Приветствую, в этом цикле статей постараюсь описать разработку собственного сетевого устройства и поделиться своими мыслями, набитыми шишками и конечно же опытом. Цикл статей будет охватывать временной период порядка 1.5 лет неторопливой разработки.
Да-да, это именно разработка собственного роутера, не простой допил уже имеющегося и переупаковка в другой корпус. Отнюдь! Схема, печатная плата, пайка – всё сделаем сами и защитим диплом.
А какова мотивация?
Классическое «А зачем?» с буханками сюда тоже относятся. Буду краток, мы ведь не за этим собрались:
Мне нужен девайс, удовлетворяющий мои потребности
Готовые девайсы на рынке, если не совсем днище — то не проходят по требованиям
В конце концов, это бесценный опыт и моя дипломная работа :3
Ожидая вопрос «А почему просто не использовать смартфон..» Просто? Чтобы сделать банальный TTLfix нужен Magisk, да даже если есть, то что делать с: подключением антенн, RJ45, ресурсом аккумулятора? Даже если оператор позволяет без ухищрений раздавать интернет, то не всегда такие тепличные условия доступны и надеяться только на это глупо.
Сам же роутер для меня удобнее, чем связка телефон+ноутбук или модем+ноутбук.
Надеюсь тема закрыта, не начавшись и в комментариях ко всем частям будет вестись обсуждение проекта и устройства. Приятного прочтения!
Как зарождалось устройство? И немного о себе
Электроника и околотехника – это мой основные увлечения, хотя я и не являюсь профессионалом и истиной в первой инстанции. Это так, отступление дабы у вас не формировались завышенные ожидания относительно моей компетенции.
Роутерами я увлекаюсь ещё с 16 лет. Лето 2019 года: благодаря лучшему другу Арсению ко мне в руки попадет TL-MR3220 и становится на долгое время основным, первое физическое знакомство с OpenWRT.
Снова лето, 2020 год: скилы повышаются. На этот раз расширение памяти через USB, знакомство с реализацией сетевой загрузки на OWRT и статья в локальный паблик про это дело.
Второй курс, весна 2021: в качестве дипломной работы и задачки «just for fun», я сажусь делать свой роутер.
«Почему именно роутер?» У меня эпизодически имеется необходимость в использовании портативного роутера, к примеру, при выездах на море/в гости в родную деревню. Да и это просто круто, особенно учитывая, что большая часть группы, как окажется, втупую скопипастит воду из интернета к себе в дипломы, а ты действительно что-то сделаешь руками.
Летом 2021 для этого я использовал данный сетап:
Всё бы хорошо, но это отдельные девайсы, которые мало того, что мне нужны по отдельности, так ещё не являются монолитным устройством.
Дорогу в деревню на электричке (порядка ~5ч) сетап переживает отлично, при установке на месте появляются сложности:
Проблема 1. Всё это дело питается от телефонной зарядки которая находится на чердаке. А в свою очередь, к ней на чердак тянется «переноска» c 220V и это крайне неудобно. Ещё в процессе руфинга чердака становится понятно, что PoE в роутере нужен обязательно.
Да я слышал про PoE hat, но это слишком простой путь. Поэтому жду фитбек от тех, кто пользовался PoE на малине.
Проблема 2. Крепление роутерной части на крыше, если конструкция для этого не проектировалась – крайне гиблая затея.
Проблема решается просто. Либо делаем нормальный корпус, либо покупаем антенну и прячем роутерную часть в доме.
Анализируем рынок
Прежде чем ваять что-то своё, неплохо бы ознакомиться с готовыми устройствами. Как минимум чтобы своровать идей вдохновиться и понять во что мы вляпались – Это я понял уже только после создания своего роутера, это первая ошибка. Я хоть и вдохновлялся одним из девайсов, который будет описан ниже, но этого недостаточно. На мой взгляд, балом автономных роутеров потребительского сегмента, на данный момент правят ZTE и Huawei. Если абстрагироваться от названий, которые дают операторы сотовой связи, то внутри это всё те же вышеописанные роутеры.
Кроме моделей от именитых брендов, рынок роутеров и модемов наводнили китайские подделки и поделки. Не знаю, зачем и почему, но их отличительной чертой является логотип, который китайцы не стесняются лепить, как и на свои поделки, так и на подделки.
Если стесняются лепить логотип на страницу устройства, то залепят в веб:
Возвращаясь к теме, давайте отберём 2 интересных на мой взгляд роутера и разберём каждый, что называется «по косточкам». Предвидя возможный вопрос: «А почему именно 2, их же вон сколько всяких разных!» — позвольте снова немного отойти и ввести в курс дела, ибо информация довольно нетипичная для Хабра.
Так уж сложилось, что автономно-портативные роутеры базируются на двух вариациях чипсетов – относительно открытые и поддающиеся переходу на свободные прошивки, и закрытые, модификации ПО для которых долго и скрупулёзно создаются в ходе реверс-инжиниринга. Для конечного пользователя это практически ничего не меняет (за исключением ограниченности возможных модификаций), но вот для разработчика собственного устройства, чипсет – это первая отправная точка.
Ниже представлена сводная таблица, составленная в процессе анализа рынка, располагайтесь удобнее, наливайте чай и анализируйте вместе со мной :3
Обозначим тезисы после взгляда на таблицу:
Форм-фактор «роутеров повербанков» с возможностью подключения внешнего USB LTE модема, не особо прижился среди пользователей, их вытеснили роутеры с встроенным модемом и слотом под SIM – это видно, как из доступности, так и из годов выпуска SoC, которые обычно коррелируют с годами производства девайсов.
Все модемные SoC базируются на ARM – повод задуматься о энергоэффективности MIPS роутеров.*
Модемные SoC сложны для разработки и подходят для крупных партий устройств – на все описанные безмодемные SoC имеется техническая документация, не обложенная NDA (либо обложенная когда-то, но ныне слитая в сеть)
*UPD: По крайней мере на чипсетах 2010-2016 годов, что с энергоэффективностью свежих SoC - мне пока не известно.
С форм-фактором относительно всё понятно, пользователи обленились и перестали собирать свои сетапы роутер+USB LTE модем, ведь на рынке появились удобные, умещающиеся в среднюю по размеру ладонь, роутеры со встроенным модемом.
Но вот c модемными SoC не всё так однозначно, c одной стороны удобство для разработчиков, когда практически на одном чипе располагается модемо-вычислительная часть, но это одновременно и сложность ведь требуется подробная документация, а без полноценного партнёрства и/или без лицензии её получить нереально. Помимо этого сложности с ПО – в мейнлайн ветке Linux вы не найдёте поддержки модемов серии MDM, кроме одного единственного MDM9615, а следовательно и кастомных прошивках аля OpenWRT и прочих – тоже. Это же подтверждается тем что, выложенные в сеть исходники ПО базируются на версиях ядра 3.x.x.
«Отлично, а что с автономными роутерами на относительно открытых чипсетах?» – по сути, те же роутеры что и их большие собратья. Если открыть даташит на один из указанных в таблице чипсетов, то это быстро станет понятно. Соответственно программная поддержка есть, в отличии от роутеров на модемных чипсетах.
Итак, после того как все точки над Ё расставлены, можно наконец ознакомиться с готовыми девайсами, которые лично мне приглянулись:
Huawei E5770
SoC — HiSilicon692 | 2 ядра ARMv7 + одно Cortex-M3
128 Mb ROM & 128Mb RAM
LTE Cat.4 B7/B3/B20/B38
WiFi 2.4Gz b/g/n + Ethernet
OLED экранчик 128x128
Аккумулятор 5200mAh — 2x 18650
MicroUSB хост/зарядка + USB A для зарядки внешних устройств
Модифицированное ПО на основе сток прошивки + возможность установить Entware
Претендент, которым я и вдохновлялся, идеальный, за исключением двух моментов:
Беды с ПО – древняя версия ядра + софта и библиотек, соответственно уязвимость на уязвимости. Ситуацию разбавляет возможность накатить Entware (благо места на флеше зачастую вагон), но это не панацея.
Один порт Ethernet – даже находясь вне дома у меня была потребность сразу в двух портах, к тому же, скорее всего по-человечески нельзя менять его назначение «на лету».
Ross&Moor PB-X5
SoC — AR9331 | одно ядро MIPS24Kc
8Mb ROM & 64Mb RAM
WiFi 2.4Gz b/g/n + Ethernet
Аккумулятор 5200mAh — 2x 18650
2 USB A хост/зарядка + MicroUSB зарядка
ПО: U-boot + OpenWRT
Претендент из разряда «допили сам», внутри прикольная этажерка из двух плат с простенькой схемотехникой, но не всё так радужно:
Роутеру требуется LTE модем, а это значит либо торчащий из корпуса неудобный свисток, либо создание корпуса с нуля и включение модема внутрь.
Довольно хилый и жрущий процессор
По-прежнему один порт Ethernet, но по крайней мере он конфигурируется, как угодно.
После анализа готовых устройств, думаю есть смысл описать полный список «хотелок», составить своеобразное ТЗ, дабы было от чего отталкиваться:
2 порта Ethernet, WiFi
Достаточно ёмкий аккумулятор дабы устройство могло жить 4+ часа
Открытое ПО
Поддержка PoE
Ну и до кучи, мониторинг по всем линиям питания
На последние 2 пункта меня вдохновили роутеры от небезызвестной Mikrotik. C PoE думаю все знакомы, очень удобная технология, упрощающая жизнь и сокращающая провода.
Мониторинг же имеется в некоторых продвинутых моделях Mikrotik и позволяет мониторить вот это поворот жизненные показатели роутера. Для меня это скорее дополнительная задачка, которую интересно реализовать.
Конечно же можно было использовать готовый девайс. Да и если бы не мой нездоровый интерес к роутерам, то скорее всего я бы так и поступил. Но поскольку это скучный вариант, то давайте уже наконец приступить к подбору SoC и знакомиться со схемой. А то заканчивается шестая страница текста, а роутера ещё «в проекте» нет!
SoC
Любая схема электронно-технического устройства начинается с подбора мозга системы, будь это МК, SoC или FPGA. Честно признаться я особо и не помню, как мой выбор с ходу пал на старый добрый MT76x8. В следующий раз постараюсь исправиться и как минимум записать :3 К слову, это вторая ошибка. Из-за безалаберного выбора SoC были пойманы некоторые грабли, но об этом позже..
И может работать в двух режимах, так называемые «IoT Device Mode» и «IoT Gateway Mode», как их именует Mediatek. Первый режим направлен на работу с внешней периферией (EMMC/SD-XC/etc.) посредством 16 контактов GPIO. А второй использует эти же 16 линий в качестве дополнительных 4 портов Ethernet и как понятно, это нужно обычно в роутерах. Первый же режим предназначен для всякого IoT, на ум сразу приходит Onion Omega2, Лёше привет), в которой используется именно этот процессор. Наверно не каждый, кто держал в руках «луковицу», догадывался что она может быть ещё и роутером с 5 портами.
С процессором почти разобрались. Остаётся определиться с типом монтажа на плату.
Есть синяя и красные таблетки два варианта:
Казалось бы, там и там устанавливается процессор, но есть один нюанс. Гусары молчать! В случае с непосредственной запайкой процессора на плату, увеличивается сложность платы и плотность монтажа, на этапе её трассировки (разводка под RAM, обвязка радиочасти и вот это всё).
