러리 명/버전: None (원글 기준 명시 수준까지만 확인)
⚙️ 구현 흐름
SPI 기반 W5500 초기화
고정 IP 또는 네트워크 파라미터 설정
Modbus TCP Server 시작
Holding/Input Register 매핑
Client 요청에 따른 Read / Write 처리
③ 이 구조가 갖는 기술적 의미
이 접근이 합리적인 이유는 명확하다.
Because TCP/IP 처리를 W5500이 전담함으로써
ESP32는 Modbus 로직과 제어 태스크에 집중할 수 있기 때문이다.
✔️ 장점
네트워크 안정성 향상
실시간 태스크 분리
코드 복잡도 감소
산업용 Ethernet 인프라 친화적
⚠️ 트레이드오프
SPI 대역폭 한계
W5500 추가로 인한 BOM 증가
고급 보안(TLS)은 별도 설계 필요
④ WIZnet / Ethernet 관점에서의 해석
이 글은 WIZnet 하드웨어 TCP/IP 오프로딩 철학을 그대로 반영한 사례다.
ESP32는 **“무엇을 처리할 것인가”**에 집중
W5500은 **“어떻게 네트워크를 유지할 것인가”**를 책임
즉,
연결 관리
세션 유지
TCP 상태 머신
을 MCU 코드에서 제거한다.
👉 이 분리는
MCU 성능이 곧 네트워크 안정성으로 직결되지 않게 만드는 핵심 포인트다.
⑤ 확장 가능성 및 활용 시나리오
이 글이 실무적으로 좋은 이유는, 단일 예제가 아니라 패턴이기 때문이다.
🔁 치환 가능성 1
ESP32 → RP2040 / STM32
구조 동일, SPI + W5500 유지
🔁 치환 가능성 2
Modbus TCP →
TCP 기반 커스텀 프로토콜
MQTT over TCP (Broker 직접 연결)
📦 실무 확장 시나리오
공장 설비 센서 노드
Ethernet 기반 데이터 수집 장치
PLC 보조 모듈
장거리·고신뢰 제어 노드
⑥ 결론
이 링크는 단순한 “ESP32 Ethernet 예제”가 아니다.
✔️ Ethernet을 왜 분리해야 하는지
✔️ 산업용 프로토콜을 MCU에서 다루는 기준선
✔️ W5500이 어떤 역할을 맡아야 구조가 깔끔해지는지