mrxSwitch, el switch de red open source más pequeño y económico del mundo
(docs.murexrobotics.com)- mrxSwitch es un switch Ethernet no administrado 100BASE-TX de 5 puertos, completamente open source, presentado por MUREX Robotics y diseñado priorizando el tamaño compacto y el bajo costo
- El hardware usa el IC de switch IP175Gx, magnetics externos y conectores Fast Ethernet de paso de 1.25 mm, y reduce una entrada de hasta 15 V al voltaje operativo de 3.3 V
- La V2 mide 44.9 mm × 42.2 mm y apunta a cumplir IEEE 802.3 con una placa de 4 capas, terminación estilo Bob-Smith, pares diferenciales de 100 Ω, transformadores magnéticos y choques de modo común
- Tanto la V2.0 como la V1.0 ya fueron probadas y verificadas en funcionamiento, y están disponibles los archivos de layout de la placa V2 y el post del blog de la V1
- En la V2, el tamaño se redujo 30%, el costo de la BOM bajó 15%, se reemplazaron dos QT24A23 por QT48A03 y se eliminaron los componentes de configuración y la EEPROM
Diseño y alcance de uso de mrxSwitch
- mrxSwitch, también llamado MUREX Ethernet Switch, es un switch no administrado 100BASE-TX de 5 puertos que usa el Ethernet Integrated Switch IC IP175Gx
- Puede recibir una entrada de hasta 15 V y la reduce al voltaje operativo de 3.3 V
- La placa está diseñada con una estructura de 4 capas para reducir el ruido
- Se aplica terminación estilo Bob-Smith en todos los center taps, y los pares diferenciales están calculados a 100 Ω
- Para apuntar al cumplimiento del estándar IEEE 802.3, usa 10 pares de transformadores magnéticos y choques de modo común
- La V2 mide 44.9 mm × 42.2 mm y, según la documentación, se presenta como el switch de networking más pequeño del mundo a junio de 2024
- Sus áreas de uso incluyen sistemas embebidos, ROV, AUV, electrónica de consumo, proyectos DIY y aplicaciones de networking con restricciones de espacio
Materiales publicados y composición de componentes
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Estado de pruebas
- V2.0 ya fue probada y verificada en funcionamiento, y están publicados los archivos de layout de la placa
- V1.0 también fue probada y verificada en funcionamiento, y se puede consultar en el post del blog
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IC y componentes principales
- IC Plus IP175Gx: switch Ethernet integrado 10/100 de 5 puertos
- Switch embebido 100BASE-TX de 5 puertos
- Proceso CMOS de 85 nm
- Soporte para LED de estado
- Soporte para configuración por EEPROM
- LM1117MP-3.3: LDO de 800 mA
- Salida fija de 3.3 V
- Entrada máxima de 15 V
- Dropout de 1.2 V
- QT48A03: transformador dual-port 1000Base-T
- Primario de 350 uH
- Bias DC de 8 mA
- BT16A07: transformador single-port 10/100 Base-T
- Primario de 350 uH
- 2x QT24A23: transformador single-port 10/100/1000Base-T retirado
- Primario de 350 uH
- Bias DC de 8 mA
- También está publicado el PDF del esquemático
- IC Plus IP175Gx: switch Ethernet integrado 10/100 de 5 puertos
Cambios en la V2
- Redujo el tamaño 30%, convirtiéndose en el switch de networking más pequeño del mundo a junio de 2024
- Usó componentes más básicos para reducir el costo total de la BOM en 15%
- Reemplazó dos QT24A23 por el QT48A03, más económico y más compacto
- Eliminó los componentes de configuración y la EEPROM
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
Es realmente genial que un equipo de estudiantes de secundaria haya hecho algo así. Cuando diseñábamos aviónica para cohetes líquidos en Purdue Space Program, usamos switches de BotBlox a 80 dólares cada uno, y en ese momento se sentía absurdo.
La propuesta de hacer internamente un switch Ethernet fue rechazada porque éramos “sucios estudiantes de CS” (broma), y el colíder de electrónica consideró que no valía la pena dedicar tiempo a diseñar y validar ese tipo de componente.
Que se pueda fabricar directamente en JLCPCB un switch Ethernet de 6.9 dólares es increíble; gracias por mejorar aunque sea un poco esta categoría de productos.
https://sagarpatil.me/projects/cms-avi-hw
https://botblox.io/products/micro-gigabit-ethernet-switch
Estoy de acuerdo con que no hayan usado I2C. I2C ha sido señalado como la causa raíz de fallas en varias misiones CubeSat, y el clock stretching es realmente terrible. Creo que I2C debería prohibirse para la comunicación entre múltiples placas.
https://pure.tudelft.nl/ws/portalfiles/portal/10531886/art_3...
https://webapps.unsworks.library.unsw.edu.au/fapi/datastream...
