mrxSwitch, switch mạng nguồn mở nhỏ nhất và rẻ nhất thế giới
(docs.murexrobotics.com)- mrxSwitch là switch Ethernet không quản lý 5 cổng 100BASE-TX hoàn toàn nguồn mở do MUREX Robotics công bố, được thiết kế ưu tiên kích thước nhỏ và chi phí thấp
- Phần cứng sử dụng IC switch IP175Gx, magnetic rời, đầu nối Fast Ethernet pitch 1,25mm, và hạ đầu vào tối đa 15V xuống điện áp hoạt động 3,3V
- V2 có kích thước 44,9mm × 42,2mm, dùng bo 4 lớp, termination kiểu Bob-Smith, cặp vi sai 100Ω, transformer magnetic và common mode choke nhằm tuân thủ IEEE 802.3
- Cả V2.0 và V1.0 đều đã được kiểm thử và xác nhận hoạt động, file layout bo V2 và bài blog V1 đã được công bố
- Ở V2, kích thước giảm 30%, chi phí BOM giảm 15%; thay 2 QT24A23 bằng QT48A03 và loại bỏ linh kiện cấu hình cùng EEPROM
Thiết kế và phạm vi ứng dụng của mrxSwitch
- mrxSwitch còn được gọi là MUREX Ethernet Switch, là switch không quản lý 5 cổng 100BASE-TX dùng IP175Gx Ethernet Integrated Switch IC
- Có thể nhận đầu vào tối đa 15V và hạ áp xuống điện áp hoạt động 3,3V
- Bo được thiết kế theo cấu trúc 4 lớp để giảm nhiễu
- Áp dụng termination kiểu Bob-Smith cho mọi center tap, và các cặp vi sai được tính toán ở mức 100Ω
- Sử dụng 10 cặp transformer magnetic và common mode choke nhằm tuân thủ tiêu chuẩn IEEE 802.3
- V2 có kích thước 44,9mm × 42,2mm, và trong tài liệu được giới thiệu là switch mạng nhỏ nhất thế giới tính đến tháng 6/2024
- Lĩnh vực ứng dụng bao gồm hệ thống nhúng, ROV, AUV, thiết bị điện tử tiêu dùng, dự án DIY và các ứng dụng mạng bị hạn chế về không gian
Tài liệu công khai và cấu hình linh kiện
-
Trạng thái kiểm thử
- V2.0 đã hoàn tất kiểm thử và xác nhận hoạt động; board layout files đã được công bố
- V1.0 cũng đã hoàn tất kiểm thử và xác nhận hoạt động, có thể xem trong blog post
-
IC và linh kiện chính
- IC Plus IP175Gx: switch tích hợp Ethernet 10/100 5 cổng
- Switch nhúng 5 cổng 100BASE-TX
- Quy trình CMOS 85nm
- Hỗ trợ LED trạng thái
- Hỗ trợ cấu hình EEPROM
- LM1117MP-3.3: LDO 800mA
- Đầu ra cố định 3,3V
- Đầu vào tối đa 15V
- Dropout 1,2V
- QT48A03: transformer cổng đôi 1000Base-T
- Primary 350uH
- DC bias 8mA
- BT16A07: transformer cổng đơn 10/100 Base-T
- Primary 350uH
- 2x QT24A23: transformer cổng đơn 10/100/1000Base-T đã được đưa vào diện retired
- Primary 350uH
- DC bias 8mA
- Schematic PDF cũng đã được công bố kèm theo
- IC Plus IP175Gx: switch tích hợp Ethernet 10/100 5 cổng
Những thay đổi ở V2
- Giảm kích thước 30%, trở thành switch mạng nhỏ nhất thế giới tính đến tháng 6/2024
- Giảm chi phí BOM tổng thể 15% bằng cách dùng các linh kiện cơ bản hơn
- Thay 2 QT24A23 bằng QT48A03 rẻ hơn và gọn hơn
- Loại bỏ linh kiện cấu hình và EEPROM
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Thật tuyệt khi một nhóm học sinh trung học làm được thứ như thế này. Khi thiết kế hệ thống điện tử hàng không cho tên lửa nhiên liệu lỏng tại Purdue Space Program, chúng tôi dùng switch của BotBlox với giá 80 USD mỗi cái, và lúc đó cảm giác thật vô lý
Đề xuất tự làm switch Ethernet trong nội bộ đã bị bác vì là của “mấy sinh viên CS bẩn thỉu” (đùa thôi), còn đồng trưởng nhóm phụ trách điện tử thì cho rằng không đáng bỏ thời gian để thiết kế và kiểm chứng loại linh kiện như vậy
Thật ấn tượng khi có thể làm ngay một switch Ethernet 6,9 USD tại JLCPCB; cảm ơn vì đã khiến mảng sản phẩm này tốt hơn dù chỉ một chút
https://sagarpatil.me/projects/cms-avi-hw
https://botblox.io/products/micro-gigabit-ethernet-switch
Tôi đồng ý với việc không dùng I2C. I2C từng bị chỉ ra là nguyên nhân gốc rễ của nhiều thất bại trong các nhiệm vụ CubeSat, và clock stretching thực sự rất tệ. Tôi cho rằng nên cấm I2C trong giao tiếp đa bo mạch
https://pure.tudelft.nl/ws/portalfiles/portal/10531886/art_3...