В случае с модулем, за нас, так сказать «подумали» и все усилия сводятся только к выбору и установке того или иного модуля на плату. А поскольку MT76x8 распространяются только в DR-QFN корпусах и на момент сборки платы, QFN я буду паять первый раз в жизни – то выбор очевиден.
Использование процессорных модулей поверхностного монтажа — довольно распространено и вполне нормально, особенно в мелкосерийных «взрослых» устройствах. В пример можно привести тык и тык. Поэтому не считаю зазорным использовать данный вариант.
Выбор модулей поверхностного монтажа не такой уж большой: либо «попсовый» и относительно известный модуль от Onion – Omega2s. Либо менее известный модуль HLK-76x8 от китайцев из Hi-Link – многим электронщикам эта фирма знакома своими преобразователями питания. Также есть клоны модулей HLK, но ввиду отсутствия информации по ним – этот вариант отбросим. Модули настолько похожи по количеству GPIO, что проще описать каких GPIO нету на каждом из модулей:
Поскольку один из моих знакомых собирал отладочную плату на модуле Omega2s, то я решил, что? — Правильно! Пойти по противоположному пути и использовать модуль от Hi-Link. Отличия я показал, поэтому переходим к финальной части статьи.
Схемотехника
Знакомьтесь, перед вами первая версия схемы роутера и она была значительно переработана по части питания, но без косяков не обошлось….
Сейчас я в поисках другой среды разработки или Хабр посоветуй ECAD
Как можно было заметить, проект делался в EasyEDA – бесплатной онлайн ECAD системе, местами кривенькая и косая, но я считаю это расплатой за удобное использование из любого браузера. После создания первой версии отладочной платы появилось желание освоить что-то менее кривое, поэтому вот небольшой список критерий:
Не обязательно онлайн
Кроссплатформенная
Интеграция с поставщиками компонентов
С бесплатной лицензией (аля лицензия для хоббистов у Fusion360. Классическое йо-хо-хо тоже вариант, но осуждаю)
Чтобы трассировка дифпар не вызывала боль ниже пояса
И главное: чтобы ECAD была принята на рынке труда среди вакансий Embedded работодателей. Что под этим подразумевается? Я эпизодически просматриваю вакансии Embedded разработчиков и там встречаются критерии аля «умение разрабатывать в %ECAD_NAME%». Было бы довольно неплохо, если предложенная вами ECAD подходила хотя бы под несколько описанных выше критерий.
Если вы можете посоветовать что-то почти новичку – Welcome в комменты и заранее спасибо)
Конечно же, о выборе за меня и речи не идёт, у меня есть свои размышления на эту тему, но хотелось бы услышать мнения более компетентных людей..
Прежде чем продолжить, давайте сразу уточню один момент – Я не привык изобретать велосипеды, написал человек делающий свой роутер поэтому бОльшая часть схемы основывается на референсах и схемах устройств которые уже имеются на рынке. Как по мне, эта практика имеет право на жизнь, поскольку в таком случае некоторые риски сводятся на нет, хоть и не полностью. Да и будем откровенны, довольно не всегда разработчикам приходится придумывать что-то с нуля, зачастую части схем базируются на референсах описанных в даташитах и апноутах. Поэтому в источниках, помимо непосредственно материалов, на которые я ссылался, вы также найдёте и референсы схем.
Продолжаем, поскольку я использовал блочное разделение частей схемы – давайте поблочно смотреть что и почему изменилось, а затем плавно перейдём к общему обзору схемы:
Преобразователи питания и зарядка для Li-Ion
Как и в большинстве поделок, что можно найти в интернете – в первой версии зарядка базировалась на классической TP4056. Была срисована схемка зарядно-защитного модуля на её базе и без каких-либо проблем интегрирована в общую схему.
Однако после того как была составлена первая версия схемы и начата трассировка платы на её основе, мне на глаза попадается статья: Препарируем дельфина: что внутри у Flipper Zero. И там я замечаю крайне интересный контроллер заряда с I2C и кучей наворотов – BQ25896. Быстро принимается решение миграции на данную микросхему. Попутно выкидывается преобразователь на 5V FP6291, поскольку у bq’шки уже имеется мощный преобразователь, заточенный под OTG, но это не мешает его использовать и в своих целях (с оговоркой на некоторые нюансы).
Между тем схема преобразователя 3.3v не потерпела изменений – и это третья ошибка. В референсной схеме на модуль расширения Omega2 Pro, преобразователь AP3417 подключается к ветке 5V и работает сугубо на понижение. А что сделал я? – Правильно! Подключил к выходу SYS контроллера, а это по сути выход батареи с характерными уровнями напряжения. Когда ошибка вскрылась, было поздно и платы уже ехали. Были надежды, что установка SYS_MIN у bq’шки хоть как-то поможет, но нет – разница напряжений недостаточная для эффективной работы преобразователя 3.3v…..
Порты Ethernet и реализация PoE
Как ни странно, но тут было допущено сразу несколько недочётов, если не сказать ошибок:
Естественно цена не взята китайцами с потолка и обусловлена следующим:
Самое дорогое – поддержка PoE 802.3af. Хотя, казалось бы, объединили несколько пар в разъёме и завели их на диодный мост, а оттуда на выводы
Встроенные трансформаторы
Стандартные светодиоды в порту
Всё это возможно реализовать самому и вышло бы дешевле. Но некому вернуться в прошлое и дать мне по шапке за мою лень)
PoE реализован как опциональная фича, как это сделано в той же малине с PoE hat. Схема работы этого чуда следующая:
Увы, ввиду некоторых обстоятельств, мне до сих пор так и не удалось проверить работу PoE, хотя на бумаге худо-бедно работать должно.
