ESPCAN 8PRO: ESP32-S3와 W5500 Ethernet, CAN, RS485를 결합한 산업용 DIN-Rail 컨트롤러

한글

산업용 컨트롤러는 하나의 네트워크만 사용하는 경우보다 여러 통신 인터페이스를 동시에 처리해야 하는 경우가 많습니다.

상위 시스템과는 Ethernet으로 연결하고, 현장 장비와는 CAN이나 RS485로 통신하며, 센서나 스위치, 릴레이 등은 Digital I/O를 통해 직접 제어하는 식입니다.

ESPCAN 8PRO는 이러한 산업 환경을 하나의 보드에 통합한 ESP32-S3 기반 DIN-Rail 컨트롤러입니다. 8개의 Digital Input, 8개의 Digital Output, CAN, RS485/Modbus, 그리고 WIZnet W5500 기반 100 Mbps Ethernet을 하나의 시스템에 결합합니다.

이 프로젝트의 핵심은 단순히 Ethernet 기능을 추가했다는 데 있지 않습니다. 현장 레벨의 산업 통신과 상위 IP 네트워크를 하나의 컨트롤러 안에서 연결하는 Hybrid Architecture를 구현했다는 점이 흥미롭습니다.

프로젝트 개요

ESPCAN 8PRO의 중심에는 ESP32-S3가 있습니다.

ESP32-S3는 전체 애플리케이션 로직과 I/O, CAN, RS485 통신을 담당하고, W5500은 SPI를 통해 연결되어 유선 Ethernet 인터페이스를 제공합니다.

주요 구성은 다음과 같습니다.

• ESP32-S3 Main Controller
• WIZnet W5500 Ethernet Controller
• 100 Mbps Wired Ethernet
• 8 Digital Inputs
• 8 Digital Outputs
• CAN Bus
• RS485 / Modbus
• I2C 기반 I/O Expander
• 5–24 V DC Input
• TS-35 DIN-Rail Mounting

일반적인 Ethernet 개발 보드보다 실제 산업 제어 시스템에 가까운 구성을 갖추고 있다는 것이 특징입니다.

전체 시스템 구조

전체 구조는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

Ethernet Network
↓
WIZnet W5500
↓ SPI
ESP32-S3
↓
CAN / RS485 / Digital I/O

상위 IP 네트워크와의 연결은 W5500이 담당하고, ESP32-S3는 현장 장비와의 통신과 실제 제어 로직을 담당합니다.

즉, Ethernet이 CAN이나 RS485를 대체하는 것이 아닙니다.

각각의 인터페이스가 서로 다른 계층에서 역할을 수행하면서 하나의 시스템 안에서 결합됩니다.

이를 좀 더 산업 시스템 관점에서 보면 다음과 같습니다.

Field Layer
Digital I/O / CAN / RS485

↓

Control Layer
ESP32-S3

↓

Network Layer
W5500 Ethernet

이 구조를 보면 W5500이 프로젝트에서 어디에 위치하고 어떤 역할을 담당하는지 명확해집니다.

W5500 Ethernet Interface

ESPCAN 8PRO에서는 W5500이 ESP32-S3와 SPI로 연결됩니다.

프로젝트에 공개된 연결 정보는 다음과 같습니다.

단순히 제품명만 언급된 것이 아니라 SPI Signal부터 Interrupt와 Reset까지 실제 Hardware 연결 정보가 공개되어 있습니다.

W5500은 Hardwired TCP/IP Ethernet Controller로서 TCP/IP Network 처리를 Hardware에서 담당합니다.

따라서 ESP32-S3는 Ethernet Network Stack에 모든 Resource를 사용하는 대신, Digital I/O 제어, CAN 통신, RS485/Modbus 처리와 같은 Application Logic에 집중할 수 있습니다.

이 프로젝트에서 W5500의 역할은 단순한 RJ45 연결 기능이 아니라 산업용 Controller의 IP Network Layer를 담당하는 전용 Ethernet Controller라고 볼 수 있습니다.

Digital Input과 Output

ESPCAN 8PRO는 8개의 Digital Input과 8개의 Digital Output을 제공합니다.

I/O는 I2C 기반 XL9535 I/O Expander를 통해 관리되며 문서에 공개된 I2C Address는 다음과 같습니다.

0x20

Digital Input에는 산업 환경을 고려한 IEC 61000-4-4 관련 보호 설계가 적용되어 있습니다.

Digital Output은 NPN 방식이며 최대 다음 조건을 지원합니다.

• 0.5 A
• 24 V

따라서 ESPCAN 8PRO는 Ethernet Network에 연결되는 단순 개발 보드가 아니라 외부 장비의 상태를 직접 입력받고 실제 장치를 제어할 수 있는 Controller입니다.

