Arduino – Ping ICMP sulla rete locale

Hardware utilizzato

In questo esercizio Arduino viene usato come un vero e proprio host IPv4 collegato a una LAN Ethernet. La configurazione è pensata per mostrare cosa succede “dietro le quinte” di un ping ICMP, usando componenti semplici e facilmente reperibili.

• Scheda Arduino (es. Arduino Uno o compatibile).
• Shield Ethernet basata su chip Wiznet (W5100, W5200 o W5500) collegata ai pin SPI.
• Cavo Ethernet per collegare Arduino allo switch o direttamente al router.
• Host di destinazione nella stessa rete (un PC o altro dispositivo con IP statico).
• PC di programmazione con IDE Arduino e librerie installate.

La shield Ethernet si occupa della parte fisica e di collegamento (livello 1–2), mentre lo sketch implementa la parte logica di rete usando lo stack TCP/IP della libreria Ethernet e le funzioni ICMP fornite da EthernetICMP.

Librerie di rete utilizzate

Lo sketch si appoggia a tre librerie principali:

• SPI.h – gestisce il bus SPI hardware, usato per parlare con il chip Wiznet montato sulla shield.
• Ethernet.h – fornisce lo stack TCP/IP per IPv4, con gestione di indirizzo IP, subnet mask, gateway e DNS.
• EthernetICMP.h – aggiunge il supporto per ICMP Echo Request/Echo Reply (ping) sopra la libreria Ethernet, tramite le classi EthernetICMPPing e EthernetICMPEchoReply.

Le librerie Ethernet ed EthernetICMP devono essere installate nella cartella delle librerie dell’IDE Arduino; la loro versione deve essere compatibile con il chip montato sulla shield (W5100/W5200/W5500).

Installazione librerie Ethernet ed EthernetICMP

Per compilare lo sketch sono necessarie la libreria Ethernet.h (ufficiale Arduino) e la libreria EthernetICMP.h per il ping ICMP. Devono essere installate nella cartella delle librerie dell’IDE Arduino.

Ethernet.h (libreria Ethernet ufficiale)

Cosa fa: implementa lo stack TCP/IP per le shield/board basate su Wiznet; gestisce IP statico/DHCP, DNS, client/server TCP e UDP. Versione consigliata: usa l’ultima compatibile con il tuo chip (W5100/W5200/W5500).

Installazione: scarica l’archivio ZIP della libreria da questo link:

quindi estrai la cartella nella directory:

C:\Users\tuonome\AppData\Local\Arduino15\libraries\Ethernet

Note: alcune varianti (ad esempio “Ethernet2”, “Ethernet3”) sono pensate per il chip W5500: verifica quale chip è montato sulla tua shield prima di scegliere la libreria.

EthernetICMP.h (ping ICMP)

Cosa fa: estende la libreria Ethernet con ICMP Echo (ping), permettendo l’uso delle classi EthernetICMPPing ed EthernetICMPEchoReply.

Installazione: scarica l’archivio ZIP della libreria da questo link:

quindi estrai la cartella nella directory:

C:\Users\tuonome\AppData\Local\Arduino15\libraries\EthernetICMP

Compatibilità: richiede una libreria Ethernet funzionante e un chip Wiznet compatibile. È consigliabile dedicare un SOCKET esclusivo all’ICMP per evitare conflitti con altre connessioni.

Sketch Arduino – Ping ICMP

Lo sketch seguente configura Arduino con un indirizzo IP statico e invia periodicamente una Echo Request ICMP verso un host di destinazione, stampando il risultato sul monitor seriale.

#include <SPI.h>              // Interfaccia SPI per comunicare con il chip Ethernet
#include <Ethernet.h>         // Stack TCP/IP per IP, gateway, DNS, ecc.
#include <EthernetICMP.h>     // Supporto ICMP Echo (ping)

// Configurazione di base
const uint8_t ETH_CS_PIN = 10;          // Pin di chip select del controller Ethernet
byte mac[] = {                          // Indirizzo MAC (univoco sulla LAN)
  0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED
};

IPAddress ip    = IPAddress(192, 168, 1, 100);  // Indirizzo IP locale di Arduino
IPAddress dns   = IPAddress(1, 1, 1, 1);        // Server DNS
IPAddress gw    = IPAddress(192, 168, 1, 1);    // Gateway predefinito
IPAddress mask  = IPAddress(255, 255, 255, 0);  // Subnet mask
IPAddress target= IPAddress(192, 168, 1, 101);  // Host di destinazione da pingare

// Socket ICMP e istanza del pinger
SOCKET pingSocket = 0;                          // Indice del socket hardware usato per ICMP
EthernetICMPPing ping(pingSocket, (uint16_t)42); // Oggetto che invia le Echo Request (ID ICMP 42)

void setup() {
  Serial.begin(9600);                 // Inizializza la porta seriale
  while (!Serial) { ; }               // Attende che il monitor seriale sia pronto (sulle board con USB nativa)

  Ethernet.init(ETH_CS_PIN);          // Imposta il pin CS del controller Ethernet
  Ethernet.begin(mac, ip, dns, gw, mask); // Avvia lo stack Ethernet con IP statico

  delay(500);                         // Breve pausa per stabilizzare il link

  Serial.print(F("IP locale: "));
  Serial.println(Ethernet.localIP()); // Mostra l’indirizzo IP assegnato

  Serial.print(F("Ping verso: "));
  Serial.println(target);             // Mostra l’IP di destinazione
}

void loop() {
  // Invia una Echo Request ICMP con 4 byte di payload
  EthernetICMPEchoReply r = ping(target, 4);

  if (r.status == SUCCESS) {          // Controlla che sia arrivata una Echo Reply valida
    unsigned long rtt = millis() - r.data.time; // Calcola il round-trip time

    Serial.print(F("Reply da "));
    Serial.print(r.addr[0]); Serial.print('.');
    Serial.print(r.addr[1]); Serial.print('.');
    Serial.print(r.addr[2]); Serial.print('.');
    Serial.print(r.addr[3]);

    Serial.print(F(": bytes="));
    Serial.print(REQ_DATASIZE);       // Dimensione del payload ICMP

    Serial.print(F(" time="));
    Serial.print(rtt);                // Tempo di andata e ritorno in ms

    Serial.print(F("ms TTL="));
    Serial.println(r.ttl);            // Time To Live della risposta
  } else {
    Serial.print(F("Ping fallito; status="));
    Serial.println(r.status);         // Codice di errore (timeout, risposta errata, ecc.)
  }

  delay(1000);                        // Attende 1 secondo prima del prossimo ping
}

Variabili principali e significato

Di seguito una sintesi delle variabili più importanti usate nello sketch:

Note operative per il laboratorio

• L’indirizzo IP di Arduino (192.168.1.100) e quello del gateway devono essere coerenti con la LAN reale o simulata.
• Il valore di target va impostato a un host raggiungibile che risponda al ping (ad esempio un PC della stessa rete).
• È importante evitare indirizzi MAC duplicati; se ci sono più board, modificare l’array mac[].
• Per leggere correttamente i messaggi occorre aprire il monitor seriale a 9600 baud.