Conectar dos módulos ethernet (PHY) en un mismo PCB

[Martronica]

Saludos.

Actualmente estoy realizando un diseño con un microprocesador, el cual utiliza un transceiver realteck 8211 + un conector MagJack rj45.

Esta tarjeta, se conecta a un modulo ethernet que trabaja a 100BaseT mediante un cable Cat 5.



Resulta que se necesita integrar el modulo ethernet al mismo PCB donde esta el procesador, de manera que los conectores RJ-45 magjack, ya no serian necesarios.



Pero, al quitar el conector magjack RJ45, se estarían quitando los transformadores y el filtro interno que estos traen (para adaptar impedancias, EMI, etc). Por esta razón, se trato de buscar una solución basada en capacitancias, pero al no existir pruebas suficientes respecto a esto, se plantea usar transformadores integrados.

Sin embargo tengo 3 propuestas para conectar ambos módulos usando transformadores integrados y me gustaría recibir opiniones al respecto.

Propuesta 1:


Propuesta 2:


Propuesta 3:



Han trabajado con este tipo de conexión on board?
Les parece viable lo que planteo?
Tienen alguna sugerencia al respecto?

De verdad doy gracias de antemano por cualquier ayuda que me sirva para ampliar un poco mas la idea.

Éxitos...

[juaperser1]

Bueno a ver, tienes un microcontrolador que quieres unirlo al modulo con el rt5350.

¿sabes que el rt5350 es un SoC (system on chip) y consta de un micro interno, con esto puedes eliminar el otro micro y hacerlo con este SoC solo.

Que no se puede, pues el SoC tiene uart, I2C, spi etc que seria una comunicación entre micros mucho mejor que comunicarla con ethernet en jn mismo PCB, esa comunicación no esta pensada para eso.

¿no piensas que es mejor usar solo el SoC o usar un bus dedicado para la comunicación en una misma PCB?

Hay alguna razón por la que deba ser si o si ethernet?

Un saludo.

[Martronica]

Gracias por tu aporte.

"Bueno a ver, tienes un microcontrolador que quieres unirlo al modulo con el rt5350."

Realmente no es un microcontrolador, sino un microprocesador (corazón de un PC embebido que se diseño) que tiene un sistema operativo basado en Linux, a esta tarjeta, se le quiere conectar el SoC rt5350 para dotarlo con un punto de acceso, Ahora, el RT5350 permite conexión vía UART y Ethernet -esta versión no dispone USB-. El I2C es para configuración y EEPROM.

Resulta que la velocidad UART esta muy por debajo de lo que queremos, razón por la cual se decide usar la interfaz ethernet 100BaseT, para garantizar una mayor transferencia de datos y a mayores velocidades.


Saludos...

[juaperser1]

Gracias por tu aporte.

"Bueno a ver, tienes un microcontrolador que quieres unirlo al modulo con el rt5350."

Realmente no es un microcontrolador, sino un microprocesador (corazón de un PC embebido que se diseño) que tiene un sistema operativo basado en Linux, a esta tarjeta, se le quiere conectar el SoC rt5350 para dotarlo con un punto de acceso, Ahora, el RT5350 permite conexión vía UART y Ethernet -esta versión no dispone USB-. El I2C es para configuración y EEPROM.

Resulta que la velocidad UART esta muy por debajo de lo que queremos, razón por la cual se decide usar la interfaz ethernet 100BaseT, para garantizar una mayor transferencia de datos y a mayores velocidades.


Saludos...

De acuerdo, pero entonces el procesador es bastante antiguo o simple ¿no? Porque  la mayoría de procesadores dispone del PHY integrado, mira los de ARM9 de freescale o atmel por ejemplo que son los mas pequeños.

No es que quiera quitarte la idea de la cabeza pero creo que estas intentando implementar una solución añadiendo hardware, pudiendo cambiar los micros, no te digo que hagas la placa con el procesador por que hacer un diseño con un procesador no es tan simple como con un ucontrolador (aunque seria lo ideal)

Incluso seguro que puedes encontrar alguna placa que actúe como punto de acceso y linux.

Recuerdo que habia un modulo donde estaba incluido el micro ARM en el propio conector rj45.

Las soluciones que indicas no lo he visto nunca implementado la verdad, antes de implementar eso creó que deberías probarlo muy bien con algunos prototipos.

Un saludo

[Martronica]

Saludos.

Realmente el procesador contiene una interfaz MAC que maneja MII, pero necesita de un transceiver (PHY) -en este caso el RLT8211- para poder comunicarse con el RT5350.

Gracias.

[KILLERJC]

Si estan en el mismo PCB  deberian estar bastante cerca uno de otro, ademas aplicar un transformador hace que no debas ponerle un capa de GND a partir de la mitad de los magneticos en adelante hasta llegar nuevamente a los otros magneticos, por que estos ya no van a estar mas referenciados al GND de la placa. Si, tiene algo bueno que es el rechazo en modo comun, pero el mismo camino desde el MII hasta el PHY y ya tendrias tu coneccion.