CAN Bus

CAN Interface도 함께 제공됩니다.

CAN GPIO는 다음과 같이 구성됩니다.

• TX: GPIO21
• RX: GPIO47

CAN은 산업 장비, Embedded Controller, 자동차 및 여러 Distributed Control 환경에서 사용되는 대표적인 Field Communication 방식입니다.

프로젝트 문서에는 실제 설치 시 중요한 내용도 기록되어 있습니다.

ESPCAN 8PRO의 CAN Interface에는 내부 Termination이 포함되어 있지 않으므로, 장치가 CAN Bus의 끝단에 위치하는 경우 외부 120 Ω Termination Resistor가 필요합니다.

이처럼 실제 Wiring 시 고려해야 할 내용까지 공개되어 있어 Hardware Reference로서의 가치도 높습니다.

RS485와 Modbus

RS485 Interface의 GPIO 구성은 다음과 같습니다.

• TX: GPIO2
• RX: GPIO1
• DE/RE: GPIO42

RS485에는 120 Ω Termination이 포함되어 있으며 Modbus 기반 장비와 연결할 수 있습니다.

예를 들어 다음과 같은 데이터 흐름을 구성할 수 있습니다.

RS485 / Modbus Device
→ ESP32-S3
→ W5500 Ethernet
→ IP Network

CAN Device 역시 비슷한 방식으로 상위 Ethernet Network와 연결할 수 있습니다.

Hybrid Network가 중요한 이유

실제 산업 현장에서는 하나의 통신 방식만 사용되는 경우보다 여러 세대의 장비와 Network가 함께 존재하는 경우가 많습니다.

기존 설비는 RS485나 CAN을 사용하지만, 상위 Monitoring System이나 Server는 Ethernet을 사용하는 식입니다.

ESPCAN 8PRO는 이 두 환경을 하나의 Controller 안에서 연결할 수 있는 Hardware Architecture를 보여줍니다.

특히 W5500 Ethernet과 CAN, RS485가 함께 존재하기 때문에 Hybrid Network Application으로서도 의미가 있습니다.

W5500은 상위 IP Network의 연결을 담당하고, ESP32-S3는 각 Field Interface 사이의 Data와 Application Logic을 처리할 수 있습니다.

ESP32-S3에 왜 W5500을 추가했을까?

ESP32-S3 자체가 Wi-Fi를 지원하지만 산업 환경에서는 여전히 Wired Ethernet이 필요한 경우가 많습니다.

예를 들면 다음과 같습니다.

• Controller가 장기간 고정 설치되는 환경
• Wireless Network 환경을 안정적으로 보장하기 어려운 장소
• 기존 사내 LAN에 직접 연결해야 하는 시스템
• 지속적인 Network 연결이 필요한 장비
• RS485/CAN 장비를 Ethernet Network와 연결해야 하는 Gateway

이러한 환경에서는 ESP32-S3의 무선 기능과 별도로 Dedicated Wired Ethernet Interface를 두는 것이 유용합니다.

ESPCAN 8PRO에서는 W5500이 이러한 역할을 담당합니다.

ESP32-S3는 Application과 Field Interface에 집중하고, W5500은 Wired Ethernet과 Hardwired TCP/IP Networking을 담당합니다.

Power와 설치 환경

ESPCAN 8PRO는 5–24 V DC Input을 지원합니다.

12 V나 24 V 전원이 일반적으로 사용되는 산업 환경과 연결하기 적합한 구조입니다.

또한 TS-35 DIN Rail에 설치할 수 있어 Control Cabinet과 같은 실제 산업 설비 안에 적용하기 좋은 Mechanical Form Factor를 갖추고 있습니다.

Ethernet, CAN, RS485, Digital I/O뿐 아니라 Power와 설치 방식까지 고려된 점에서 일반 Maker Board보다 산업용 Controller에 가까운 형태입니다.

활용 가능 분야

Remote I/O

현장의 Digital Input 정보를 수집하고 Ethernet을 통해 상위 Monitoring System으로 전달하는 구조를 만들 수 있습니다.

Industrial Gateway

RS485 또는 CAN을 사용하는 기존 Field Equipment와 Ethernet 기반 시스템 사이의 Gateway 역할을 할 수 있습니다.

Equipment Monitoring

설비의 상태 Signal을 Digital Input으로 수집하고 W5500 Ethernet을 통해 Network로 전달할 수 있습니다.

Building Automation

RS485를 사용하는 HVAC나 Building Equipment를 Ethernet 기반 Management System과 연결하는 구조로 활용할 수 있습니다.

