Подключение 1Gb PHY к 100Mb свитчу на плате, KSZ9021RL -> KSZ8873MLL Опции

[syuha]

Здравствуйте,

Необходимо гигабитный ethernet от формирователя PHY KSZ9021RL опционально вывести или на разъем через трансформатор, или на IC свитч KSZ8873MLL, все в переделах одной платы.
Для избежания stub'ов предусмотрел два набора перемычек. При установленных SH1 - SH8 диф. сигналы MDI через развязывающий трансформатор уходят на разъем. Здесь понимание есть.

При установленных SH9 - SH16 набор гибридных пар 1000BASE оказывается подключен к 10BASE/100BASE порту интегрального свитча.
И в PHY, и в свитче поддержан auto-negotiation, подразумевается, что связка должна договориться о функционировании в 100BASE, Full-duplex.
Нужно только верно соединить нужные пары, при необходимости развязать по DC и согласовать.
Согласно спецификации 802.3-2008, Clause 23.5 и 40.6, диапазоны уровней диф. сигналов пересекаются, уровни подстраивать не нужно.

Как же дело обстоит на практике?
Взгляните, пожалуйста, на схему: достаточно ли необходимых предосторожностей для соединения диф. сигналов без использования трансов?

Спасибо

[vitan]

А почему конденсаторов только два, а не 4? И зачем при этом еще и резисторы, что мешает запаивать\не запаивать не резисторы, а конденсаторы?

[vadimp61]

ВЫходной драйвер ТX2 запитан +3,3 а ТХ1 нет - это не правильно!
И питание драйверов одинаковое у разных коммутаторов? Если нет нужны развязывающие емкости и питать каждый TX своим напряжением, ну или транс.
По микрелу не в курсе, а выходные какскады у марвелов как TX так и RX питаются со средней точки трансов, 100мбит 2,5В 1Гбит 1,8v.
питание +3,3в нигде не встречал даже. Так что проверьте.

[prig]

А почему конденсаторов только два, а не 4? И зачем при этом еще и резисторы, что мешает запаивать\не запаивать не резисторы, а конденсаторы?

Вот именно.

-Вместо резисторов-перемычек в сторону свитча надо поставить 4 конденсатора.
-На дифф. пары со стороны гигабитника больше ничего не цеплять, не считая перемычек в сторону трансформатора.
- Линии дифф. пар со строны свитча подключить резисторами 50ом к 3.3В. Резисторы размещать поближе к свитчу.
- Отключить все auto и зафорсить 100Мбит на гигабитнике и на подключаемом к нему порте свитча.

Кстати, второй порт свитча тоже кривовато прикручен к трансформатору. Возможны проблемы с Auto MDI/MDI-X да и с собственно MDI-X.

...
питание +3,3в нигде не встречал даже. Так что проверьте.

У Микрела на каждом углу. У остальных по-всякому.
У Марвелла тоже попадаются забавные рекомендации запитки на 3.3В при конденсаторной развязке.

Сообщение отредактировал prig - May 29 2013, 14:05

[Aner]

Ну и в чем тогда смысл ставить гигабитник? Если форсить всё на 100Мбит. Да и лишние две пары разводить и половину 1G трансформаторов.

[syuha]

Спасибо за полезные ответы,

Развязал конденсаторами диф. линии к свитчу согласно советам и AN-120.
Вариант 1 - гигабитный eth уходит на разъем, вариант 2 - подключение к порту свитча на 100Mb.
Вариант 2 с auto-negotiation оставлю для унификации настроек контроллера Phy в обоих вариантах.
Если не сработает, в варианте 2 буду выставлять насильно моду 100BASE Full-duplex свитчу (R51) и контроллеру PHY (через MDIO), тогда пары C и D не используются, и подключение двух 100BASE-T2 становится очевидным.

Теперь о внешних подключениях, поправьте, если не прав: схема подключения MDI к трансформатору определяется выходным драйвером микросхемы, выдает ли он постоянную составляющую или имеет токовый выход, подразумевающий подключение питания к средней точке транса или подтяжку терминирующих резисторов (в случае безтрансформаторного подключения).
В документации ни на свитч, ни на контроллер схема питания драйвера не указана. Случай свитча KSZ8873 описан в AN-120 и вопросов не оставляет. prig, взгляните теперь на второй порт свитча.