https://webapps.unsworks.library.unsw.edu.au/fapi/datastream...
Classic CAN có MTU 8 byte với cơ chế ưu tiên khung, nên hữu ích cho mục đích ban đầu là truyền dữ liệu ô tô nhạy cảm về thời gian. Vì nếu một gói phanh 4 byte bị chặn sau một gói 1500 byte thì xe có thể đâm và phát nổ. Đổi lại, nó rất chậm khi truyền dữ liệu khối lượng lớn
Nghe khó tin, nhưng switch Ethernet là phần cứng ít vấn đề nhất trong stack công nghệ của chúng tôi. Các bo mạch khác cũng có trong tài liệu, bạn có thể xem. Tên lửa của bạn cũng rất tuyệt, và khi vào đại học tôi nhất định muốn thử làm thứ tương tự
Chúng tôi chọn đầu nối kiểu microMatch để có thể dùng cả tùy chọn bo-mạch-sang-bo-mạch và bo-mạch-sang-cáp. Việc đồng trưởng nhóm chọn mua sẵn là một quyết định phổ biến; dùng hàng có sẵn giúp rút ngắn thời gian ra mắt và tránh phải quản lý vòng đời linh kiện
https://www.brainboxes.com/product/pure-embedded/pe-505
https://www.te.com/en/products/brands/micro-match.html?tab=p...
Trông tuyệt đấy. Theo tôi hiểu, bộ ổn áp tuyến tính không chuyển mạch dòng đầu ra như buck converter, mà xả phần chênh lệch điện áp xuống mức điện áp mục tiêu thành nhiệt
Vì vậy nếu đầu vào là 12V, tùy theo dòng tải, bo mạch có thể tiêu tán dưới dạng nhiệt tới (12-3.3)V * 0.8A = 6.96W. Với một switch FE thực tế thì có lẽ nó chỉ dùng một phần rất nhỏ của 0.8A, nhưng tôi tò mò liệu bo mạch có đủ mát khi chạm vào không. Nếu không chắc, tốt nhất nên kiểm tra bằng mu bàn tay hoặc mặt sau ngón tay
Max, người thiết kế chính của V2, khuyến nghị dùng tản nhiệt. Giải pháp via nhiệt giúp nó duy trì trong mức nhiệt độ tương đối an toàn. Chúng tôi chọn LDO để giảm chi phí, và trên robot của chúng tôi, chúng tôi cấp thẳng 3.3V từ buck converter trên bo mạch nguồn của Max, vốn tạo 3.3V cho toàn hệ thống
Dự án hay và làm tốt. Tuy nhiên, nếu giữ nguyên như hiện tại thì nó đang cạnh tranh với các sản phẩm đã tồn tại, nên khó nói là nhắm đúng một thị trường mới hay thị trường hiện có
Ví dụ, switch nhỏ TrendNet 10/100 không phải hub, và trên eBay giá 7,31 USD đã gồm vỏ, bộ cấp nguồn và cả phí vận chuyển. Muốn thoát khỏi nhóm hàng phổ thông thì phải tìm các ngách có nhu cầu như ô tô, hàng không vũ trụ, quân sự, hàng hải
Ổ đĩa mềm 3,5 inch 2,88MB sau khi biến mất khỏi máy tính để bàn vẫn chủ yếu được dùng trong các hệ thống công nghiệp và hệ thống thương mại turnkey cho đến khoảng năm 2020. Ngay cả những công nghệ “khủng long” cũng có thể tồn tại rất lâu trong các hệ thống quan trọng khi chi phí thay thế bị cho là quá lớn
Cứ tiếp tục đẩy tới, học hỏi và làm tốt hơn là được
Nhân tiện, nếu ai đó làm một switch 48 cổng 10GBASE-T POE++ 960W~1600W+, tối thiểu L2, hỗ trợ từ unmanaged đến fully managed nhưng không có tính năng cloud, có 4 uplink 100GBASE QSFP28, PSU kép hot-swap, 2 kiểu hướng cổng, dạng 19 inch 1U nửa chiều sâu có thể treo tường, và ngay cả khi full load cũng không kêu như động cơ phản lực, thì tôi sẵn sàng trả ở mức 6 nghìn USD
Để so sánh, mẫu FS S5860-48XMG-U giá 4.800 USD khá gần, nhưng do có PSU kép 1U và 3 quạt chassis hot-swap nên ồn như động cơ phản lực, lại chỉ có kiểu cổng phía trước ở đỉnh rack thông thường, khiến việc quản lý dây cáp dài và lộn xộn một cách không cần thiết
Làm vậy sẽ giải quyết được giới hạn chiều dài cáp và vấn đề độ ổn định kết nối của bus ngoại vi. Có cái giá phải trả khi dùng Ethernet và các giao thức truyền thông giữa các node như TCP/IP, nhưng sự đánh đổi đó hoàn toàn chấp nhận được
Nhét một switch kích thước thông thường vào trong robot là khó chấp nhận. Nó quá cồng kềnh, nên trong các tình huống phải đặt vào bắp tay trên hoặc khung chậu của humanoid thì switch hay hub thông thường không phù hợp
Sản phẩm này giải quyết đúng bài toán đóng gói trong robot đó. Về điện thì nó là switch/hub, nhưng điểm mấu chốt là về vật lý nó nhỏ hơn rất nhiều
Thêm yêu cầu về độ ồn là vô lý. Nó giống như gom bộ cấp nguồn cho 48 thiết bị 90W vào một chiếc hộp nhỏ, mật độ cao, rồi lại than rằng nó phải mát
Nếu có chỗ đặt 48 thiết bị PoE thì cũng có chỗ cho một IDF được làm mát và cách âm đúng cách
Làm tốt. Với những người không làm phần cứng nên không quen 100% với thuật ngữ, sẽ rất hay nếu đăng thêm ảnh
Đặc biệt tôi muốn xem ảnh enclosure. Tôi không rõ là chỉ để lộ header, hay trên board có đầu cắm Ethernet thông thường
Nhờ các linh kiện từ tính tích hợp sẵn, chỉ cần nối dây vào đầu RJ45 là có thể kết nối với bất kỳ thiết bị Ethernet nào. Chúng tôi cũng sẽ sớm thêm ảnh ngay
Đối thủ được đem ra so sánh là BotBlox SwitchBlox Nano tuy ít hơn 2 cổng nhưng có kích thước 25,50 x 25,50mm. Sản phẩm này là 44,90 x 42,11mm, vậy tuyên bố nhỏ nhất thế giới được biện minh thế nào?
Phương án thương mại nhỏ nhất mà chúng tôi tìm thấy cũng là switch unmanaged 5 cổng của BotBlox, và chúng tôi tốt hơn cả về kích thước lẫn chi phí
Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra thiết bị điện tử open-source, hiệu quả về chi phí và dễ tiếp cận cho càng nhiều người càng tốt. Ở khía cạnh đó, board của chúng tôi hấp dẫn hơn nhiều, và cá nhân tôi xem đây là một thành công
https://botblox.io/products/small-ethernet-switch
Nếu giá 6,9 USD, thì thực tế bán ở mức 30~40 USD vẫn có vẻ là một thương vụ khá tốt
Trong khi đó Blue Robotics kiểu như “175 USD, thêm 50 USD phí vận chuyển, rồi còn trả thuế nhập khẩu tính trên 175 USD”
https://bluerobotics.com/store/comm-control-power/tether-int...