Distributed Control

여러 Controller가 각 위치의 I/O를 처리하면서 중앙 Ethernet Network에 연결되는 Distributed Control Architecture에도 적용할 수 있습니다.

이 프로젝트가 흥미로운 이유

ESPCAN 8PRO는 W5500이 단독 Ethernet Demo로 사용되는 것이 아니라 실제 산업 제어 시스템의 한 구성 요소로 통합된 사례라는 점에서 흥미롭습니다.

프로젝트에는 다음과 같은 구체적인 기술 정보가 공개되어 있습니다.

• ESP32-S3 기반 Architecture
• W5500 SPI Pin Mapping
• Interrupt / Reset Pin
• CAN GPIO Mapping
• RS485 GPIO Mapping
• Digital I/O 구성
• I2C Expander Address
• CAN / RS485 Termination 조건
• Power Requirement
• DIN-Rail Installation

따라서 단순히 “W5500을 사용했다”는 수준을 넘어 W5500이 어디에 연결되고, 시스템에서 어떤 역할을 담당하며, 다른 Interface와 어떻게 결합되는지 확인할 수 있습니다.

결론

ESPCAN 8PRO는 ESP32-S3, WIZnet W5500, CAN, RS485, Digital I/O를 하나의 산업용 DIN-Rail Controller에 통합한 프로젝트입니다.

ESP32-S3가 Application과 Field Interface를 담당하는 동안 W5500은 Wired Ethernet과 Hardwired TCP/IP Networking을 담당합니다.

특히 Ethernet과 CAN, RS485가 함께 사용되는 구조는 실제 산업 Network가 여러 통신 기술의 조합으로 구성된다는 점을 잘 보여줍니다.

W5500이 단순한 IoT Ethernet Interface를 넘어 Industrial Gateway, Remote I/O, Building Automation과 같은 산업용 Application에서 Network Layer로 활용될 수 있음을 보여주는 좋은 Reference입니다.

Original Project
GitHub – calebns/espcan-8pro

ESPCAN 8PRO: Industrial DIN-Rail Controller with ESP32-S3, W5500 Ethernet, CAN, and RS485

Industrial controllers often need to handle several communication interfaces at the same time rather than relying on a single network.

A controller may communicate with a supervisory system over Ethernet, exchange data with field equipment through CAN or RS485, and directly interact with sensors, switches, relays, or actuators through digital I/O.

ESPCAN 8PRO is an ESP32-S3-based DIN-rail controller designed around this type of industrial environment. It combines eight digital inputs, eight digital outputs, CAN, RS485/Modbus, and 100 Mbps Ethernet based on the WIZnet W5500 in a single platform.

The interesting part of this project is not simply that Ethernet was added. It demonstrates a hybrid architecture that connects field-level industrial interfaces to a higher-level IP network.

Project Overview

The ESP32-S3 is the main processor of ESPCAN 8PRO.

It handles application logic, local I/O, CAN communication, and RS485 communication, while the W5500 is connected through SPI and provides a dedicated wired Ethernet interface.

The main hardware features include:

ESP32-S3 main controller

WIZnet W5500 Ethernet controller

100 Mbps wired Ethernet

8 digital inputs

8 digital outputs

CAN bus

RS485 / Modbus

I2C-based I/O expander

5–24 V DC input

TS-35 DIN-rail mounting

The result is a platform that looks closer to a practical industrial controller than a typical Ethernet development board.

System Architecture

The overall architecture can be represented as:

Ethernet Network
↓
WIZnet W5500
↓ SPI
ESP32-S3
↓
CAN / RS485 / Digital I/O

The W5500 provides connectivity to the higher-level IP network, while the ESP32-S3 handles communication with field equipment and executes the main control logic.

Ethernet does not replace CAN or RS485.

Instead, each interface serves a different communication layer and they work together within one controller.

From an industrial system perspective, the architecture can be viewed as:

Field Layer
Digital I/O / CAN / RS485

↓

Control Layer
ESP32-S3

↓

Network Layer
W5500 Ethernet

This makes the role of the W5500 in the system particularly clear.

W5500 Ethernet Interface

The W5500 is connected to the ESP32-S3 through SPI.

The project documents the following pin assignments:

This provides stronger technical evidence than simply listing the W5500 as a component. The SPI signals, interrupt, and reset connections are explicitly documented.

The W5500 is a hardwired TCP/IP Ethernet controller that handles TCP/IP networking in hardware.

This allows the ESP32-S3 to focus on application-level tasks such as digital I/O control, CAN communication, and RS485/Modbus processing.

In this project, the W5500 therefore serves as a dedicated Ethernet network layer for the industrial controller, rather than simply providing an RJ45 connection.

