Команда робототехников из Ahigh school сообщила о создании самого маленького и дешевого сетевого коммутатора в мире mrxSwitch v2.0. Устройство было создано компанией Murex Robotics и разработано студентами Phillips Exeter Academy в Нью-Гэмпшире - одном из самых маленьких штатов США. Как сообщают изобретатели, созданное ими устройство было им необходимо, поскольку они не смогли найти доступный по цене встроенный ethernet-коммутатор для дистанционно управляемого транспортного средства (ROV), которое они строили для соревнований подводных беспилотников.
Сетевой коммутатор отвечает за объединение различных устройств в сети и направление битов данных в нужное место. Разработанный командой mrxSwitch v2.0 представляет собой компактное устройство с пятью портами Ethernet со скоростью 100 Мбит/с, каждый из которых занимает крошечную площадь 44,9 x 42,2 мм.
Как сообщается, при проектировании новой электронной системы для своего ROV команде потребовался небольшой коммутатор Ethernet для подключения пользовательской платы управления на базе CM4, модуля программируемого логического контроллера (PLC) и нескольких IP-камер. Команда искала в Интернете хороший и доступный вариант, но безуспешно. Поэтому, после обширных поисков и исследований их молодой команды электриков, они разработали Ethernet-коммутатор, стоимость которого составляет менее 15 долларов за единицу. Самое главное, что он полностью основан на открытом исходном коде, позволяющем любому пользователю использовать и совершенствовать свое решение.
mrxSwitch основан на компактной и недорогой архитектуре. Он включает в себя высокопроизводительную интегральную схему (ИС) неуправляемого коммутатора в сочетании с внешними магнитными элементами. Внутренняя часть устройства оснащена 4-слойной печатной платой (PCB), которая помогает снизить уровень шума и обеспечивает чистую целостность сигнала благодаря технологии Bob Smith termination, соответствующей стандартам IEEE 802.3 Ethernet или превосходящей их. Коммутатор может принимать любое входное напряжение в диапазоне от 7 до 15 вольт и преобразовывать его в 3,3 вольта, требуемые его внутренними компонентами.
Компании Murex Robotics необходимо было выбрать подходящую микросхему для работы, поэтому они выбрали IP175G, поскольку она обеспечивает требуемую надежность и простоту интеграции во встраиваемые системы по разумной цене. Они также оценили IP175GHI для использования в будущих версиях, если потребуются расширенные температурные диапазоны. Они предоставили полезную справочную схему, позволяющую избежать ошибок при работе со сложным техническим описанием IP175G, изобилующим ошибками и запутанными диаграммами.
Для создания оптимизированного коммутатора для встраиваемых приложений были использованы внешние магниты и компактный, надежный разъем Molex Picoblade. Используя KiCad, они разработали схему, включающую в себя магниты QT24A23 и HY601680, LDO напряжением 3,3 В с входом 15 В, конфигурационные перемычки для простоты и оконечное устройство Bob Smith для повышения целостности сигнала.
По словам команды, mrxSwitch V2 - это самый маленький сетевой коммутатор из доступных, его размеры составляют всего 44,9 на 42,2 мм. Он отличается превосходными габаритами и экономичностью по сравнению с другими коммерческими вариантами. Группа утверждает, что он идеально подходит для использования во встраиваемых системах, вездеходах, автономных подводных аппаратах, бытовой электронике, проектах "сделай сам" и других приложениях, где пространство ограничено.
Для дальнейшего совершенствования продукта команда Murex Robotics поставила перед собой цель оптимизировать конструкцию коммутатора Ethernet и выбрать компоненты для уменьшения размера платы, не в ущерб функциональности. Компания также планирует повысить эффективность линейного регулятора напряжения с целью замены LDO высокочастотным преобразователем постоянного тока в постоянный или установки эффективного решения для отвода тепла, такого как радиаторы.
Другие приоритетные задачи инноваторов заключаются в том, чтобы сделать коммутатор более гибким за счет внедрения EEPROM, что обеспечит возможности настройки и упростит интеграцию с другой системой за счет отсоединения последовательных контактов для точного управления. Они также планируют внедрить возможности последовательного управления, которые, несмотря на то, что сейчас они не используются, могут пригодиться в будущем.
Подробная информация об исследовании команды с открытым исходным кодом доступна на GitHub.