Что касается светодиодов – видимо не зря практически все производители сетевых железок на MTK, используют по одному светодиоду на порт. «Почему?» – С этим вопросом вынужден оставить вас, до выхода статьи про ПО собственного роутера. Вы ведь не хотите спойлеров?) Просто оставим пометочку, что лучше использовать по одному светодиоду на порт и не выделываться.
АЦП
Изначально была идея – использовать отдельные микросхемы, аля MCP3021 как в схеме Omega2Pro. Но затея разводить по отдельному участку с АЦП для каждой ветки питания, как-то не вдохновляла.
Поэтому мой выбор достаточно быстро пал на INA3221. Трёхканальный АЦП от Ti измеряющий напряжение, ток и мощность в одном флаконе.
«Почему именно она?» – Всё просто, данная микросхема используется в видеокартах Nvidia GTX 9XX/10XX серий и её в случае чего, можно легко найти в донорах, если под рукой такие имеются. Я не занимаюсь ремонтом карт, однако на момент создания дипломной – у меня была возможность использовать запасы доноров, спасибо мастеру нашей группы)
По софтовой работе с АЦП будет рассказано в следующих частях. Здесь по схемотехнике, отмечу только два момента.
Первый, касательно трассировки измерительных шунтов – они подключаются так называемым соединением Кельвина:
Второй, это работа PoE – она будет ограничена максимум 26 вольтами, ибо именно столько может измерять конкретный АЦП.
Отладочные блоки
Следующая интересная часть схемы – встроенный преобразователь USB<->UART. «Зачем он на плате?» - Конечно же для «аппаратной» консоли Uboot и Linux! Да и поскольку первая версия платы в любом случае будет отладочная, то на ней обязаны существовать подобные блоки.
Микросхемы были заменены, лишь из-за проблем с логистикой, дешевле и проще оказалось дербанить красные модули с Aliexpress.
Можно сказать, классическая гребёнка GPIO. На неё выведена большая часть контактов модуля, хотя и не все – из-за возможной сложности с трассировкой, не были продублированы и оставлены за бортом пины MDI0 и MDI4.
Но вот в случае с MDI4 были оставлены «нулевые» резисторные сборки, дабы была возможность отключать интерфейсную часть от разъёма в случае использования альтернативного «IoT Device» режима пинов.
Олды возможно заметили, но распиновка разъёма была составлена таким образом, чтобы подходить по числу контактов, к стандартному 34-x пиновому IDC шлефу от FDD.
Очень удачно получилось дублировать линии питания и земли, одновременно устранив проблему таких шлейфов – низкую нагрузочную способность на один провод + попасть в нужное число контактов.
Конечно же подразумевается, что «релизной» версии платы эти блоки применяться не будут, из-за них увеличивается как стоимость, так и сложность с размерами платы.
Нововведения
Не обошлось и без нововведений – на дифпары USB и Ethernet вместо отдельных диодов были добавлены ESD сборки BV-SRV05-4, защищающие от статики напряжением в 15KV при пробое через воздух и порядка 10KV при непосредственном контакте с линиями интерфейсов. Помимо супрессоров, на линии USB были добавлены синфазные дроссели в корпусе 1206.
Лично я считаю это хорошим тоном при создании собственных устройств, хотя может кто-то сочтёт это лишней мерой, поскольку делается «для себя». Однако в массовой качественной электронике, это стало стандартом де-факто и должно применяться повсеместно. Поскольку для меня, как для энтузиаста самоучки это отдельный «тёмный лес», могу лишь поделиться довольно подробной статьёй на эту тему и своей реализацией, а компетентные люди оценят правильность моих действий:
Ещё в качестве эксперимента решил попробовать использовать резисторные сборки, вместо отдельных резисторов для ограничения тока светодиодов. Всегда было интересно попробовать как оно паяется, обязательно затронем это, но это уже в следующей статье про сборку платы.
Итоги первой части
Ни разу не пожалел, что начал данный проект, хотя и признаться честно – одному идти сложнее. Даже из 1/5 от моей истории проекта, есть что почерпнуть и есть за что поругать.
Это мой первый опыт публикации на Хабре, ранее были только локальные паблики и форумы, поэтому – буду рад услышать любую адекватную критику по поводу самого материала, его подачи и статьи в целом. Спасибо что уделили время, увидимся в следующих частях (если меня не закидают тапками :3)!
Отдельные благодарности ????:
@zhovner и команде @flipperdevices – за мотивацию и историю успешного успеха
@ClusterM – за мотивацию и контент
@ValdikSS – за вклад в сцену изучения сетевого стафа от Huawei
@vvzvlad – за отличный технический разбор Flipper'a
Комментарии (44)
JustMoose
09.11.2022 09:42Ого! Красиво! :)
А удалось уже сделать это (последнюю схему в статье) в железе?
Или пока идёт этап проектирования?
select26
09.11.2022 10:03+5Была обещана статья про железо.
Где железо то? Платы, фотографии готовго устройства?
pechenyshko
09.11.2022 11:10+1Полагаю, что автор представит это в дальнейших частях по теме ветки
kulhaker478 Автор
09.11.2022 11:44+2Всё правильно, ожидайте :3
Indemsys
09.11.2022 13:04+4И не запаривайтесь с дифференциальными линиями там сильно.
В моем роутере я USB 2 припаивал проводами, и отлично работало на 480 Мбит/с даже если провода раздвигал на 20 мм друг от друга.
kulhaker478 Автор
09.11.2022 13:45+1Но попробовать стоило, да и внутренний протекционист не дал бы покоя) Я так понимаю стоит 'заморачиваться' начиная с USB3 и Gigabit Ethernet
Karlson_rwa
09.11.2022 23:35+2Стоит заморачиваться с USB 2.0. Никогда не знаешь, насколько дерьмовый кабель будет использовать пользователь.
sirota
09.11.2022 10:04+1Какое-то недопое получается и совать его куда попало опасное дело, ибо по IEEE 802.3af 57В может быть на потребителе.
