Karta sieciowa z interfejsem USB

Karta sieciowa z interfejsem USB
Pobierz PDF Download icon

Pomimo powszechności Wi-Fi połączenie sieciowe w standardzie Ethernet w dalszym ciągu jest stosowane w komputerach SBC. Jest rozwiązaniem, które gwarantuje większe bezpieczeństwo i niezawodność. Prezentowany moduł może w łatwy sposób uzupełnić takie płytki jak Raspberry Pi Zero, czy CM3+ lub doposażyć inne komputery zawierające tylko jeden wbudowany interfejs, w kolejne porty Ethernet.

Podstawowe parametry:
  • bazuje na układzie XR22800 firmy Maxlinear,
  • komunikacja poprzez interfejs USB,
  • bardzo prosta aplikacja i dostępność układu,
  • sterowniki dla systemów Windows i Linux (domyślne wsparcie z Raspbiana).

Moduł bazuje na układzie XR22800 firmy Maxlinear. Jego podstawowymi zaletami są: bardzo prosta aplikacja oraz dostępność u większych dystrybutorów, także w ilościach jednostkowych (w przeciwieństwie do układów Realtek, Asix itp). Na stronie producenta dostępne są sterowniki dla systemów Windows i Linux (aktualny Raspbian dla Pi domyślnie wspiera komunikację z układem).

Budowa i działanie

Strukturę wewnętrzną układu pokazuje rysunek 1. W skład mostka USB2.0 wchodzą trzy urządzenia: interfejs Ethernet, interfejs I2C oraz 8-portowy GPIO (w niektórych odmianach dostępny jest także UART – XR22804). W modelu używana jest tylko funkcja Ethernet.

Rysunek 1. Struktura wewnętrzna układu XR22800 (za notą Maxlinear)

Schemat modułu został pokazany na rysunku 2. Podłączenie interfejsu USB jest możliwe poprzez złącze szpilkowe oznaczone USB. Obwód R1, R2, C1 odpowiada za detekcję podłączenia interfejsu. Kondensatory C6...C9 odsprzęgają zasilanie.

Rysunek 2. Schemat elektryczny modułu

Rezonator kwarcowy 25 MHz odpowiada za dostarczenie stabilnego sygnału taktującego dla U1. Sygnały interfejsu TXP/N, RXP/N doprowadzone są do złącza ETH zintegrowanego z transformatorem separującym. Diody LED sygnalizujące stan interfejsu połączone są przez rezystory R7 i R8, ograniczające ich prąd.

Montaż i uruchomienie

Interfejs zmontowany jest na dwustronnej płytce drukowanej, której schemat wraz z rozmieszczeniem elementów został pokazany na rysunku 3.

Rysunek 3. Schemat płytki PCB wraz z rozmieszczeniem elementów

Montaż nie jest skomplikowany ale wymaga dużej precyzji i umiejętności lutowania układów w obudowach QFN. Podłączenie do SBC można zrealizować prefabrykowanym kablem CAB-USB-A-0.5-BK ze złączem żeńskim SIP5 lub można wykonać odpowiedni kabel korzystając z przewodu TSK1160 i odpowiedniego wtyku USB.

Po podłączeniu interfejsu do portu USB i Routera (switcha) powinny zaświecić się diody LED sygnalizujące połączenia i aktywną transmisję.

Rysunek 4. Efekt detekcji układu XR22800 przy pomocy polecenia lsusb

W systemie Linux poleceniem lsusb możemy sprawdzić obecność układów, efekt został pokazany na rysunku 4. Identyfikator układu XR22800 to 04E2, identyfikator 0800 to ID Huba Usb, 1300 to ID interfejsu Ethernet, 1100 to ID interfejsu I2C i 1200 to ID portów GPIO (EDGE).

Poleceniem ifconfig możemy sprawdzić przypisane karcie adresy IP. Przepustowość interfejsu można sprawdzić po instalacji pakietu speedtest-cli.

Wymaga to wykonania następujących poleceń:

sudo apt-get update
sudo apt-get install python-pip
sudo pip install speedtest-cli

W większości przypadków prędkość zostanie ograniczona do wartości ustalonej przez dostawcę, jednak jest to wartość na poziomie kilkudziesięciu Mbit/s, znacząco większa od możliwej do osiągnięcia na popularnym układzie ENC28J60.

Adam Tatuś
adam.tatus@ep.com.pl

Wykaz elementów:
Rezystory: (SMD0603, 1%)
  • R1: 3,3 kΩ
  • R2, R5, R6: 4,7 kΩ
  • R3: 226 Ω
  • R4: 1 MΩ
  • R7, R8: 680 Ω
Kondensatory: (SMD0603)
  • C1, C4, C5, C6, C7: 0,1 µF
  • C2,C3: 18 pF
  • C8: SMD0603 10 µF SMD
  • C9: SMD0603 1 µF SMD
Półprzewodniki:
  • U1: XR22800IL32 (QFN32)
Inne:
  • FB1: koralik ferrytowy BLM18EG101TN1D SMD0603
  • FB2: koralik ferrytowy BLM21PG121SN1D SMD0805
  • ETH:gniazdo RJ45 z transformatorem Belfuse 0B01X1T06
  • USB: listwa SIL 2,54 mm
  • XT: rezonator kwarcowy 3,2×2,5 CFPX-180 CFPX-180-25 MHz
Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
styczeń 2021
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Materiały dodatkowe

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik kwiecień 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio marzec 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje marzec 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna kwiecień 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich kwiecień 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów