mrxSwitch, o switch de rede open source menor e mais barato do mundo
(docs.murexrobotics.com)- mrxSwitch é um switch Ethernet não gerenciável 100BASE-TX de 5 portas totalmente open source, divulgado pela MUREX Robotics, projetado com prioridade para miniaturização e baixo custo
- O hardware usa o CI de switch IP175Gx, magnéticos externos e conectores Fast Ethernet de passo 1,25 mm, reduzindo uma entrada de até 15 V para a tensão de operação de 3,3 V
- A V2 mede 44,9 mm × 42,2 mm e busca conformidade com IEEE 802.3 usando placa de 4 camadas, terminação no estilo Bob Smith, pares diferenciais de 100 Ω, transformadores magnéticos e chokes de modo comum
- Tanto a V2.0 quanto a V1.0 já foram testadas e tiveram o funcionamento confirmado, e estão disponíveis os arquivos de layout da placa V2 e um post no blog sobre a V1
- Na V2, o tamanho foi reduzido em 30%, o custo de BOM caiu 15%, dois QT24A23 foram trocados por um QT48A03, e os componentes de configuração e a EEPROM foram removidos
Projeto do mrxSwitch e escopo de aplicação
- mrxSwitch, também chamado de MUREX Ethernet Switch, é um switch não gerenciável 100BASE-TX de 5 portas que usa o CI de switch Ethernet integrado IP175Gx
- Pode receber uma entrada de até 15 V e faz a conversão para a tensão de operação de 3,3 V
- A placa foi projetada com uma estrutura de 4 camadas para reduzir ruído
- Foi aplicada terminação no estilo Bob Smith em todos os center taps, e os pares diferenciais foram calculados para 100 Ω
- Para buscar conformidade com o padrão IEEE 802.3, usa 10 pares de transformadores magnéticos e chokes de modo comum
- O tamanho da V2 é 44,9 mm × 42,2 mm e, segundo a documentação, é apresentado como o menor switch de rede do mundo em junho de 2024
- As áreas de uso incluem sistemas embarcados, ROVs, AUVs, eletrônicos de consumo, projetos DIY e aplicações de rede com restrição de espaço
Materiais publicados e composição de componentes
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Status dos testes
- V2.0 teve os testes e a verificação de funcionamento concluídos, e os arquivos de layout da placa estão disponíveis
- V1.0 também teve os testes e a verificação de funcionamento concluídos, e pode ser conferida no post do blog
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Principais CIs e componentes
- IC Plus IP175Gx: switch integrado Ethernet 10/100 de 5 portas
- Switch embarcado 100BASE-TX de 5 portas
- Processo CMOS de 85 nm
- Suporte a LEDs de status
- Suporte a configuração por EEPROM
- LM1117MP-3.3: LDO de 800 mA
- Saída fixa de 3,3 V
- Entrada máxima de 15 V
- Dropout de 1,2 V
- QT48A03: transformador de porta dupla 1000Base-T
- Primário de 350 uH
- Bias DC de 8 mA
- BT16A07: transformador de porta única 10/100 Base-T
- Primário de 350 uH
- 2x QT24A23: transformador de porta única 10/100/1000Base-T marcado como retired
- Primário de 350 uH
- Bias DC de 8 mA
- O PDF do esquemático também está disponível
- IC Plus IP175Gx: switch integrado Ethernet 10/100 de 5 portas
O que mudou na V2
- O tamanho foi reduzido em 30%, tornando-se o menor switch de rede do mundo em junho de 2024
- O uso de componentes mais básicos reduziu o custo total de BOM em 15%
- Dois QT24A23 foram substituídos pelo QT48A03, mais barato e mais compacto
- Os componentes de configuração e a EEPROM foram removidos
1 comentários
Opiniões no Hacker News
É muito legal que uma equipe de estudantes do ensino médio tenha criado algo assim. Quando eu projetava a aviônica de foguetes líquidos no Purdue Space Program, usávamos switches da BotBlox por 80 dólares cada, e na época isso parecia absurdo
A proposta de fazer internamente um switch Ethernet foi rejeitada por sermos “estudantes de CS imundos” (brincadeira), e o co-líder de eletrônica achou que não valia o tempo para projetar e validar uma peça dessas
É incrível poder fabricar diretamente na JLCPCB um switch Ethernet de 6,9 dólares, e obrigado por tornar essa categoria de produto um pouco melhor
https://sagarpatil.me/projects/cms-avi-hw
https://botblox.io/products/micro-gigabit-ethernet-switch
Concordo com a decisão de não usar I2C. I2C foi apontado como causa raiz de falhas em várias missões CubeSat, e clock stretching é realmente maligno. Acho que I2C deveria ser proibido para comunicação entre múltiplas placas
https://pure.tudelft.nl/ws/portalfiles/portal/10531886/art_3...
https://webapps.unsworks.library.unsw.edu.au/fapi/datastream...