Thứ gì họ bán cũng đắt đến phi lý, và có vẻ rất cần một đối thủ cạnh tranh tử tế
Tôi mới nghe đến Blue Robotics lần đầu, nhưng khó mà nghĩ sản phẩm 175 USD đó bán được 1.000 chiếc mỗi năm. Kể cả có vậy thì doanh thu cũng chỉ 170 nghìn USD, và đó là số tiền thu về trước khi trừ bất kỳ khoản chi nào, chưa nói đến thuế hay chi phí nhân sự, cỡ lương của 2 kỹ sư mới vào nghề
Ngay cả giả định lạc quan là bán 1.000 chiếc mỗi năm, nhiều khả năng cũng chật vật để nuôi nổi một người. Các tập đoàn đa quốc gia lớn xuất hàng ở quy mô hàng triệu chiếc, nên họ dễ khấu hao chi phí kỹ thuật một lần hơn rất nhiều và có thể bán sản phẩm nhỏ gần như bằng giá vốn
Thật ấn tượng và đáng nể khi đây là thứ do các bạn tuổi teen làm ra
Tôi tò mò một điều: bạn có cảm nhận được cha mẹ đã làm gì để khiến bạn say mê điện tử và hacking đến vậy không?
Tôi muốn cho ba đứa con tiếp xúc với khoa học máy tính và kỹ thuật điện-điện tử, và bản thân tôi làm nghề đó, nhưng không biết nên làm thế nào. Cha mẹ tôi chẳng làm gì đặc biệt ngoài việc mua cho tôi tất cả những cuốn sách tôi muốn, còn tôi thì chỉ bị ám ảnh bởi việc muốn biết những thứ ngầu hơn
Cảm ơn vì đã chia sẻ dự án tuyệt vời này với thế giới, và tương lai của các bạn trông rất sáng sủa
Công trình rất hay. Nhưng tôi thắc mắc vì sao lại không hỗ trợ Gigabit Ethernet. Tôi đã hơn 10 năm không dùng Ethernet 100Mbit rồi
Trong trường hợp của chúng tôi, tốc độ liên lạc bị ràng buộc bởi tốc độ truyền qua dây tether. Chúng tôi dùng OFDM cách ly galvanic để truyền dữ liệu trên đường dây điện
Vì kích thước và chi phí là mục tiêu chính, 100Mbit phù hợp hơn Gigabit Ethernet. Nếu là switch gigabit thì sẽ ngầu hơn, nhưng kích thước và chi phí cũng sẽ tăng lên
Dù vậy 100Mbps vẫn có chỗ dùng. Đặc biệt là thiết bị nhúng, thiết bị chậm, thiết bị giá rẻ. Nếu một vi điều khiển chỉ gửi vài gói tin mỗi giây thì không có lý do gì để tốn thêm tiền cho 4 lõi dây, chân cắm và định tuyến dây trên PCB
Thiết bị lặn rất sâu thì dùng sợi quang nhẹ hơn, nhưng tất nhiên chi phí tăng đáng kể nên chắc hẳn họ muốn tránh nếu có thể
Gigabit đúng là tốt, nhưng có rất nhiều ứng dụng mà 100M đã là đủ
Nếu nhắm đến mục đích nhúng, tôi thắc mắc vì sao lại dùng Fast Ethernet base-tx truyền thống thay vì Ethernet một cặp dây (base-t1, t1l/t1s)
Thật ấn tượng và được làm rất tốt. Khi ra mắt tôi muốn mua
Đúng là họ không thắng bằng linh kiện phổ thông và giá, nhưng rõ ràng có những ngách mà việc không phải là nhà sản xuất quy mô lớn, lại là phần cứng mở và có tài liệu tốt, trở thành lợi thế quyết định