[pavlovconst 2]

Здравствуйте!

Мы проектируем некое модульное устройство - бекплейн, системный модуль и сменные сигнальные модули. На всех модулях будут ПЛИС Cyclone V или MAX 10. 

Возникло предложение использовать для передачи информации Ethernet - 100Mbps или 1G. MAC уровень в ПЛИС, аппаратные PHY и аппаратный свич в составе бекплейна.

Оцените, пожалуйста бредовость (или нет) этой идеи. В плюсах я вижу то, что на каждом сигнальном модуле блок Ethernet будет стандартным, сам интерфейс также не нуждается в документировании, минус - за микросхемы PHY нужно платить.

 

Можно попытался обойтись без PHY - то есть, выводить на бекплейн сигналы RGMII, а свич делать в ПЛИС. Но даже в лучшем случае с каждого модула тогда придется тянуть по 12 линий. Это много.

Вариант использования SGMII - видимо, не подходит, так как не поддержан в наших ПЛИС и требует дорогих материалов для печатных плат.

 

Вообще, допустимо ли это - гнать по бекплейну сигналы с выхода PHY? В стандарте подразумевается витая пара. Достаточно ли соблюсти волновое сопротивление, или есть еще требования?

[Lmx2315 2]

 

8 минут назад, pavlovconst сказал:

Вообще, допустимо ли это - гнать по бекплейну сигналы с выхода PHY? В стандарте подразумевается витая пара. Достаточно ли соблюсти волновое сопротивление, или есть еще требования?

да , так и делают во всяких - AdvancedTCA,VPX,Compact PCI serial  и прочих. И побыстрее интерфейсы используются. Тока на бекплейн имхо не комильфо ставить активные элементы , его потом демонтировать для ремонта тяжело. Обычно бекплейны пассивные .

[pavlovconst 2]

14 minutes ago, Lmx2315 said:

И побыстрее интерфейсы используются

Ну, если брать 10G, то там в рамках стендарта проработан вопрос об использовании в бекплейнах, я про 10GBASE-KR. А вариант с 1G лично мне кажется "колхозным". Может, я не прав.

[NStorm 0]

Так ведь есть 1000Base-KX как раз для плат.

См. 

802.3ap

2007

1 и 10 Гбит/с (125 и 1250 Мбайт/с) по печатной кросс-плате

Изменено 25 апреля, 2020 пользователем NStorm

[Doka 1]

21 hours ago, pavlovconst said:

минус - за микросхемы PHY нужно платить

и каков вклад ETH PHY в стоимость конечного модуля, если посмотреть на стоимость самой ПЛИС и РСВ???

к тому же при передаче в пределах платы скорее всего от трансформаторов допустимо отказаться

21 hours ago, Lmx2315 said:

Тока на бекплейн имхо не комильфо ставить активные элементы , его потом демонтировать для ремонта тяжело. Обычно бекплейны пассивные .

полностью поддерживаю!

в идеале на кросс-плате д.б. только разъёмы

[_pv 52]

22 hours ago, pavlovconst said:

Ну, если брать 10G, то там в рамках стендарта проработан вопрос об использовании в бекплейнах, я про 10GBASE-KR. А вариант с 1G лично мне кажется "колхозным". Может, я не прав.

и гигабитный используется, в microTCA например, только не 1000BASE-T.

да и если всё равно свой собственный бэкплэйн колхозите а не какой-нибудь стандартный берёте, то почему нет. там физика на 100м кабеля расчитана, коннекторами и полуметром по бэкплейну надо постараться чтобы испортить.

только присоединюсь к предыдущим, что бэкплэйн - пассивный, физика и  свичи на модулях.

правда если там только лишь ethernet на бэкплэйне в качестве интерфейса и всё, зачем вообще бэкплэйн, 8p8c разъём на морде и патч панели / стандартные свичи не сильно уж хуже выглядят. тогда с обратной стороны для питания - да хоть КАМАК :)

[Zig 31]

Недавно решал похожую задачу. Нужно было связать выход GE модуля COM Express с GE свичем. Хотел подключить без трансформатора, но поискав в интернете нашел документ от Microchip: ENT-AN0114 SimpliPHY Transformerless Ethernet Designs в котором описываются варианты подключений разных типов физик между собой.