O Classic CAN tem uma MTU de 8 bytes com preempção de quadros, então é útil para seu propósito original de transmitir dados automotivos sensíveis ao tempo. Afinal, se um pacote de freio de 4 bytes ficar bloqueado por um pacote de 1500 bytes, o carro vai bater e explodir. Em compensação, ele fica muito lento para transferência de grandes volumes de dados
Pode ser difícil de acreditar, mas o switch Ethernet foi o hardware menos problemático da nossa stack de tecnologia. As outras placas também estão na documentação, então fique à vontade para dar uma olhada. O seu foguete também é muito legal, e quando eu for para a universidade quero muito fazer algo parecido
Escolhemos conectores no estilo microMatch para permitir tanto opções placa-a-placa quanto placa-a-cabo. O co-líder ter optado por comprar é uma decisão comum; usar produto pronto reduz o tempo de lançamento e também evita a gestão do ciclo de vida dos componentes
https://www.brainboxes.com/product/pure-embedded/pe-505
https://www.te.com/en/products/brands/micro-match.html?tab=p...
Parece bacana. Entendo que reguladores lineares de tensão funcionam descartando como calor a diferença de tensão até chegar à tensão-alvo, em vez de chavear a corrente de saída como um conversor buck
Então, com entrada de 12 V, dependendo da corrente da carga, até (12-3,3)V * 0,8A = 6,96 W podem ser dissipados como calor na placa. Imagino que, para um switch FE real, ele use só uma pequena fração dos 0,8 A, mas fico curioso para saber se a placa fica fria o suficiente ao toque. Se não tiver certeza, é melhor verificar com o dorso da mão ou a parte de trás dos dedos
Max, o principal projetista da V2, disse que recomenda um dissipador de calor. Com a solução de vias térmicas, ela se mantém dentro de uma temperatura razoavelmente segura. Escolhemos um LDO para reduzir custos e, nos nossos robôs, fornecemos 3,3 V diretamente pelo conversor buck da placa de alimentação do Max, que gera 3,3 V para o sistema inteiro
Bom projeto e bem feito. Só que, do jeito que está agora, ele compete com produtos que já existem, então é difícil dizer que mira bem um novo mercado ou um mercado existente
Por exemplo, o switch pequeno 10/100 da TrendNet não é um hub e, incluindo gabinete, fonte de alimentação e frete, custa US$ 7,31 no eBay. Para sair do território de commodity, é preciso encontrar nichos com demanda, como automotivo, aeroespacial, militar ou marítimo
Drives de disquete de 3,5 polegadas e 2,88 MB também continuaram sendo usados principalmente em sistemas industriais e comerciais turnkey até por volta de 2020, depois de desaparecerem dos desktops. Mesmo tecnologias jurássicas sobrevivem por muito tempo em sistemas críticos quando se considera que o custo de substituição é alto demais
É seguir em frente, aprender e melhorar
Além disso, se alguém fizer um switch de 48 portas 10GBASE-T POE++ de 960 W a 1600 W+, no mínimo L2, com suporte de não gerenciável a totalmente gerenciável, mas sem recursos de nuvem, 4 uplinks 100GBASE QSFP28, PSUs duplas hot-swap, duas orientações de portas, 19 polegadas 1U com metade da profundidade e possibilidade de montagem na parede, e que não soe como um motor a jato mesmo em carga total, eu pagaria até algo na casa dos US$ 6 mil
Como comparação, o modelo FS S5860-48XMG-U de US$ 4.800 chega perto, mas por causa das duas PSUs 1U e dos 3 ventiladores de chassi hot-swap ele é barulhento como um motor a jato, e só existe no formato comum de topo de rack com portas frontais, o que torna o gerenciamento de cabos desnecessariamente longo e bagunçado
Isso resolve as limitações de comprimento de cabo dos barramentos de periféricos e problemas de confiabilidade de conexão. Há o ônus de usar protocolos de comunicação entre nós, como Ethernet e TCP/IP, mas esse compromisso é perfeitamente aceitável
Colocar um switch de tamanho normal dentro de um robô é difícil de aceitar. Ele é volumoso demais para situações em que precisa caber no braço superior ou na pelve de um humanoide; um switch ou hub comum não serve
Este produto resolve exatamente esse problema de empacotamento em robôs. Ele é eletricamente um switch/hub, mas o ponto principal é que fisicamente é muito menor
Acrescentar exigências de ruído não faz sentido. É como colocar as fontes de alimentação de 48 dispositivos de 90 W em uma única caixa pequena e densa e, ao mesmo tempo, reclamar que ela precisa ficar fria
Se há espaço para 48 dispositivos PoE, também há espaço para um IDF devidamente refrigerado e com isolamento acústico
Bem feito. Para quem não é da área de hardware e não está 100% familiarizado com a terminologia, seria bom colocar mais fotos
Tenho curiosidade especialmente sobre fotos do enclosure. Não sei bem se são só headers expostos ou se a placa tem conectores Ethernet comuns
Graças aos componentes magnéticos integrados, basta ligar fios a um conector RJ45 para conectá-la a qualquer dispositivo Ethernet. Vou adicionar mais fotos em breve
O BotBlox SwitchBlox Nano, usado como comparação, tem 2 portas a menos, mas mede 25,50 x 25,50 mm. Este produto mede 44,90 x 42,11 mm; como justificar a afirmação de que é o menor do mundo?