Опять же надо уложится в потребление. По тому же минимальному af 350ма потолок.
Именно для пое есть готовые контроллеры, за рублей 800 (а то и дешевле на том же али) можно купить готовую плату, срисовать все с нее и просто передуть компоненты на свою плату.
avacha
09.11.2022 11:22+6Я так понимаю, что автор руководствовался пассивным пое на 24 вольта, наподобие микротика и UBNT. А зря.
Не надо так делать. Не надо изобретать и поддерживать бомжепое. Пусть этот роутер стоит на 300 рублей больше при крупной партии, но умеет в нормальный 802.3af/at.
Во-первых, на рынке появились уйма китайских коммутаторов за копейки с, как ни странно, нормально работающим 802.3af/at (да, реально не подает питание при несоответствии клиента стандарту, а не просто пассивные 48в - сами в приятном удивлении. Уже стоит несколько сотен на обьектах)
Во-вторых - под стандартный PoE 48v можно найти свичи, бп и прочее, когда надо вот_прямо_сейчас_любой_ценой в любом мухосранске, где есть DNS/Ситилинк/любой вменяемый магазин.
В-третьих - стандартное PoE за последние пару лет шагнуло в совсем уж потребительский сегмент и в "умные дома". Сейчас на нем чего только не делают, ассорртимент разве чуть меньше чем на обычных 12 вольтах. Лично видел светодиодные светильники потолочные на PoE, динамики аудио на PoE и прочие девайсы, не входящие в номенклатуру "профессионального сетевого оборудования". И это я молчу про домофоны (клиентские терминалы и вызывные панели), и прочая, прочая.
kulhaker478 Автор
09.11.2022 12:14+3Спасибо. Да именно, недоPoE я использую и успел 'пощупать' именно в связке с этими двумя:
UniFi AP + hEX S Естественно никто (т.е. я единственный обладатель данного девайса) не будет подключать роутер к свичу на 48/57 вольт. Даже в статье под схемой работы PoE было уточнение что под стандарт оно не попадает.
Насчёт нормального PoE есть размышления и планы, о них я постараюсь рассказать в финальной частиsirota
11.11.2022 14:42+1успел 'пощупать' именно в связке с этими двумя
И вот это боль. Мало того что пассив пое вообще не документирован и его могут накрутить как угодно, так еще и ворох напряжений. И за всем за этим надо следить, не забыть и прочее. А с нормальным стандартом все просто - подключил и пользуешься. Очень советую задуматься.
screwer
09.11.2022 11:16Все модемные SoC базируются на ARM – повод задуматься о энергоэффективности MIPS роутеров.
Давайте задумаемся. MediaTek в своих SoC перешла с ARM на MIPS несколько лет назад. Какие выводы из этого мы должны сделать ?
ЗЫ: у кваллкома в модеме всю дорогу собственный Франкенштейн - Hexagon.
kulhaker478 Автор
09.11.2022 12:21+3несколько лет назад
Вот именно) В статье речь скорее про относительно приевшиеся SoC 2010-2016 годов, про свежие SoC я ничего не скажу, т.к. сам остановился на MT7621A. Пожалуй сделаю уточнение в статье, дабы не было вопросов, спасибо!
aumi13
09.11.2022 12:24+5Какие выводы из этого мы должны сделать ?
миром правят манагеры, инженеры бы поступили иначе.
event1
09.11.2022 17:40+2ЗЫ: у кваллкома в модеме всю дорогу собственный Франкенштейн - Hexagon.
Это не франкенштейн, а DSP процессор. Потому что обрабатывать сигналы прямо процессором общего назначения на LTE скоростях очень дорого.
Вообще, встроенные модемы живут вместе с армами потому что все модемы делает qualcomm вместе с армами, потому что они всю жизнь делают армы. Так-то модемы работают на специализированных DSP и на чём гоняет "соседский" линукс им совершенно всё равно.
screwer
10.11.2022 01:12Это не франкенштейн, а DSP процессор
Спасибо Кэп! Я как-бы писал под него. На асме. И знаю немного, что это такое)))
А "франкенштейн" он потому, что вырос из 16 битного ISA. По-крайней мере именно такое ощущение складывается от побитовой раскладки команд.Вообще, встроенные модемы живут вместе с армами потому что все модемы делает qualcomm вместе с армами
модемы делает не только Qualcomm. Для сотовых телефонов, собственные модемы делают ещё MediaTek (MTK), Samsung (Exynos), Huawei (Kirin), Unisoc (слившиеся RDA и Spreadtrum). Интел ещё делала, но не осилила 5G и свернула бизнес.
Так-то модемы работают на специализированных DSP и на чём гоняет "соседский" линукс им совершенно всё равно.
бОльшая часть модемов, из моего списка в пред. пункте, работает на обычном ARM.
event1
10.11.2022 01:54бОльшая часть модемов, из моего списка в пред. пункте, работает на обычном ARM
Беглый поиск показал, что MTK используют отдельный ARM-R7 (он не обычный, линукс на нём не заработает), а в Exynos указывают, что модем это отдельное интегрированное устройство. А для приложений там отдельный целый Cortex-Ann. То есть если бы разработчикам было очень надо, они могли бы поженить модем с MIPS, например. Но, незачем.
screwer
10.11.2022 01:59Беглый поиск показал, что MTK используют отдельный ARM-R7 (он не обычный, линукс на нём не заработает
Что значит "отдельный" ? Модем интегрирован в SoC, также, как и у Qualcomm. Допускаю, что есть MTK чипы без "толстого" AP, навроде разных линеек msm/mdm у Qualcomm.
