Bygga egen dator från grunden

[DanielM]

Nu har jag fått in modellen.
Jag fick lov att ladda ned och installera Altium Designer - 15 dagars prövotid. Men jag ska bara använda det för att exportera 3D-modellen.

Nyfiken fråga till er. Följande är ritat:

• Mikroprocessor
• Ramminne DDR
• Flashminne eMMC
• Strömtillförsel PMIC

Vad tycker ni att jag borde lägga till där efter? Jag är intresserad att lägga till USB, Ethernet och HDMI. Jag tror inte jag behöver något mera. Visst, jag kan lägga till SD-kort, men jag finner att eMMC verkar vara bättre (om det går att bränna in OpenSTLinux på detta).

Skärmbild 2024-04-02 175150.png

[DanielM]

Efter ett par dagars krånglande med 3D-modellen så har jag lyckats få till den så den fungerar, samt inga DRC-fel förekommer. Jag har även skapat egna modeller för Ethernet PHY och RJ45 kontakten, som är Gigabit Ethernet, och ingen vanlig RF45 kontakt. Men du börjar jag få till sakerna på plats.

Nu är det bara placera ut komponenterna på ett bra ställe.

Skärmbild 2024-04-07 150722.png

[DanielM]

Efter ha dragit linjerna så jag blev hyfsat nöjd. Då var det dags för finputs.
Jag kollade lite om RGMII (Gigabit Ethernet) behöver ha lika långa linjer. Svaret är JA enligt ST's egna rekommendation. Dom säger inte så mycket om hur man ska dra dessa linjer mellan uP och PHY. Men jag har fått lite tips:

• Lika långa linjer per grupp t.ex. RX och TX ska ha en bestämd linje
• Helst så ska CLK linjen vara något längre så klocksignalen kommer sist
• 50 ohm impedans ska varje linje signal-linje ha
• Differentiella linjerna ska ha 100 ohm impedans
• 3V3 och övriga spänningssignaler ska vara långt ifrån dom övriga datasignalerna. Om dom ska korsa varandra, så använd grund-planet och topp-planet då det är 1.6mm skillnad i avstånd
• Avlastningskondensatorerna skall vara nära PHY
• Korta avståndet på allt. Speciellt kristallen på 25 MHz. Försök att ha lika långa linjer där också.
• Signalerna ska ha bredden ca 0.1mm till 0.13mm. Jag använder 0.12mm och 0.2 som 3V3 signal

Så jag fick till det med TX linjerna. Nu så ska jag bara ge mig på RX och MD linjerna. Nackdelen med RX linjerna är att dom har väldigt stora avstånd och variationer. Dessutom är det impedansmatchande resistorer på 22 ohm nära PHY för RX utgången till uP.

• TX_CLK = 21.283 mm
• TX0 = 17.726 + 2*1.6 = 20.926 mm
• TX1 = 17.663 + 2*1.6 = 20.863 mm
• TX2 = 17.654 + 2*1.6 = 20.854 mm
• TX3 = 17.728 + 2*1.6 = 20.928 mm

Skärmbild 2024-04-09 182416.png

Skärmbild 2024-04-09 182843.png

Jag har en fråga också. Vad är det för ring på RX och TX linjerna? Jag känner till jordsfelsbrytare, men detta är något annat.

Skärmbild 2024-04-09 182558.png

[AndLi]

Du har ju markerat svaret med rött?

[TomasL]

Det innebär att dina ledningar skall vara impedansanpassade, förutom längdanpassade, dock impedansanpassningen är inget du kan göra själv egentligen.
Ett bra Cad-system kan göra det hjälpligt, dock i slutändan är det bara PCB-tillverkaren som kan göra det, och då får man routa näten på ett sådant sätt att det finns ledarbredd och plats, så tillverkaren kan göra anpassningen.
Vad tillverkaren i praktiken gör är att öka/minska ledarbredden så man får rätt impedans.

[TomasL]

Efter ett par dagars krånglande med 3D-modellen så har jag lyckats få till den så den fungerar, samt inga DRC-fel förekommer. Jag har även skapat egna modeller för Ethernet PHY och RJ45 kontakten, som är Gigabit Ethernet, och ingen vanlig RF45 kontakt. Men du börjar jag få till sakerna på plats.

Varför skulle det vara en speciell RJ45a för gigabit, rätt övertygad om att du har en vanlig standard RJ45a.

[Klas-Kenny]

Enda "speciella" är att Daniel valt en med inbyggd transformator, istället för att ha den vid sidan om. På så vis är det ingen "vanlig" RJ45-kontakt då den är lite mer än så.

Samt bland de som då har inbyggd transformator så är det olika modeller för 10/100Mbit jämfört med Gbit (eller Gbit går ju till 10/100 Mbit också, men onödigt dyr).

[DanielM]

Du har ju markerat svaret med rött?