С KSZ9021RN не совсем ясно, но все остальные гигабитные поделки Микрела требуют именно такого подключения, поэтому оставлю так.

[prig]

...
Вариант 2 с auto-negotiation оставлю для унификации настроек контроллера Phy в обоих вариантах.
...

Теперь о внешних подключениях, поправьте, если не прав: схема подключения MDI к трансформатору определяется выходным драйвером микросхемы, выдает ли он постоянную составляющую или имеет токовый выход, подразумевающий подключение питания к средней точке транса или подтяжку терминирующих резисторов (в случае безтрансформаторного подключения).
В документации ни на свитч, ни на контроллер схема питания драйвера не указана. Случай свитча KSZ8873 описан в AN-120 и вопросов не оставляет. prig, взгляните теперь на второй порт свитча.

С KSZ9021RN не совсем ясно, но все остальные гигабитные поделки Микрела требуют именно такого подключения, поэтому оставлю так.

- Обычно, достаточно зафорсить 100Мбит только на одной стороне. Но в рекомендациях предлагают форсить всё и отключать все "авто".
Возможно, что если этого не делать, то есть шанс получить режим 10Мбит со стороны свитча, а для запитанного через резисторы драйвера это не есть хорошо.
Если драйвер запитывается через трансформатор или встроенные в PHY цепи, то все режимы будут работать правильно. При запитке через резисторы это обычно не так. Принципиальное отличие конденсаторной схемы развязки от трансформаторной именно в этом.

KSZ9021RN имеет встроенные цепи запитки-смещения и встроенные терминаторы. Первое следует из рекомендованной схемы подключения, второе - из даташита.
Так что, терминаторы около гигабитника явно лишние, но их можно не запаивать и оставить на всякий случай. Мало ли что...

Средние точки трансформатора со стороны разъёма не должны болтаться в воздухе. Ну, дальше сами догадаетесь.

[syuha]

Большое спасибо всем за ответы, особенно ценны советы prig

Еще вопрос, если позволите: толерантен ли XI вход PHY KSZ9021RN к 3В осциллятору? Можно поставить кристалл и не волноваться об уровнях, но приходится исходить из наличия.
Для свитча ответ даташит однозначно разрешает такое подключения, равно как и ко всей серии KSZ8*.

Также документация умалчивает о распределении питания внутри PHY, в частности какого уровня 125MHz часы для MACа генерирует встроенная PLL.
Текущее подключение: AVDDH=3.3В, AVDDL=1.2В, AVDDL_PLL=1.2В, DVDDH=2.5В, DVDDL=1.2В.
Какое из них питает эту PLL и формирует уровень выходной опорной частоты для MAC? Микропроцессор с MAC ожидает увидеть на своем REF_CLK входе 2,5В часы.

Еще раз спасибо.

[agregat]

Подниму тему чтобы новую не создавать. Есть задача, пускай звучит по идиотски, но надо подключить два чипа 88E1116 напрямую по MDI на скорости 1Gbit.
Стандартное подключение 88E1116.MDI => Trans=> витая пара => Trans =>88E1116.MDI
Надо подключить 88E1116.MDI => согласующее устройство => 88E1116.MDI.

Пока понимания как это работает нету, поэтому вопрос к тем кто уже сталкивался. Как построить согласующее устройство.
А точнее, можно ли подключить просто через сопротивления, учитывая что 88E1116 стоят на одной плате рядом и питаются от одного источника питания.
Если по DC надо развязать, то можно ли использовать обычный транс для Ethernet на 1G, насколько я понимаю они симметричны 1:1
а значит можно попытаться соединить одну сторону к MDI первого трансивера, штатно, а вторую сторону, которая обычно уходит в кабель подключить ко второму трансиверу. Как я понимаю вторая сторона отличается наличием синфазного трансформатора, цель
которого убрать помехи, и по идее он ни на что не повлияет.

Подскажите как это все разрулить правильно и ткните в сторону моделирования, где что взять. Спасибо.