Classic CAN tiene una MTU de 8 bytes con apropiación de tramas, por lo que es útil para su propósito original: transmitir datos automotrices sensibles al tiempo. Si un paquete de freno de 4 bytes quedara bloqueado por uno de 1500 bytes, el auto chocaría y explotaría. En cambio, para transferir grandes volúmenes de datos se vuelve muy lento.
Aunque cueste creerlo, el switch Ethernet fue el hardware menos problemático de nuestra pila tecnológica. También pueden ver las otras placas en la documentación. Tu cohete también es realmente genial, y cuando entre a la universidad definitivamente quiero hacer algo parecido.
Elegimos conectores estilo microMatch para poder usar tanto opciones placa-a-placa como placa-a-cable. Que el colíder haya optado por comprar es una decisión común; usar componentes comerciales disponibles reduce el tiempo de salida al mercado y también evita la gestión del ciclo de vida de los componentes.
https://www.brainboxes.com/product/pure-embedded/pe-505
https://www.te.com/en/products/brands/micro-match.html?tab=p...
Se ve genial. Tengo entendido que un regulador lineal de voltaje, en vez de conmutar la corriente de salida como un convertidor buck, descarta como calor la diferencia de voltaje hasta llegar al voltaje objetivo.
Así que, con una entrada de 12 V, según la corriente de carga, podrían disiparse en la placa hasta (12-3.3)V * 0.8A = 6.96 W en forma de calor. Si en realidad es un switch FE, sospecho que usará solo una fracción muy pequeña de esos 0.8 A, pero me da curiosidad si la placa se mantiene lo bastante fría al tocarla. Si no estás seguro, conviene comprobarlo con el dorso de la mano o la parte posterior de un dedo.
Max, el diseñador principal de la V2, recomendó usar un disipador. Con la solución de vías térmicas se mantiene dentro de una temperatura segura hasta cierto punto. Elegimos un LDO para reducir costos, y en nuestro robot alimentamos directamente con 3.3 V desde el convertidor buck de la placa de alimentación de Max, que genera los 3.3 V para todo el sistema.
Buen proyecto y bien hecho. Pero tal como está ahora, compite con productos que ya existen, así que es difícil decir que apunte bien a un mercado nuevo o a uno existente.
Por ejemplo, un switch compacto TrendNet 10/100 no es un hub, e incluyendo carcasa, fuente de alimentación y envío cuesta 7.31 dólares en eBay. Para salir de lo genérico, habría que encontrar nichos con demanda, como automotriz, aeroespacial, militar o marítimo.
Las unidades de disquete de 3.5 pulgadas y 2.88 MB también siguieron usándose principalmente en sistemas industriales y comerciales llave en mano hasta alrededor de 2020, después de desaparecer de las PC de escritorio. Incluso tecnologías tipo dinosaurio sobreviven muchísimo tiempo en sistemas críticos donde se considera que el costo de reemplazarlas es demasiado alto.
Hay que seguir adelante, aprender y mejorar.
Además, si alguien hiciera un switch de 48 puertos 10GBASE-T POE++ de 960W~1600W+, mínimo L2, con soporte desde no administrado hasta totalmente administrado pero sin funciones cloud, 4 uplinks 100GBASE QSFP28, PSU dobles hot-swap, dos orientaciones de puertos, formato 19 pulgadas 1U de media profundidad, montable en pared, y que no suene como motor a reacción incluso a plena carga, estaría dispuesto a pagar en el rango de los 6 mil dólares.
Como comparación, el modelo FS S5860-48XMG-U de 4800 dólares se acerca, pero por sus PSU dobles 1U y sus 3 ventiladores de chasis hot-swap es ruidoso como un motor a reacción, y solo viene en el formato típico de puertos frontales para parte superior de rack, lo que hace que la gestión de cableado quede innecesariamente larga y desordenada.
Eso resuelve los límites de longitud de cable y los problemas de estabilidad de conexión de los buses de periféricos. Usar Ethernet y protocolos de comunicación entre nodos como TCP/IP implica cierta carga, pero ese compromiso es perfectamente aceptable.
Meter un switch de tamaño normal dentro de un robot es difícil de aceptar. Es demasiado voluminoso, y en situaciones donde debe ir dentro del brazo superior o la pelvis de un humanoide, un switch o hub común no encaja.
Este producto resuelve justamente ese problema de empaquetado en robótica. El punto clave es que, aunque eléctricamente sea un switch/hub, físicamente es mucho más pequeño.