A menor alternativa comercial que encontramos também era o switch não gerenciável de 5 portas da BotBlox, e nós nos saímos melhor tanto em tamanho quanto em custo
Nosso objetivo é criar eletrônicos open source, econômicos e acessíveis para o maior número possível de pessoas. Nesse sentido, nossa placa é muito mais atraente e, pessoalmente, considero um sucesso
https://botblox.io/products/small-ethernet-switch
Por US$ 6,90, na prática até vender por US$ 30–40 ainda pareceria um negócio bem razoável
Já a Blue Robotics é do tipo “US$ 175 mais US$ 50 de frete, e ainda pague imposto de importação com base nos US$ 175”
https://bluerobotics.com/store/comm-control-power/tether-int...
Tudo que eles vendem é absurdamente caro, e parece que precisam de um concorrente de verdade
Nunca tinha ouvido falar da Blue Robotics, mas duvido que esse produto de US$ 175 venda mil unidades por ano. Mesmo que venda, isso dá US$ 170 mil de receita, e o caixa recuperado antes de descontar qualquer gasto — muito menos impostos ou custos de pessoal — equivale a algo como dois salários de engenheiros iniciantes
Mesmo supondo de forma otimista que mil unidades sejam vendidas todo ano, é bem possível que mal sustente uma pessoa. Grandes multinacionais embarcam milhões de unidades, então conseguem amortizar com muito mais facilidade os custos únicos de engenharia e vender produtos pequenos quase a preço de custo
É realmente impressionante e admirável que isso tenha sido feito por adolescentes
Tenho uma curiosidade: você tem alguma ideia do que seus pais fizeram para você se interessar tanto por eletrônica e hacking?
Quero expor meus três filhos à ciência da computação e à engenharia elétrica/eletrônica, e trabalho com isso, mas não sei como fazer. Meus pais não fizeram nada de especial além de comprar todos os livros que eu queria, e eu simplesmente fiquei obcecado em entender coisas mais legais
Obrigado por compartilhar um projeto tão bacana com o mundo; seu futuro parece muito promissor
Trabalho excelente. Mas fico curioso por que não deram suporte a Gigabit Ethernet. Faz mais de 10 anos que não uso Ethernet de 100 Mbit
No nosso caso, a velocidade de comunicação ficava limitada pela taxa de transmissão pelo tether. Usamos OFDM com isolamento galvânico para carregar dados sobre a linha de energia
Como tamanho e custo eram os principais objetivos, 100 Mbit fazia mais sentido do que Gigabit Ethernet. Um switch gigabit teria sido mais legal, mas também aumentaria o tamanho e o custo
Mesmo assim, 100 Mbps ainda tem seu lugar. Especialmente em embarcados, dispositivos lentos e dispositivos de baixo custo. Se um microcontrolador só envia alguns pacotes por segundo, não há motivo para gastar mais com 4 fios, pinos e roteamento de trilhas
Equipamentos que descem a grandes profundidades usam fibra óptica, que é mais leve, mas naturalmente isso aumenta bastante o custo, então é algo que se quer evitar quando possível
Gigabit é bom, sem dúvida, mas há muitas aplicações em que 100M é suficiente
Se a ideia é mirar usos embarcados, fico curioso por que usaram o tradicional Fast Ethernet base-tx em vez de Ethernet de par único (base-t1, t1l/t1s)
Impressionante e bem feito. Quero comprar quando for lançado
É verdade que ele não ganha em componentes genéricos e preço, mas existe claramente um nicho em que o fato de não ser de um grande fabricante e de ser hardware aberto bem documentado vira uma vantagem decisiva