[prig]

... надо подключить два чипа 88E1116 напрямую по MDI на скорости 1Gbit.
Стандартное подключение 88E1116.MDI => Trans=> витая пара => Trans =>88E1116.MDI
Надо подключить 88E1116.MDI => согласующее устройство => 88E1116.MDI.
...

-Для MDI на скорости 1Gbit Марвелл рекомендует хотя бы один трансформатор (Doc. No. MV-S700015-00 ,объяснение в конце 1-й страницы).
Подключение приемников и передатчиков штатное, как если бы стояло 2 трансформатора.

- Для 1Gbit линка по плате можно использовать прямое подключение по GMII без всяких PHY, но не для всех стыкуемых устройств это подходит.

- На раз-два всё стыкуется по 1000BASE-X (конденсаторная развязка и обвяз как для оптики).

С большой вероятностью, девайсы, к которым по SGMII подключются 88E1116, поддерживает и 1000BASE-X.
Т.е. SGMII двух стыкуемых устройств должен переводится в режим 1000BASE-X.
В случае необходимости, эти две витые пары можно легко устить по одному из двух путей, используя перемычки.
У Марвелла есть рекомендация как делать разветвления за счёт посадочных мест из 3 площадок для SMD резистора 0 ом.
Стыковать по SGMII в чистом виде ни разу не удавалось, гадит какая-то сигнализация состояния.
Кроме того, у того же Марвелла попадаются его собственные варианты режимов SerDes, которые легко стыкуются друг с другом.

[Ariel]

делали бестрансформаторное согласование для HDBT (протокол другой, но уровни такие же как 1000BASE). На каждый сигнал-pull-up 50oHm на 1.8 вольт+параллельно ему индуктивность 100микрогенри, потом последовательный конденсатор 100nF. Работает.

[vitan]

Стандартное подключение 88E1116.MDI => Trans=> витая пара => Trans =>88E1116.MDI
Надо подключить 88E1116.MDI => согласующее устройство => 88E1116.MDI.

Решение данной системы уравнений следующее:
"согласующее устройство" = "Trans=> витая пара => Trans"
Что мешает принять это как данность и радоваться? Ну, на худой конец, витую пару заменить на печатные проводники.

А точнее, можно ли подключить просто через сопротивления, учитывая что 88E1116 стоят на одной плате рядом и питаются от одного источника питания.

Не поможет, ибо там токовые выходы, читайте внимательнее даташит.

Стыковать по SGMII в чистом виде ни разу не удавалось, гадит какая-то сигнализация состояния.

Это зависит от реализации SGMII, у каждого производителя она разная. Точно знаю, что, например, фрискейловские реализации стыкуются меж собой, ибо там у них внутри на каждом маке есть TBI PHY, который как раз и позволяет работать с этой сигнализацией. Далеко не у всех это есть, и оно таки именно из-за этого и не стыкуется. У марвела это, возможно, есть, в своё время начали это выяснять, но потом актуальность отпала и до конца вопрос не довели. Но, емнип, какие-то схемы видел, в которых два марвела друг на друга так работают. Да и на 88е1116 нет SGMII, вроде. Это в плане отвлечения.
А по части вопроса, тоже присоединяюсь к фразе "нафига козе баян?". Снести оба PHY и дело с концом.

[Myron]

-Для MDI на скорости 1Gbit Марвелл рекомендует хотя бы один трансформатор (Doc. No. MV-S700015-00 ,объяснение в конце 1-й страницы).

А можно копию MV-S700015-00 здесь или в личку?

[agregat]

Решение данной системы уравнений следующее:
"согласующее устройство" = "Trans=> витая пара => Trans"

Спасибо за ответы, документ посмотрел, оказался очень полезен.
Вообще всем спасибо за помощь, большая часть вопросов и путаницы в голове рассосалась.
Спасибо огромное мужики за помощь !

[prig]

Решение данной системы уравнений следующее:
"согласующее устройство" = "Trans=> витая пара => Trans"
Что мешает принять это как данность и радоваться? Ну, на худой конец, витую пару заменить на печатные проводники.


Не поможет, ибо там токовые выходы, читайте внимательнее даташит.


