Jump to content

    
pavlovconst

Можно ли 1G Ethernet по бекплейну

Recommended Posts

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?

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

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 .

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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

Share this post


Link to post
Share on other sites
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 :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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?

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.