Ja, det har jag. Men jag frågade om dom två svarta ringarna.
Jag bara markerade för att visa att ledningen ska vara 50 ohm impedans and differentiella ledningarna ska vara 100 ohm impedans.

Det innebär att dina ledningar skall vara impedansanpassade, förutom längdanpassade, dock impedansanpassningen är inget du kan göra själv egentligen.
Ett bra Cad-system kan göra det hjälpligt, dock i slutändan är det bara PCB-tillverkaren som kan göra det, och då får man routa näten på ett sådant sätt att det finns ledarbredd och plats, så tillverkaren kan göra anpassningen.
Vad tillverkaren i praktiken gör är att öka/minska ledarbredden så man får rätt impedans.

Jag har en exempelmodell som visar att ST själva verkar inte vara så seriösa när det handlar om korta avstånd eller små variationer på längderna för signalbussar.
Jag fick en modell från ST där dom hade dragit dom mest svåraste, DDR minnet och eMMC minnet. Dom var tydligen svåra att dra enligt ST och kräver noggrann testning.

Jag har inget "bra" cad-system, utan ett gratis från Altium. Den duger bra för mig.

Enligt denna modell använder dom 0.1-0.13mm bredd på sina signaler.
Hur tycker du att jag ska göra?

Skärmbild 2024-04-09 201444.png

Varför skulle det vara en speciell RJ45a för gigabit, rätt övertygad om att du har en vanlig standard RJ45a.

Nej. Det är en 1000-BaseTX.
Jag bifogar databladet.

J0G-0001NL.pdf

Enda "speciella" är att Daniel valt en med inbyggd transformator, istället för att ha den vid sidan om. På så vis är det ingen "vanlig" RJ45-kontakt då den är lite mer än så.

Samt bland de som då har inbyggd transformator så är det olika modeller för 10/100Mbit jämfört med Gbit (eller Gbit går ju till 10/100 Mbit också, men onödigt dyr).

Onödigt dyr...nja, min Ethernet PHY är en Gigabit Ethernet PHY.
Jag bara följer rekommendationer punkt och pricka från tillverkaren.
Bifogar dom här:

an5031-getting-started-with-stm32mp151-stm32mp153-and-stm32mp157-line-hardware-development-stmicroelectronics.pdf

En fråga till er alla.
Tycker ni att jag ska sätta avlastningskondensatorerna på baksidan, eller ska jag ha dom på topp-lagret?

[TomasL]

De skall sitta så nära matningspinnen på kretsen som möjligt, matningen SKALL gå via kondingen in till kretsens pinne.

Hur tycker du att jag ska göra?

Vad menar du?
Du skall naturligtvis dra bussarna med samma längd, du får ju räkna på vilka längdtoleranser som är acceptabla, det beror ju på busshastigheten som tidigare nämnts.
När det gäller impedans matchningen måste du prata med den som skall tillverka ditt PCB om tillvägagångsätt.
När de impedansmatchar, så ökar de, eller minskar på ledarnas bredder beroende på vilken impedans som ditt ritade förslag har. Behöver de öka bredden så måste det finnas tillräckligt med plats för detta, och behöver de minska bredden så får du inte rita för tunna ledare,
Olika tillverkare har olika metoder och riktlinjer för att hantera detta.
Gemensamt är nog att de i samma panel som ditt kort lägger in testremsor, så de kan mäta upp impedansen, så att den håller sig inom de toleranser du angivit.

[Klas-Kenny]

Enda "speciella" är att Daniel valt en med inbyggd transformator, istället för att ha den vid sidan om. På så vis är det ingen "vanlig" RJ45-kontakt då den är lite mer än så.

Samt bland de som då har inbyggd transformator så är det olika modeller för 10/100Mbit jämfört med Gbit (eller Gbit går ju till 10/100 Mbit också, men onödigt dyr).

Onödigt dyr...nja, min Ethernet PHY är en Gigabit Ethernet PHY.
Jag bara följer rekommendationer punkt och pricka från tillverkaren.
Bifogar dom här:
an5031-getting-started-with-stm32mp151-stm32mp153-and-stm32mp157-line-hardware-development-stmicroelectronics.pdf

Alltså, att sätta ett Gbit jack är onödigt dyrt om man inte kör Gbit. I ditt fall är det inga konstigheter, om du nu kör Gbit.

[DanielM]

De skall sitta så nära matningspinnen på kretsen som möjligt, matningen SKALL gå via kondingen in till kretsens pinne.

Hur tycker du att jag ska göra?

Vad menar du?
Du skall naturligtvis dra bussarna med samma längd, du får ju räkna på vilka längdtoleranser som är acceptabla, det beror ju på busshastigheten som tidigare nämnts.
När det gäller impedans matchningen måste du prata med den som skall tillverka ditt PCB om tillvägagångsätt.
När de impedansmatchar, så ökar de, eller minskar på ledarnas bredder beroende på vilken impedans som ditt ritade förslag har. Behöver de öka bredden så måste det finnas tillräckligt med plats för detta, och behöver de minska bredden så får du inte rita för tunna ledare,
Olika tillverkare har olika metoder och riktlinjer för att hantera detta.
Gemensamt är nog att de i samma panel som ditt kort lägger in testremsor, så de kan mäta upp impedansen, så att den håller sig inom de toleranser du angivit.

