Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ethernet für Mikrocontroller: Wo PHY und Übertrager platzieren?


von Rainer R. (Firma: Reusch Elektronik) (reusch)


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Hallo Community!
In meiner Problemstellung wird ein Mikrocontroller mit einem 
Fast-Ethernet-Anschluß (100Mbit/s) versehen. Ich habe also folgende 
Komponenten:
- Mikrocontroller (STM32F407), auf der Hauptplatine
- PHY-Chip (DP83848)
- Übertrager mit Beschaltung (R und C)
- RJ45-Buchse, auf der Ethernet-Platine

Aus der technischen Gegebenheit heraus sitzt der Mikrocontroller auf der 
Hauptplatine und die Ethernet-Buchse muss auf einer getrennten (kleinen) 
Platine montiert werden. Darüber hinaus kann keine Ethernet-Buchse mit 
eingebautem Übertrager (sogenannte "Mag Jack") verwendet werden, weil es 
den verwendeten Buchsentyp (IP67-tauglich) leider nicht mit Übertrager 
zu geben scheint. Die Ethernet-Platine soll über ein Stück 
Flachbandkabel, das nicht länger als 10cm ausfallen dürfte, mit der 
Hauptplatine verbunden werden.

Für mich stellt sich nun die Frage: Auf welcher Platine bringe ich den 
PHY-Chip und den Übertrager (mit Beschaltung) unter? Ist es 
signaltechnisch günstiger, den PHY-Chip nahe am Mikrocontroller 
(PHY-Chip also auf der Hauptplatine) zu haben und den Übertrager eher in 
der nähe der Buchse (also auf der Ethernet-Platine). Oder ist es besser, 
beides auf die Hauptplatine oder die Ethernet-Platine zu setzen? Es geht 
letztlich darum, einen zuverlässig funktionierenden Ethernet-Anschluß 
hin zu bekommen.

Hatte jemand vielleicht eine ähnliche Problemstellung und wie hat er sie 
gelöst? Lösungsvorschläge und Erfahrungsberichte sind willkommen!

von Stefan F. (kpy3ep) Benutzerseite


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http://kpy3ep.de.tl/STM32F4-Discovery-mit-Ethernet.htm

Phy und Übertrager auf dem externen Board. Aber auf saubere Masseführung 
achten. Damit hatte ich damals die größten Probleme. Ansonsten 
funktioniert das Board mit dem Discovery bei mir immernoch zuverlässig.

von testtest (Gast)


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Mit 10cm Flachbandkabel bekommst du Ärger mit der Signalqualität. Egal 
wo jetzt der Trafo verbaut wird.

von Peter D. (peda)


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Rainer Reusch schrieb:
> s geht
> letztlich darum, einen zuverlässig funktionierenden Ethernet-Anschluß
> hin zu bekommen.

Dann setze alles auf die selbe Platine.
Wir haben dann auf der Geräterückseite einen RJ45-Koppler, d.h. vom 
CPU-Board geht ein normales Twisted-Pair zum RJ45-Koppler:

http://de.farnell.com/pro-signal/sack2s/koppler-rj45-cat6-geschirmt/dp/1761168

von Peter D. (peda)


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testtest schrieb:
> Mit 10cm Flachbandkabel bekommst du Ärger mit der Signalqualität.

Man könnte verdrilltes Flachkabel nehmen:

http://de.farnell.com/3m/3782-07p-270a/ribbonkabel-7-paar-per-m/dp/2064527

Aber aufpassen, die Paare am RJ45 sind nicht der Reihe nach.

von Rainer R. (Firma: Reusch Elektronik) (reusch)


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Zunächst vielen Dank an alle, die sich meines Problems angenommen haben.

Beim Prototypenaufbau verwende ich das Board "Open 407V" von Waveshare 
und daran angeschlossen das dazu passende DP83848-Modul vom gleichen 
Hersteller. Spasseshalber habe ich dieses Modul mal über eine 
Flachbandkabelverlängerung angeschlossen. Das entspricht der Lösung, wie 
sie Steve F. vorgeschlagen hat (und auch demonstriert). Bei einer 
Kabellänge von 20cm geht garnichts! Bei einer Kabellänge von nur 10cm 
geht schon was, aber nicht sauber. Es gibt erhebliche 
Kommunikationsprobleme! Vermutlich würde sich die Situation etwas 
verbessern, wenn beim Anschluss jede zweite Leitung Masse führen würde 
und vielleicht so etwas wie eine Leitungsanpassung durchgeführt würde. 
Das Experiment zeigt aber schon, dass dieser Kommunikationsweg recht 
kritisch ist.

Das heißt, PHY und Übertrager auf der gleichen Platine wie der 
Controller und möglichst kurze Verbindungen. Als Verbindung zur 
LAN-Buchse wäre dann das verdrillte Flachbandkabel (unter 
Berücksichtigung der bei Ethernet gegebenen Leitungsvertauschung) eine 
mögliche Lösung.

Die technisch sauberste (wenn auch teuerste) Lösung scheint mir der 
Vorschlag von Peter Danegger zu sein. Die LAN-Buchse (mit eingebautem 
Übertrager), die nicht IP67-tauglich zu sein braucht (das wäre ein 
Vorteil), wird direkt auf die Hauptplatine gesetzt. Über einen 
RJ45-Koppler (die es auch für IP67 gibt) erfolgt die Verbindung zur 
Außenwelt. Im Bereich der Chips und des Übertragers haben wir kurze 
Signalwege. Die elektromechanischen Anpassungen erfolgen im Bereich des 
LAN-Kabels -- und da ist alles nicht so kritisch.

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