(он не обычный, линукс на нём не заработает)
Интересная классификация. Линукс на большинстве ARM чипов не заработает. Помимо линейки R ещё вся линейка Cortex-M. Да и с Cortex-A не думаю что сразу всё гладко будет. Без допиливания DTB.
в Exynos указывают, что модем это отдельное интегрированное устройство
Так отдельное или интегрированное ? Современный SoC набит десятками процессоров и подсистем. Просто для информации.
То есть если бы разработчикам было очень надо, они могли бы поженить модем с MIPS, например.
Они УЖЕ это сделали. Модемный софт (дада, именно то, что отвечает за прикладную часть сотовых протоколов) в современных MTK уже на MIPS.
По-сути модем это пачка SDRок, возможно некоторое железо для offload низкоуровневых задач (типа D11 в BCM чипах). И в финале софтовая обработка поступающей цифровой информации уже на процессоре общего назначения (пусть и VLIW, как Hexagon). И вот эта софтовая часть может быть на каком угодно железе. Раньше Qualcomm вовсю юзали ARM, например.
event1
10.11.2022 02:35Что значит "отдельный" ?
Значит, что это ядро независимое от процессора приложений. Со своим отдельным софтом, питанием, памятью и всем остальным. А не одно из ядер Cortex-A57, например.
Да и с Cortex-A не думаю что сразу всё гладко будет
Эм. Там как раз линуксы очень гладко работают. Андройд-телефоны обычно имеют как раз таки Cortex-A, в качестве процессора приложений.
Они УЖЕ это сделали. Модемный софт (дада, именно то, что отвечает за
прикладную часть сотовых протоколов) в современных MTK уже на MIPS.Я имел ввиду, что процессор для приложений может быть, например, MIPS, а DSP для обработки LTE, например Cortex-R.
screwer
10.11.2022 02:44+2Значит, что это ядро независимое от процессора приложений. Со своим отдельным софтом, питанием, памятью и всем остальным.
Питание обычно централизованное, на отдельной микросхеме (или паре микросхем). До отдельного питания на каждый процессор внутри SoC никто не опускается. И питанием управляет ещё один(!) процессор внутри SoC.))))
Также модем может быть в виде отдельного чипа. Соединённого через PCIe (в современных устройствах) с основным SoC. Например в Kona (sm8250/sd865) из-за спешки не успели довести "до ума" встроенный модем, и заставили всех производителей телефонов ставить внешний. Это была одна из причин, по которой Pixel5 вышел не на топовом процессоре, а на 765-ом.
Я имел ввиду, что процессор для приложений может быть, например, MIPS, а DSP для обработки LTE, например Cortex-R.
AP (Application Processor) у MTK это ARM, Cortex-A.
BP (Baseband Processor) у MTK был ARM. Теперь MIPS.
Всё внутри SoC (т.е.внутри корпуса одного чипа.)
blind_oracle
09.11.2022 11:37+1Для себя данную проблему решил взяв GL.Inet E750 - ванильный OpenWRT работает из коробки, батарея не космос, 5Ач, но тоже неплохо, скорость хорошая. Сменные LTE модули, если необходимо в стране работать где совсем другой LTE (TDD vs FDD)
Popadanec
09.11.2022 11:56+1Купил себе фирмы Kroks, точную модель уже не помню, в прошивке отображается как AP221M4, современный близкий аналог Kroks Rt-Pot DS m4.
PoE, встроенная антенна с штатной возможностью установки на тарелку, правда родной БП кончился через год, но позволяет просто использовать две пары с обычным БП. Скорость интернета как была 40-60Мб/с, так и осталась. Встроенный wifi, но я его не использую, т.к. он торчит со стороны поля и интернет мне там некому раздавать. Вчера или позавчера внезапно перестал подключаться, оказалась Йота поменяла(или убрала старые) точки доступа. Решилось сменой профиля в настройках.
Модем хоть и уличный, но зимой ему лучше не выключаться иначе он долго не может завестись. В моём просто припаян E3372H-153, в новых он уже интегрирован в плату.
Судя по форумам, в его конденсаторах и проблема.
В общем то поставил и забыл.
Соседям воткнул обычный свисток Йоты в роутер, на окне. В корпусе он работает плохо, пришлось его снять и прилепить на терморезину радиатор с вентилятором от древней видеокарты, это решило проблему с зависаниями.
Indemsys
09.11.2022 12:44+4Осталось неясным, так где же LTE модуль в проекте?
Модуль с Wi-Fi вижу, а модуля с LTE нет нигде.
Ещё вместо измерителя токов можно поставить fuel-gauge IC от Analog Devices, например.
Он даст больше информации, и о токах в том числе. Это если девайс реально собираетесь питать от аккумулятора.Кстати вот такие любительские проекты потом вырастают в очень мощные экосистемы.
Я как пример всегда привожу вот этих парней - https://www.8devices.com/products
Тоже начинали с простеньких разработок на специализированных SoC-ах и OpenWRT, а теперь авторизированный центр Qualcomm и OpenWRT переделали под себя до неузнаваемости. Правда они это уже лет 15 делают.kulhaker478 Автор
09.11.2022 13:19+2так где же LTE модуль в проекте
Это одна из немногих ошибок, вместо того чтобы взять внутренний M.2 LTE модуль я решил использовать внешний USB модем e3372h-153. Самое интересное что во время создания схемы я прекрасно видел модули на M.2, но почему-то значения им не придал...
можно поставить fuel-gauge IC от Analog Devices
Спасибо учту, верно я понимаю что подобные IC используются в батарейных сборках, аля аккумуляторы от ноутбуков и т.п.?
Это если девайс реально собираетесь питать от аккумулятора
Уже, не без оговорок (о них было оговорено в статье), но успешно работает от аккумулятора.