Just nu så går matningen via kondensatorerna till kretsens pinne, som alltid.
Men jag tänkte att om jag har kondensatorerna under PHY och sedan får matningen leta sig uppåt via en via, men matningen går ändå via kodensatorerna/spolarna/ferritpärlorna.

Vad jag menar?
Jag menar att om tillverkaren har 0.1-0.13 på sina signalledare, då borde jag väll göra likadant. Jag har valt 0.12mm som signalledare.
Dessutom verkar ST lite "slarviga" med att dra sina linjer. Det kanske inte är så noga trots allt.

Det går inte räkna på "microstrip impedance"? Jag menar, det verkar finnas många formler och beräkningsverktyg på internet.
https://resources.altium.com/p/microstr ... calculator
Tar man inte hänsyn till längden också?

Skärmbild 2024-04-09 210023.png

Enda "speciella" är att Daniel valt en med inbyggd transformator, istället för att ha den vid sidan om. På så vis är det ingen "vanlig" RJ45-kontakt då den är lite mer än så.

Samt bland de som då har inbyggd transformator så är det olika modeller för 10/100Mbit jämfört med Gbit (eller Gbit går ju till 10/100 Mbit också, men onödigt dyr).

Onödigt dyr...nja, min Ethernet PHY är en Gigabit Ethernet PHY.
Jag bara följer rekommendationer punkt och pricka från tillverkaren.
Bifogar dom här:
an5031-getting-started-with-stm32mp151-stm32mp153-and-stm32mp157-line-hardware-development-stmicroelectronics.pdf

Alltså, att sätta ett Gbit jack är onödigt dyrt om man inte kör Gbit. I ditt fall är det inga konstigheter, om du nu kör Gbit.

Ja, dom är dyra. Men det är ju bara 30 kr.
Jag tror jag har 100 MBit bredband hemma. Men man vet aldrig när man får 1000 Mbit.
Det är en engångskostnad.

[TomasL]

Just nu så går matningen via kondensatorerna till kretsens pinne, som alltid.
Men jag tänkte att om jag har kondensatorerna under PHY och sedan får matningen leta sig uppåt via en via, men matningen går ändå via kodensatorerna/spolarna.

Vad jag menar?
Jag menar att om tillverkaren har 0.1-0.13 på sina signalledare, då borde jag väll göra likadant. Jag har valt 0.12mm som signalledare.
Dessutom verkar ST lite "slarviga" med att dra sina linjer. Det kanske inte är så noga trots allt.

Det går inte räkna på "microstrip impedance"? Jag menar, det verkar finnas många formler och beräkningsverktyg på internet.
https://resources.altium.com/p/microstr ... calculator
Tar man inte hänsyn till längden också?

Ditt via ger rätt mycket impedans, så det är inte bra att ha det efter kondingen, man bör undvika det.

Ja, det finns rätt många formler och metoder för beräkning, och alla är i princip felaktiga, då man förutsätter saker som inte går att förutsätta.
Du kan komma hyffsat när, men ofta inte tillräckligt.
Vad som påverkar är tillverkningsprocessen, den faktiska koppartjockleken, vilken varierar mellan olika tillverkare och även olika batcher, faktsik dielektricitetskonstant hos isolermaterialet, variera mellan batcher och olika tillverkare, över/underetsning av ledare, varierar mellan olika tillverkare, typ av lödlack och tjocklek på den etc. dvs de parametrar som bestämmer känner du inte till.
Längden på ledaren är ointressant i detta sammanhang, den påverkar inte impedansen.

[DanielM]

Men är inte impedans bra om man har 3.3 volt som man ska mata min PHY? Impedansen motverkar ju brus.
Då kan jag flytta dessa resistorer hit.

Skärmbild 2024-04-09 212405.png

Jag förstår. Då bör jag undvika Top Overlay över känsliga bussignaler, singel som differentiell.
Men då utgår jag bara från ST's exempelmodell samt ST's rekommendationer hur dom vill att man ska dra linjerna.

[TomasL]

ag förstår. Då bör jag undvika Top Overlay över känsliga bussignaler, singel som differentiell.

Vad menar du?

[DanielM]

Jag menar att den vita texten kanske skapar impedans om den ligger så här.
Hur som helst. Jag placerar avlastningskondensatorerna på undersidan. Det känns som jag kan få plats med impedansresistorerna på ett bättre sätt. Dom ska ligga nära ethernet PHY enligt ST's rekommendationer.

Skärmbild 2024-04-09 221548.png