El RT5350 posee un Switch asi que imagino que eso a lo que queres conectarlo, y tu procesador el MAC solo, asi que si o si deberia ir el PHY. Ademas de eso realmente no se por que deberias agregar algo mas. Nuevamente si estan en la misma PCB no deberian estar demasiado distantes entre uno y otro. Lo unico creo que es colocar unos capacitores entre medio... Te dejo unos links que seguro lo van a explicar mejor que yo:

http://www.intel.com/content/dam/doc/application-note/8255x-fast-ethernet-controllers-without-magnetics-appl-note.pdf
http://www.ti.com/lit/an/snla088a/snla088a.pdf

Solo remarcar una cosa:

it is recommended that transformerless operation be restricted to forced 100 Mb/s modes, with autonegotiation disabled.

[Jorge555]

Si estan en el mismo PCB  deberian estar bastante cerca uno de otro, ademas aplicar un transformador hace que no debas ponerle un capa de GND a partir de la mitad de los magneticos en adelante hasta llegar nuevamente a los otros magneticos, por que estos ya no van a estar mas referenciados al GND de la placa.

Según entiendo yo la impedancia diferencial del par ethetnet tienes que mantenerla, por lo que lo suyo es tener un plano de referencia justo debajo de las pistas del par ethernet para mantener la impedancia deseada del par diferencial. Por lo que nos tenemos que ir a un pcb de 4 layers con un plano de referencia al lado de los pares diferenciales, para que salgan pistas de anchos viables para obtener esa impedancia diferencial. Donde no has de poner tierra es justo debajo de los transformadores.

[juaperser1]

Según entiendo yo la impedancia diferencial del par ethetnet tienes que mantenerla, por lo que lo suyo es tener un plano de referencia justo debajo de las pistas del par ethernet para mantener la impedancia deseada del par diferencial. Por lo que nos tenemos que ir a un pcb de 4 layers con un plano de referencia al lado de los pares diferenciales, para que salgan pistas de anchos viables para obtener esa impedancia diferencial. Donde no has de poner tierra es justo debajo de los transformadores.

+1

[Martronica]

ok... comprendo....

Gracias por sus aportes, he aclarado algunas ideas...

Ahora, respecto a las propuestas de conexión mediante transformadores alguna de ellas les parece viable?.

Entiendo que el PHY trabaja a 10/100 y 1000 baseTx y que dispone de auto-negociación para determinar la velocidad de operación.
Por otro lado el RT5350, trabaja a 100BaseTx. de manera que se puede des-habilitar la auto-negociación del PHY y dejarlo operando a 100BaseTx.

Sin embargo, en el caso de la propuesta Numero 1, se puede simplemente No conectar (dejar abierto) el tercer y cuarto par de transceiver, en vista de que esos pares no se utilizarían?

Saludos y gracias.

[KILLERJC]

Si estan en el mismo PCB  deberian estar bastante cerca uno de otro, ademas aplicar un transformador hace que no debas ponerle un capa de GND a partir de la mitad de los magneticos en adelante hasta llegar nuevamente a los otros magneticos, por que estos ya no van a estar mas referenciados al GND de la placa.

Según entiendo yo la impedancia diferencial del par ethetnet tienes que mantenerla, por lo que lo suyo es tener un plano de referencia justo debajo de las pistas del par ethernet para mantener la impedancia deseada del par diferencial. Por lo que nos tenemos que ir a un pcb de 4 layers con un plano de referencia al lado de los pares diferenciales, para que salgan pistas de anchos viables para obtener esa impedancia diferencial. Donde no has de poner tierra es justo debajo de los transformadores.

Con respecto a las capas, si tiene un procesador que seguro tendra que routear flash y todas las demas cosas + ethertnet + wifi + switch de los demas no queda otra que 4 capas. Y sobre donde no poner la capa de GND se correcto, hay una imagen en el pdf de TI donde muestra hasta donde ubicar el plano. que es desde los transformadores hasta el conector.

Sin embargo, en el caso de la propuesta Numero 1, se puede simplemente No conectar (dejar abierto) el tercer y cuarto par de transceiver, en vista de que esos pares no se utilizarían?

No entiendo como es que harias eso... Tampoco entiendo que es el HLK-RM04, es casi un modulo completo mas que solo un PHY. Y la idea tuya es conectar el procesador con el Ralink. El ralink ya posee PHY y tu procesador no. Asi que si o si tenes que poner un PHY, y creo que intentas usar el del HLK, pero si es asi, por que pones los magneticos antes del PHY ? Esto no me queda claro. de tus propuestas

Con respecto a no conectar los otros pares, estarias tratando de usar un RMII, el cual usaria 2 pares usando 50Mhz en ves de 25Mhz, aunque tambien necesitas varias conecciones mas a tu PHY.
Pero bueno, no me queda claro que intentas hacer con el HLK-RM04

[Martronica]

ok, Me explico...