В частности в нем написано, что развязка просто конденсаторами допустима, если обе физики имеют тип выхода voltage-mode-based. Если тип выхода current-mode (это те физики которым нужно подавать питание на среднюю точку трансформатора), то нужно принимать дополнительные меры. Наилучшей они считают применение простого двухобмоточного развязывающего трансформатора с отводами от средних точек обмоток.

[pavlovconst 2]

10 hours ago, NStorm said:

Так ведь есть 1000Base-KX как раз для плат.

См. 

802.3ap

2007

1 и 10 Гбит/с (125 и 1250 Мбайт/с) по печатной кросс-плате

Этот стандарт поддержан в 10GBASE-KR PHY IP Core. Только Stratix V и Arria V

10 hours ago, Doka said:

полностью поддерживаю!

в идеале на кросс-плате д.б. только разъёмы

ок, понятно

8 hours ago, _pv said:

тогда с обратной стороны для питания - да хоть КАМАК :)

заказчик не поймет :)

6 hours ago, Zig said:

развязка просто конденсаторами допустима, если обе физики имеют тип выхода voltage-mode-based

Спасибо за документ. На каком PHY остановились, если не секрет?

[Zig 31]

10 часов назад, pavlovconst сказал:

Спасибо за документ. На каком PHY остановились, если не секрет?

В моем варианте все сложнее, чем у вас.

Свич выбран с типом выхода voltage-mode. Но т.к. на плату может быть установлен любой модуль COM Express, то я заранее не знаю какого типа на нем будет стоять физика. По стандарту с COM модуля выходит сигнал, который нужно подключить к центральным точкам внешних трансформаторов. Это подразумевает возможность установки не COM модуль физики с типом выхода current-mode. Если бы я гарантировано знал, что на модулях установлена физика с типом выхода voltage-mode, то обошелся бы разделительными конденсаторами. А так - пришлось ставить трансформатор.

Но я могу ошибаться. Пусть меня поправят, если что.

 

Возможно в PICMG 3 AdvancedTCA есть дополнительная информация.

[prig 0]

On 4/24/2020 at 4:51 PM, pavlovconst said:

Возникло предложение использовать для передачи информации Ethernet - 100Mbps или 1G. MAC уровень в ПЛИС, аппаратные PHY и аппаратный свич в составе бекплейна.

- 100BASE-TX с конденсаторной развязкой гоняется через бекплейн без проблем.

У производителей можно найти рекомендации на конкретные микросхемы физ. уровня.

Обычно ставят конденсатор около передатчика (т.е., по одному на линк с каждой стороны), и там же потребную обвязку для конкретного типа выхода.

Такой выход совместим со стандартом 100BASE-TX, только похуже изоляция и подавление синфаза. Для бекплейна это не слишком принципиально.

На входе цепляются терминаторы (тоже бывает по-разному). Совместимость с 100BASE-TX аналогичная (и с обычным компом линкуется).

- Для 1G на бекплейне лучше использовать 1000BASE-T и трансформаторы с двух сторон (тянуть средние точки - явно не комильфо).

Решения с конденсаторной развязкой для 1000BASE-T попадаются, но как правило там же настоятельно рекомендуют использовать трансформаторы (один или два). Как бы ежу понятно, что с трансформаторами проблем быть в принципе не должно. С конденсаторами не пробовал, не скажу.

Попадаются проприетарные решения с конденсаторной развязкой для "продвинутых" 1000BASE-X (формально - для файбера, KX не заявлен, но есть доп. фичи и режимы, годящиеся и для бекплейна). На бекплейне не пробовал, но по большим платам летает по диагонали. Совместимость на чистом 1000BASE-X отличная, а с фичами - только с себе подобными. Т.е., вариант для бекплейна, даже если заработает, так себе.