Agregar un requisito de ruido no tiene sentido. Es como juntar las fuentes de alimentación de 48 dispositivos de 90W en una sola caja pequeña y densa, y al mismo tiempo quejarse de que debe mantenerse fresca.
Si tienes espacio para poner 48 dispositivos PoE, también tienes espacio para un IDF bien refrigerado e insonorizado.
Está bien hecho. Para quienes no somos de hardware y no estamos 100% familiarizados con la terminología, estaría bueno que subieran más fotos.
En particular, me interesan las fotos del gabinete. No me queda claro si simplemente dejaron expuestos los headers o si la placa tiene conectores Ethernet normales.
Gracias a los componentes magnéticos integrados, se puede conectar a cualquier dispositivo Ethernet simplemente cableándolo a un conector RJ45. Vamos a agregar más fotos en breve.
El BotBlox SwitchBlox Nano, que es el comparativo, tiene 2 puertos menos, pero mide 25.50 x 25.50 mm. Este producto mide 44.90 x 42.11 mm; ¿cómo justifican decir que es el más pequeño del mundo?
La alternativa comercial más pequeña que encontramos también era el switch no administrado de 5 puertos de BotBlox, y nosotros éramos mejores tanto en tamaño como en costo.
Nuestro objetivo es crear electrónica open source, rentable y accesible para la mayor cantidad de personas posible. En ese sentido, nuestra placa es mucho más atractiva y, personalmente, lo considero un éxito.
https://botblox.io/products/small-ethernet-switch
Si cuesta 6.9 dólares, en realidad venderlo por 30~40 dólares seguiría siendo una oferta bastante buena.
En cambio, Blue Robotics va en plan “175 dólares, más 50 de envío, y además paga aranceles calculados sobre 175 dólares”.
https://bluerobotics.com/store/comm-control-power/tether-int...
Todo lo que venden ahí es ridículamente caro, y parece que necesitan un competidor decente.
Es la primera vez que oigo de Blue Robotics, pero dudo que ese producto de 175 dólares venda mil unidades al año. Incluso si lo hiciera, serían 170 mil dólares de ingresos, y antes de descontar cualquier gasto —ni hablar de impuestos o costos de personal— eso es apenas algo así como dos sueldos de ingeniero junior.
Incluso suponiendo de forma optimista que se venden mil unidades cada año, probablemente apenas alcance para mantener a una persona. Las grandes multinacionales envían millones de unidades, así que pueden amortizar mucho más fácilmente los costos de ingeniería únicos y vender productos pequeños casi al costo.
Que lo hayan hecho adolescentes es realmente impresionante y admirable.
Tengo una duda: ¿tienes alguna idea de qué hicieron tus padres para que te metieras tanto en la electrónica y el hacking?
Quiero acercar a mis tres hijos a la informática y a la ingeniería eléctrica/electrónica, y aunque me dedico a eso, no sé cómo hacerlo. Mis padres no hicieron nada especial aparte de comprarme todos los libros que quería, y yo simplemente me obsesioné con querer entender cosas más interesantes.
Gracias por compartir con el mundo un proyecto tan genial; el futuro se ve muy prometedor.
Excelente trabajo. Pero me pregunto por qué no soporta Gigabit Ethernet. No he usado Ethernet de 100 Mbit en más de 10 años.
En nuestro caso, la velocidad de comunicación estaba limitada por la velocidad de transmisión a través del tether. Usamos OFDM con aislamiento galvánico para transportar datos sobre la línea de alimentación.
Como el tamaño y el costo eran objetivos principales, 100 Mbit resultaba más adecuado que Gigabit Ethernet. Un switch gigabit habría sido más genial, pero también habría aumentado el tamaño y el costo.
Aun así, 100 Mbps todavía tiene su lugar. En particular en embebidos, dispositivos lentos y dispositivos de bajo costo. Si un microcontrolador solo envía unos pocos paquetes por segundo, no tiene sentido gastar más en 4 hilos, pines y ruteo de pistas.
Los equipos que bajan a mucha profundidad usan fibra óptica, que es más liviana, pero obviamente eleva mucho el costo, así que querrías evitarla si es posible.
Es cierto que gigabit es bueno, pero hay muchas aplicaciones para las que 100M es suficiente.
Si está pensado para usos embebidos, me pregunto por qué usaron Fast Ethernet base-tx tradicional y no Ethernet de un solo par (base-t1, t1l/t1s).
Sorprendente y bien hecho. Me gustaría comprarlo cuando salga.
Es cierto que no compite por componentes genéricos ni por precio, pero sin duda hay un nicho donde el hecho de no ser un fabricante a gran escala y ser hardware abierto bien documentado se vuelve una ventaja decisiva.