Вот небольшой микроспойлер к части про софт
blind_oracle
09.11.2022 14:17По факту, насколько я помню, они все работают по USB, даже те что в м.2 формфакторе, просто через USB линии в m.2
kulhaker478 Автор
09.11.2022 14:51Да верно, поэтому мне ничего не мешало использовать внутренний модем, но увы..
venanen
09.11.2022 17:08+1По CAD-ам. По моему мнению, и Altium Designer - самое. Куча готовых библиотек, там где их нет - мастера создания компонентов в 5 кликов, встроенный гит, встроенная 3D модель платы, возможность генерировать всю тех. документацию вместе с чертежами и спецификациями и куча, куча всего. Еще и на рынке востребован.
Отдельным бонусом - возможность настройки по ГОСТ (а можно и не настраивать, а взять готовый шаблон, коих масса, внести переменные - будет вообще автоматически все генерировать)
Минус правда есть - он платный, лицензии для хоббистов вроде нет (не уверен), так что или платить, или йо-хо-хо
nixtonixto
09.11.2022 18:09+2Лет 10 работаю в Design Spark PCB. По сравнению с Altium он — младший брат, но это уже полноценный САПР с проверкой правил и генерацией документации по редактируемым шаблонам. И он официально бесплатный для Коммерческого использования без ограничений по количеству компонентов и с рабочим полем платы метр на метр. Версию рекомендую не старше 8 — дальше изменений почти нет, но больше не запускается без интернета. Мне не хватает только экспорта в 3D и автотрассировщиков. За всё время работы он ни разу не подвёл, все нарушения правил трассировки были вовремя выявлены.
steanlab
09.11.2022 19:01+2Аналогичная ТЗ стояла с выбором «лесного» 4G роутера. Я для себя закрыл вариантом Perenio Elegance. Единственное что вывел пигтейлы для внешних антенн.
kulhaker478 Автор
09.11.2022 19:50Интересный зверёк, правда поздно его заметил.. Странный выбор выбор разработчиков LTE Cat.4 + MT7621, когда предпочтительнее смотрелся бы Cat.6, возможно во благо автономности, если бы не
мой нездоровый интерес к роутерам
и его автономность (производитель заявляет 6 часов при работе только с датчиками), то возможно не стал упарываться
steanlab
10.11.2022 00:28+1У роутера несколько ревизий, есть и с Cat.6 в виде Quectel EP06-E. Разработчики когда-то находились в Минске, при должном усилии можно было договорится на любой модем. В продаже у оператора A1 чаще всего были модемы GMA510, а в самом начале работы Perenio c A1 — использовались Quectel EC25-EС и массивный алюминиевый радиатор на половину корпуса :).
При лесной работе (без датчиков, просто как 4G роутер) — рабочий день тянет без проблем, но аккумулятор со временем теряет в емкости. А так конечно очень добротно сделанное устройство.
Karlson_rwa
09.11.2022 23:33+2Как диплом — хорошо. Но есть куда стремиться. У вас был какой-нибудь адекватный научный руководитель? Или вообще всё сами делали?
За попытку kelvin connection 5. За реализацию три :) Интересна мотивация, побудившая вас так расположить компоненты и провести дорожки. И вообще любопытно было бы взглянуть на всю трассировку.
29-й вывод CP2102 надо было повесить на землю, хоть об этом прямо и не сказано в даташите.
Кнопки тоже можно было защитить от ESD.
В чем по-вашему, смысл индуктивностей L1 и L4?
Чтобы быть востребованным на рынке, лучше уметь как минимум Altium + Cadence или Mentor. Для домашних поделок лучше выбрать KiCAD. Ну или йо-хо-хо.kulhaker478 Автор
10.11.2022 11:22Но есть куда стремиться
Безусловно, это можно сказать первая проба пера
У вас был какой-нибудь адекватный научный руководитель? Или вообще всё сами делали?
Был довольно толковый куратор группы поддерживающий начинания и иногда смотрящий на схему, его звёздный час будет в финальной части про моделирование и печать корпуса. А в остальном - всё сам. Ибо скажем так, у меня был запасной вариант темы дипломной работы в виде:
Майкрафт сервера
И включал бы рассказ начиная от железа (древний ProLiant на оптеронах) 
заканчивая софтом (vmware esxi + ubuntu + puffer panel) Неожиданно правда?
И это вполне бы считалось за дипломную работу, так что планку выставлял только я сам)
За попытку kelvin connection 5. За реализацию три :) Интересна мотивация, побудившая вас так расположить компоненты и провести дорожки.
Спасибо, именно взгляда со стороны мне не хватало. Мотивация? - Грёбанный недоперфекционист, не более. Трассировка плат (а вместе с ним и понимание протекания процессов в работе устройства с печаткой) для меня пока ещё тёмный лес. Максимум старался не косячить по крупному и придерживался данной статьи
И вообще любопытно было бы взглянуть на всю трассировку
В процессе создание сканов/фото готовой платы для следующей части + добавлю скриншоты из ECAD
29-й вывод CP2102 надо было повесить на землю, хоть об этом прямо и не сказано в даташите.
Не совсем то, в следующей части со сборкой печатки надо будет проверить ваш вариант и моё предположение, не буду пока спойлерить)
Кнопки тоже можно было защитить от ESD
Как хороший тон + учитывая что это отладочная версия платы - определённо стоило
В чем по-вашему, смысл индуктивностей L1 и L4?
В ходе поиска референсных схем в google images было найдена данная схема, оттуда были взяты номиналы конденсаторов (ибо абсолютно не понятно сколько и чего, а нужно ли их высчитывать и т.д.) и описанные вами индуктивности. Как я понял нужны они для согласования/разделения земель или что-то в этом роде, поправьте если знайте, ибо нормально я не смог нагуглить
Чтобы быть востребованным на рынке, лучше уметь как минимум Altium + Cadence или Mentor. Для домашних поделок лучше выбрать KiCAD. Ну или йо-хо-хо.