- 1000BASE-КX используется больше на бумаге. Чип, для которого он заявлен, я что-то даже не припомню. Разве что легаси для порта 1GBASE-KR.

On 4/26/2020 at 11:41 AM, Zig said:

Если бы я гарантировано знал, что на модулях установлена физика с типом выхода voltage-mode

Строго говоря, это без разницы. Вопрос только в том, можно ли привести конкретный тип порта в "совместимый" со стандартом с помощью резисторов и конденсаторов, т.к. из модуля надо всяко выводить совместимые с обычными портами. Если нет, то на такой порт ставится трансформатор. С ответной частью идентично.

[BSACPLD 9]

On 4/24/2020 at 5:16 PM, pavlovconst said:

Ну, если брать 10G, то там в рамках стендарта проработан вопрос об использовании в бекплейнах, я про 10GBASE-KR. А вариант с 1G лично мне кажется "колхозным". Может, я не прав.

Под 1G есть стандартные покупные свичи под тот же CompactPCI, например.

https://www.kontron.com/products/boards-and-standard-form-factors/cpci/6u-switches/cp6925.html

И там стандартизована разводка (какие дифпары на какие пины).

См. стандарт PICMG 2.16.

Сам Ethernet обычный 1000Base-T на медь через трасформатор.

Я делал платы как раз для такого форм-фактора.

PHY был 88E1111.

Работало на ура без каких-либо проблем.

[syoma 1]

В VPX стандарт VITA 46.6 описывает 1000Base-BX, который по бекплейну вообще без трансформаторов по двум диффпарам бегает. Вроде в закромах он есть. Советую почитать - меньше граблей будет.

[sysel 0]

Не хочу заводить новую тему, спрошу тут:

Насколько бредовая идея использовать в аналогичной ситуации USB2.0/3.0 для передачи данных от модуля к бекплейну и USB хаб на бекплейне для агрегации линков (чтобы потом но одному интерфейсу USB собрать весь поток данных на модуль вычислитель)? Прямой обмен данными между модулями не предусмотрен, только модуль <-> вычислитель (через хаб на бекплейне).

Может быть есть какой-то стандарт, использующий USB в модульных шасси? Не хочу изобретать велосипедов.

 

[peshkoff 24]

2 hours ago, sysel said:

Не хочу заводить новую тему, спрошу тут:

Насколько бредовая идея использовать в аналогичной ситуации USB2.0/3.0 для передачи данных от модуля к бекплейну и USB хаб на бекплейне для агрегации линков (чтобы потом но одному интерфейсу USB собрать весь поток данных на модуль вычислитель)? Прямой обмен данными между модулями не предусмотрен, только модуль <-> вычислитель (через хаб на бекплейне).

Может быть есть какой-то стандарт, использующий USB в модульных шасси? Не хочу изобретать велосипедов.

 

А какой стандарт используете вы?

Стандарты с бэкплейнами пляшут от механики. Если использовать VPX, то никаких проблем.

Как должны быть использованы линии подробно описано в VITA65.0.

Другое дело использование свича на бэкплейне. Как уже писали выше активные компоненты очень нежелательный на бэкплейне.

во-первых монтаж\демонтаж.

во-вторых добавляются переходные отверстия с гигантскими стабами, а они уже есть в месте разъема.

Для VPX идеальный вариант - использование RTM модуля.

[sysel 0]

On 5/28/2020 at 2:24 PM, peshkoff said:

Другое дело использование свича на бэкплейне. Как уже писали выше активные компоненты очень нежелательный на бэкплейне.

Бекплен стандарта PXI/PXIexpress буквально кишит микросхемами, в том числе BGAшными PCI-E 2.0 свитчами. Плата у них миллиметров 5 толщиной для механической стабильности этой конструкции.

С другими стандартными бекплейнами я не сталкивался.

NI_PXIe-1075_Backplane.pdf