革新的なアイデアを思いつきました。USBとイーサネットの通信の両方を扱えるUSB C-Typeコネクタです。
上の画像のように、Raspberry Pi PicoボードとWIZnet W5500、USB C-Typeコネクタを組み合わせて、
USBとイーサネットの通信を同時に可能にする非常にコンパクトなボードを作成する予定です。
Design
上の画像はUSB C-Typeコネクタのピンマップを示しています。
これには、USB 2.0のピンD+とD-、電源ピン、追加の電源関連ピン、およびUSB 3.0以上をサポートする2対の差動線が含まれています。
USB 3.0の2対の差動線はイーサネットに使用され、残りはUSB C-Typeの既存の使用に従います。
インピーダンスは問題ではないようです。イーサネットは100オームで動作し、USBは90オームで動作しますが、その差は最小限です。
全体の回路図はPicoボードに一致しています。重要なポイントは上の画像に示されています。いずれにせよ、外部LANトランスフォーマーが必要なため、別のトランスフォーマー設計が実装されています。MDI回路の設計にはいくつかの課題がありましたが、それらはすでに成功裏に解決されています。詳細には立ち入りません。
上述したとおり、WIZnetチップも同様の方法で設計します。
Picoに関連する回路はPicoボードの回路と一致しています。
アートワークを進め、やむを得ず4層ボードとしてボードを設計しました。
上記の製品からUSBコネクタを使用しましたが、上のPCB画像に示されているようにPCBレイアウトを変更する必要がある点が不便です。現時点では最速で配送される製品を選びましたが、後で変更しても問題ないようです。
3Dビューでは、このように見えます。WIZnetチップはボードの底面に取り付けられています。開発中のWIZnetチップが取り付けられると、チップを底面に取り付ける必要がなくなります。しかし、まだリリースされていないため、後でそのように構成することを検討します。
PCB Assembly and Debugging
PCBが到着しました。
これは前面の組み立てです。組み立ててみると、思ったほど悪くない感じがします。
これは裏面の組み立てです。
同じ機能を持つWIZnet EVB Picoと比べて、かなりサイズが異なることが分かります。
Cable manufacturing
さて、ケーブル作成の時です。まず、USB通信を可能にするために、USB 2.0ラインをUSB Bケーブルに接続します。
さらに、イーサネットケーブルとUSB 3.0ラインを接続してセットアップを完了します。
完成しました。ケーブルはこのように構成されています。
ケーブルとイーサネットC Picoが完成しました。
テストしたところ、LinkとACTのLEDが予想通り正しく動作しています。
左側の端末では、USB経由で「Good」とラベル付けされたデータを継続的に受信しており、右側のツールではループバックを通じてイーサネット通信が確立されていることが確認できます。
これは実際の Demo ビデオです。
https://www.youtube.com/watch?v=4lHwnyf_Nns
USBを介したデータ受信とイーサネット通信の成功したループバックにより、この製品の信頼性が証明されました。この創造的な設計と実装は、技術コミュニティに新たな可能性を提示し、小型で効率的な統合通信ソリューションの必要性を満たしています。