Digital Input and Output

ESPCAN 8PRO provides eight digital inputs and eight digital outputs.

The I/O channels are managed through an XL9535 I/O expander connected over I2C, with the documented I2C address:

0x20

The digital inputs include protection intended for industrial environments.

The NPN digital outputs support up to:

0.5 A

24 V

This means the board is not just connected to an Ethernet network. It can directly receive signals from external equipment and control physical devices.

CAN Bus

The project also includes CAN communication.

The documented CAN GPIO assignments are:

TX: GPIO21

RX: GPIO47

CAN is widely used in industrial equipment, embedded systems, automotive applications, and distributed control systems.

An important implementation detail is also documented: the board does not include internal CAN termination.

When ESPCAN 8PRO is installed at the end of a CAN bus, an external 120 Ω termination resistor is required.

Providing this type of implementation detail makes the project more useful as a real engineering reference.

RS485 and Modbus

The RS485 interface uses:

TX: GPIO2

RX: GPIO1

DE/RE: GPIO42

A 120 Ω termination resistor is included for the RS485 interface.

This enables communication with Modbus-based industrial devices.

A possible data path is:

RS485 / Modbus Device
→ ESP32-S3
→ W5500 Ethernet
→ IP Network

CAN-connected devices can be integrated into the higher-level Ethernet network in a similar way.

Why the Hybrid Network Matters

Industrial sites often contain multiple generations of equipment and communication technologies.

Existing field devices may use RS485 or CAN, while modern monitoring systems and servers rely on Ethernet.

ESPCAN 8PRO demonstrates a hardware architecture capable of connecting these two environments within one controller.

Because W5500 Ethernet, CAN, and RS485 coexist in the same system, it is also a clear example of a hybrid network application.

The W5500 provides the higher-level IP connection, while the ESP32-S3 can handle the data and application logic between the different field interfaces.

Why Add W5500 to an ESP32-S3?

The ESP32-S3 already provides wireless connectivity, but wired Ethernet is still important in many industrial environments.

Examples include:

permanently installed controllers

environments where wireless stability cannot be guaranteed

systems that must connect directly to an existing LAN

applications requiring continuous network availability

gateways connecting RS485 or CAN equipment to Ethernet

In these cases, a dedicated wired Ethernet interface can complement the ESP32-S3.

In ESPCAN 8PRO, the ESP32-S3 focuses on the application and field interfaces, while the W5500 provides wired Ethernet and hardwired TCP/IP networking.

Power and Installation

ESPCAN 8PRO supports a 5–24 V DC input.

This makes it compatible with power environments commonly found in industrial installations, including 12 V and 24 V systems.

The controller is also designed for TS-35 DIN-rail mounting, making it suitable for installation inside industrial control cabinets.

Together with Ethernet, CAN, RS485, and digital I/O, the power and mechanical design make the board closer to a practical industrial controller than a conventional maker board.

Potential Applications

Remote I/O

Digital input data can be collected locally and transmitted to a supervisory system over Ethernet.

Industrial Gateway

Existing RS485- or CAN-based equipment can be connected to Ethernet-based systems.

Equipment Monitoring

Machine status signals can be acquired through digital inputs and transferred through the W5500 Ethernet interface.

Building Automation

RS485-based HVAC or building equipment can be connected to an Ethernet-based management system.

Distributed Control

Multiple controllers can handle local I/O at different locations while connecting to a central Ethernet network.

Why This Project Is Interesting

ESPCAN 8PRO is interesting because the W5500 is not used as an isolated Ethernet demonstration. It is integrated into a complete industrial control architecture.

The project provides concrete technical information including:

ESP32-S3 system architecture

W5500 SPI pin mapping

interrupt and reset signals

CAN GPIO mapping

RS485 GPIO mapping

digital I/O configuration

I2C expander address

CAN and RS485 termination requirements

power requirements

DIN-rail installation

This makes it possible to understand not only that the W5500 is used, but where it is connected, what role it performs, and how it works together with the other interfaces in the system.

Conclusion

ESPCAN 8PRO integrates the ESP32-S3, WIZnet W5500, CAN, RS485, and digital I/O into a single industrial DIN-rail controller.

The ESP32-S3 handles application logic and field-level interfaces, while the W5500 provides wired Ethernet and hardwired TCP/IP networking.

The combination of Ethernet, CAN, and RS485 also reflects the reality of industrial networks, where multiple communication technologies often coexist.

It is a useful reference showing how the W5500 can serve as the network layer not only in IoT devices, but also in industrial gateways, remote I/O systems, and building automation controllers.

Original Project
GitHub – calebns/espcan-8pro