Por un lado tengo: Un procesador + PHY (RTL8211) + magjack RJ-45.
Por otro lado tengo: Un modulo HLK-RM04 (RT5350 con PHY integrado) + magjack RJ-45. Este HLK-RM04 permite crear un punto de acceso wifi, y las conexiones son gestionadas desde el procesador.

Ambos módulos (tarjetas separadas), los conecto mediante cable de red y funcionan muy bien. De manera que lo que se quiere es quitar el cable, quitar ambos magjack RJ-45 y hacer la conexion en un solo PCB (una sola tarjeta sin cables).

Ahora, al quitar los conectores magjack, se debe contemplar que estos tienen un transformador integrado y un filtro. Por ello surgió la idea de usar transformadores discretos (ej. http://www.haloelectronics.com/products/lan/ethernet/discrete-transformers/gigabit/) y un filtro RC soldados al PCB (para emular al magjack).

Entonces, en el mercado existen diferentes modelos de transformadores (en las imágenes iniciales coloque 3 casos), pero tengo dudas respecto a como conectarlos, de manera de poder lograr que ambos PHY (el del procesador y el del HLK-RM04 se entiendan). De ali, surgen esas 3 propuestas de conexión.

Otro detalle importante de mencionar, es que:
- El PHY que tiene actualmente el procesador (RTK8211) trabaja a 10/100/1000 BaseTx con auto-negociación, por ello, este dispone de 4 pares de cables (MDIO1 a MDIO8), sin embargo en modo 100BaseTx, se usan solo 2 pares (MDIO1-MDIO2 como Tx+ y Tx- y MDIO3-MDIO4 como Rx+ y Rx-). El cual se puede configurar para trabajar en 100BaseTx.
- El PHY que tiene el HLK-rm04 trabaja solo a 100BaseTx, por ello, este dispone de 2 pares de cables (Tx+, Tx-, Rx+ y Rx-).

Saludos y de verdad gracias por los aportes.

[KILLERJC]

Perdon. Al ver tantas salidas no se por que pense que era al MAC a la izquierda y crei que estabas conectando MAC(procesador) - PHY(RT5350), pero veo que el PHY esta preparado para 1000BaseT. Para 100BaseT solo necesitarias 2 pares que son los primeros y la coneccion seria como lo hiciste si lo haces con los magneticos afuera. Lo que si vi es que tal ves necesites un par de resistencias mas en el circuito entre el PHY y el transformador, pero eso seguro que lo tenes en el diagrama de coneccionado de los que deben estar en el PHY. Los que vi yo normalmente antes del trafo traen algo asi:

(Solo para mostrar las resistencias que digo, no le des importancia a los transformadores.)

[Martronica]

Si, realmente comprendo lo de las resistencias.

- En el caso del HLK-RM04 (100BaseTx) -a la derecha-, he notado que para PHY que trabajan a estas velocidades, se recomiendan esas resistencias, sin embargo, el fabricante del modulo en su ejemplo de aplicación (ver imagen siguiente) NO las contempla (quizás las tiene integrada).



- En el caso del RTL8211 (10/100/1000Base TX con auto-negociación de velocidad configurable) -a la izquierda-, he notado  que para transceiver de estas características (ver imágenes siguientes), no colocan esas resistencias, ademas, incluso, he visto configuraciones donde ni siquiera conectan el Tap Central de los transformadores a Vcc, sino que solo unen todos los TAPs y los conectan a un capacitor que va a tierra. Por ello, he considerado también la propuesta 2 (imágenes iniciales).

Giga bits Ethernet.






Ahora, eso es en base a lo que he investigado, sin embargo, tengo dudas acerca de cual configuración usar... Ademas, al momento de realizar el PCB tengo entendido que estas señales deben estar con planos de GND.

Gracias.

[manwenwe]

Hola,

a ver que nos aclaremos: quieres conectar el procesador a un 8211 o a un 5350?. No queda muy claro: uno es una PHY y el otro un switch.

juaperser1: lo que llevan los procesadores es MAC integrada, no PHY .

Saludos!

[Martronica]

Saludos...


El procesador -como bien indicas- tiene una MAC integrada. Este procesador lo quiero conectar a un 5350.

El RLT8211 es un transceiver que sirve de intermediario en vista de que la MAC del procesador trabaja con interfaz GMII/MII y no se puede conectar directamente el procesador al 5350 (HLK-RM04) mediante el puerto Ethernet.

De alli, que todo se traduce en lograr las conexión del transceiver con el HLK-RM04.

Gracias.