[ESP32] Wiznet W5500 (SPI) 적
ESP32-S3 보드에 SPI 기반 Wiznet W5500 Ethernet 모듈을 연결해 실제 이더넷 통신을 구현한 사례
0️⃣ 글 소개 — 무엇을 다루고 있나
이 글은 ESP32-S3 보드에 SPI 기반 Wiznet W5500 Ethernet 모듈을 연결해 실제 이더넷 통신을 구현한 사례를 다룬다. 필자는 단순 예제가 아닌, DHCP로 IP를 받고 PC에서 ping을 응답하는 수준까지 동작 확인을 보여준다. ESP-IDF 기반 개발환경을 써서 실전 구현 관점으로 정리된 글이라 임베디드 네트워킹을 배우는 데 도움이 되는 실습 예제이다. 마계툴즈의 작업실
① 기존 방식/대안과 비교
| 방식 | 특징 | 단점 |
|---|---|---|
| ESP32 자체 Wi-Fi만 사용하는 네트워크 | 무선 IoT 기능, 간편 | 무선 품질/보안 문제, 유선 네트워크 필요시 한계 |
| USB-Ethernet 어댑터(예: USB–LAN) | 구현 간단, 모듈 불필요 | USB 호스트 필요, 최종 임베디드 장치에 부적합 |
| SPI 기반 Wiznet W5500 (이 글의 방식) | 임베디드 보드에 직접 유선 Ethernet 추가 가능 | SPI 버스 속도 및 락 문제 고려 필요 |
| RMII/MII MAC 내부 Ethernet IP코어 | 고속 LAN 가능 | 핀 수/PCB 복잡도 증가 |
이번 예제는 임베디드 장치에서 Ethernet을 직접 구현한다는 점에서 실전용으로 의미가 크다. 특히 ESP32-S3 + W5500 조합은 칩-외장 이더넷 인터페이스로 현실적인 네트워크 장치 구현에 적절하다. 마계툴즈의 작업실
② 핵심 구조 요약 (How it is designed)
✔ 하드웨어 구조
ESP32-S3-DevKitC-1 v1.1 보드
Wiznet W5500 이더넷 PHY/MAC 모듈 연결
SPI로 ESP32-S3 ↔ W5500 통신
MOSI/MISO/SCLK/CS
GPIO로 RESET, INT 입력
PHY 인터럽트 및 리셋 처리
✔ 소프트웨어 구조
ESP-IDF 5.4.0 개발환경
ESP-IDF Ethernet API + W5500 드라이버
esp_eth_mac_new_w5500(), esp_eth_phy_new_w5500()로 MAC/PHY 구성
esp_eth_driver_install(), esp_eth_start()로 Ethernet 시작
이벤트 기반 네트워크 처리
LINK UP/DOWN → DHCP 클라이언트 제어
IP 할당 후 PC ping 응답까지 구현
✔ 핵심 코드 흐름
GPIO 설정 (RESET/INT)
SPI bus 초기화
W5500 config 설정
MAC/PHY 객체 생성
Ethernet 장치 설치 및 시작
DHCP로 IP 할당
즉 SPI를 통해 Ethernet 장치를 MAC/PHY로 쓰도록 esp_eth 인터페이스로 붙여주는 구조다. 마계툴즈의 작업실
③ 이 구조가 갖는 기술적 의미
왜 이 접근이 합리적인가?
Because 임베디드 보드 자체에 유선 Ethernet을 쉽게 추가할 수 있다.
Because 외장 Ethernet PHY(W5500) + 표준 Ethernet 스택 조합은 안정성과 확장성이 크다.
임베디드 장치의 네트워크 테스트/디버깅이 쉬워지고, Wi-Fi가 어려운 환경(산업용/고밀도 환경)에서도 유선 네트워크가 가능해진다.
강점
표준 TCP/IP 지원
DHCP/IP 할당 자동화
PC와의 상호 연결성
약점 / Trade-off
SPI 버스 최고 속도와 레이턴시 한계
핀 수와 보드 레이아웃 복잡도 증가
PHY와 MAC이 분리되는 구조는 통합 MAC 인터페이스 대비 약간의 오버헤드 유발 가능 마계툴즈의 작업실
④ WIZnet / Ethernet 관점에서의 해석
Wiznet W5500은 하드웨어 기반 TCP/IP Offload Ethernet 칩이다. ESP32가 이더넷 스택을 직접 처리하지 않고도 이더넷 PHY/MAC 수준에서 네트워크 기능을 사용할 수 있다.
MCU + W5500 조합의 장점
MCU 자원이 TCP/IP 처리에 덜 쓰임
실시간 임베디드 시스템에서 네트워크 부담 감소
하드웨어 TCP/IP 오프로딩 관점
W5500은 소프트웨어 TCP/IP 대신 하드웨어 처리가 가능해 응답성/동작 안정성 향상에 도움이 된다.
이런 구조는 임베디드 이더넷 장치에서 널리 쓰인다. 마계툴즈의 작업실
⑤ 확장 가능성 및 활용 시나리오
이 구조는 단순 Ethernet 핑 응답뿐 아니라 여러 확장 시나리오로 활용 가능하다:
DHCP + Static IP 혼합 운영
DHCP로 IP 자동 취득 + 필요 시 변하지 않는 Static IP 설정
TCP/UDP Server/Client
장치 간 네트워크 통신, 실시간 데이터 송수신
Web Server / REST API
상태/제어 인터페이스를 Ethernet으로 제공
SPI-to-Network Bridge
ESP32의 센서/액추에이터 데이터를 Ethernet 네트워크로 전송
즉 네트워크 장치 및 IoT 게이트웨이 같은 실전 제품 수준 네트워크 장치 개발 패턴에도 적용할 수 있다. 마계툴즈의 작업실
⑥ 결론
이 글은 ESP32-S3와 Wiznet W5500 모듈을 활용한 실전 Ethernet 구현 예제로, 임베디드 네트워크 장치 설계에 실질적인 기준을 제공한다.
구조적 판단 사례: SPI 기반 W5500 + esp_eth 구조는 표준 임베디드 Ethernet 장치 구현 방식이다.
기술 선택 이유: 하드웨어 TCP/IP offload, 안정성, 확장성 때문에 임베디드 고속/안정 네트워크가 필요한 프로젝트에서 유리하다.
이 글은 단순 예제가 아니라 실전 적용 가능한 레퍼런스로서 가치가 있다.