Это зависит от реализации SGMII, у каждого производителя она разная. Точно знаю, что, например, фрискейловские реализации стыкуются меж собой, ибо там у них внутри на каждом маке есть TBI PHY, который как раз и позволяет работать с этой сигнализацией. Далеко не у всех это есть, и оно таки именно из-за этого и не стыкуется. У марвела это, возможно, есть, в своё время начали это выяснять, но потом актуальность отпала и до конца вопрос не довели. Но, емнип, какие-то схемы видел, в которых два марвела друг на друга так работают. Да и на 88е1116 нет SGMII, вроде. Это в плане отвлечения.
А по части вопроса, тоже присоединяюсь к фразе "нафига козе баян?". Снести оба PHY и дело с концом.

То, что диф. пары по плате печатными проводниками тянется, это и так понятно. А вот транс 1:1 может быть только один.

У 100Мбит тоже токовые выводы, и ничего, летает только так. Проблема там из-за многоуровневого кодирования и большого размаха сигнала. Нужный режим гарантированно обеспечивается только трансом со средней точкой.

Разница SGMII именно в части сигнализации от PHY. Некоторые реализации требуют сигнализации от внешнего PHYчерез MDIO, даже если всё "отключено" и что надо зафорсено.
TBI PHY - это тот же сердес что и в SGMII. Само собой, в режиме TBI PHY сигнализация начинает генериться внутри, а не снаружи, и считывается внутри же через MDIO.
А вот часть марвеловских сердезов линкуются друг с другом без упоминаний всяких BASE-X и TBI PHY. И именно на 1G. Всякая сигнализация по MDIO в них просто отключается. В доках возможность линка оговаривается. Проверяли, прокатывает. По бэкплейну бегать умеет.

И да, на 88е1116 действительно нет SGMII. Не туда посмотрел.
Там RGMII, однако. А линковать по RGMII может оказаться не просто. Это к вопросу о козе и баяне.

[vitan]

То, что диф. пары по плате печатными проводниками тянется, это и так понятно. А вот транс 1:1 может быть только один.

Да, я тоже думал так сделать в проекте с PICMG 2.16, но в итоге сделал с двумя трансами, чтобы можно было из любой точки быстро подключить кабель к компу для отладки в случае чего.

А линковать по RGMII может оказаться не просто. Это к вопросу о козе и баяне.

Есть апноты от того же фрискела, например. Вроде, проблем особых не должно быть, разве что на плате возможно придется увеличивать длину проводочков для формирования нужных задержек (и то не факт, смотря что за девайс с RGMII).

[prig]

... смотря что за девайс с RGMII...

Ага. В том и фокус, что с RGMII никогда не знаешь на что нарвёшься. Курить апноты и даташиты надо очень качественно.
У меня с RGMII уже был один фейл (проморгал мелочь кое-какую). Хорошо ещё, требования по скорости были никакие, и можно было в MII переделать.
А в нескольких заходах девайсы просто не стыковались по таймингам. Пришлось отказаться.
Ессно, стандартных соединений MAC-PHY это не касается.

[agregat]

Вот еще вопрос, возможно глупый, но ответа не нашел.
Gigabit Ethernet, трансформатор выделенный. Два вопроса.
1. Правильно я понимаю что все каналы трансформатора взаимозаменяемые, и можно подключать любой канал трансформатора к любой паре разъема. Вроде бы это очевидно, но во всех референсах подключают RJ45_A к TC1, RJ45_B к ТС2 и так далее.
А мне на плате удобнее перетасовать каналы, и подключить скажем RJ45A к TC3, RJ45B к TC2, RJ45C TC4, RJ45D TC1.
Ну или как то так. Так можно или нет.

2. Опять же на референсах вывод обмотки с точкой подключен к положительной трассе диффпары в каждом канале.
Вопрос, правильно понимаю, что можно включить наоборот но сразу во всех четырех каналах. То есть все DP на вывод без точки и все DN на вывод с точкой. Тоже самое можно или нет.

[vitan]

Вот еще вопрос, возможно глупый, но ответа не нашел.

Не-а, низзя. Придёт бабай и съест!
Какой вопрос, такой и ответ.