Про Mentor и Cadence до этого не приходилось слышать. Есть идеи освоить KiCAD и Altium, но к первому я отношусь с некоторой настороженностью, ибо opensource утилиты зачастую делают только программисты, если был печальный опыт с FreeCAD, то поймёте. Спасибо за фитбек!
Karlson_rwa
10.11.2022 14:37недоперфекционист
Перемудрили в данном случае. Вы про классы точности печатных плат что-нибудь читали? Почему не стали заводить проводники в углы площадок обычных резисторов? Также вызывает вопросы выбор типоразмеров элементной базы. Конденсатор у вас 0402, а резисторы при этом 0603. Или 0603 и 0805, лень считать по картинке :)референсных схем в google images
Надо было нагуглить какие-нибудь распространенные PHY, хоть от того же микрочипа и посмотреть на них апноуты, как надо делать трассировку. Потому что бездумная копипаста без внятного понимания, зачем сделано так, а не иначе, ни к чему не приводит. Не знаком с EasyEDA настолько, чтобы знать особенности рисования схем там, но по вашей схеме сигнальная земля и защитная земля, куда по-идее, должен быть подключен shield разъема у вас одна и та же. И какой тогда смысл в индуктивности? Вот, почитайте.
Насколько могу судить, кикад сейчас стал намного лучше, чем раньше. Там появились многие фишки, которых нехватало. Да и возможность напитонячить что-то своё в нём намного удобнее, чем тот же SKILL из Cadence (Lisp-подобный язык). По сравнению с фрикадом, кикад сейчас просто как мерседес по сравнению с автовазом. В альтиуме, вроде бы у нас (в РФ в смысле) работы больше. В менторе и кейденсе меньше, но они интереснее (ИМХО) с точки зрения возможностей. Хотя это постоянный холивар среди пользователей.kulhaker478 Автор
10.11.2022 16:03Вы про классы точности печатных плат что-нибудь читали?
Конечно, иначе бы DRC меня совсем ошибками засыпал и китайцы не пропустили плату, заказывал как у 'синих' так и 'зелёных' (обзову так, потом разберусь как на хабре обстоит дело с упоминаем компаний). В нынешней печатке тоже ошибки есть и именно в местах с резисторами у АЦП, но китайцев видимо устроил зазор между дорогами и пятаками. То что перемудрил это точно, достаточно было повернуть резисторы..
Конденсатор у вас 0402, а резисторы при этом 0603
0805 и 0603* - потому что 'Шарик балбес' и первую версию схемы лепил из каких попало резисторов и конденсаторов. Уже только на второй все номиналы были сведены к одним типоразмерам 0603 и одним и тем же номенклатурным номерам. Однако поскольку блок АЦП остался нетронутым, невнимательность увы..
По сравнению с фрикадом, кикад сейчас просто как мерседес по сравнению с автовазом. В альтиуме, вроде бы у нас (в РФ в смысле) работы больше. В менторе и кейденсе меньше, но они интереснее (ИМХО) с точки зрения возможностей.
Спасибо, теперь точно буду то и то щяпучкать) Кстати что насчёт Diptrace? Про него что-то не часто вспоминают
Хотя это постоянный холивар среди пользователей
Это да, я и тут этого ждал после публикации
и поднятие активности в комментариях мухаахаха, но на данный момент среди прочитавших все проявляют адекватность и это радуетKarlson_rwa
10.11.2022 16:50+1китайцев видимо устроил зазор
Им зачастую плевать, что у вас там. Получилось — хорошо. Не получилось — тоже хорошо, если клиент платит. На электрониксе был поциент, жаловавшийся, что китайцы произвели ему вот такое
и не пикнули. Это должно заставить задуматься инженера, делающего топологию, что технолог на производстве за него думать не обязан.
Diptrace наверное где-то можно использовать. Для дома там, например. Но по мне так лучше уж кикад освоить, в нём работы будет больше, чем в диптрейсе, а жизнь одна. Это, кстати, касается любых других самобытных скрепных программ: чем больше вы знакомы с общеупотребительным всемирным софтом, тем менее вы завязаны на сами знаете что.
kulhaker478 Автор
10.11.2022 16:23Ну и чуть не забыл
Не знаком с EasyEDA настолько, чтобы знать особенности рисования схем там, но по вашей схеме сигнальная земля и защитная земля, куда по-идее, должен быть подключен shield разъема у вас одна и та же. И какой тогда смысл в индуктивности?
Земля одна, земляной полигон идёт сразу на пятаке индуктивности
Нашёл вот такое руководство от Ti там как раз показано и рассказано что с этими землями делать, надеюсь не одному мне пригодиться. А от моей индуктивности видимо действительно смысла не особоKarlson_rwa
10.11.2022 16:53+1Это только оголовок кроличьей норы. Да и техасцы не всегда и во всём правы бывают.
mihmig
10.11.2022 13:15Всегда интересовало:
Почему не выпускаются роутеры с парой релюшек на 220 В. и хотя бы 10 А.
Ведь на SoC всегда есть пара свободных GPIO пинов. Крайне удобно было бы перезагружать комп в офисе...kulhaker478 Автор
10.11.2022 16:09Скорее это уже что-то ближе к промышленным роутерам и IoT, чем к устройствам бытового назначения
slog2
Очень круто для диплома. Мне помнится раньше основное требование к диплому было чтобы всё было нарисовано точно по ГОСТу. А что там нарисовано и работает ли оно это никого сильно не интересовало. Ограничение РОЕ 26 вольт по-моему зря. Лучше откажись от измерения тока. Про CAD, на мой взгляд это Cadence.