对单对以太网的深入研究

主要观点:作者使用多种现场设备通信总线,后接触到单对以太网(Single Pair Ethernet)并参与相关设计挑战。文中详细介绍了单对以太网的特点、电源在线(Power over Data Line,PoDL)相关知识及设计过程,包括为海洋研究设计的水下传感器节点,涵盖机械设计、电路板设计、固件编写等方面,还进行了现场测试。
关键信息:

  • 单对以太网支持高数据速率(约 10Mbps)、提供一定功率(达 50W)、易与现有网络堆栈集成、布线简单,且支持长距离电缆运行。
  • PoDL 利用耦合电感在单对电缆上传输数据和电源,需注意数据与电源线的耦合和解耦,下游设备需支持反极性电源。
  • SPE+PoDL 有多种功率类(Class),作者选择 Class 12 以平衡能力与实用性。检测和分类过程涉及电流刺激、电压监测等,有多种方案可供选择。
  • 设计了适用于海洋研究的水下传感器节点,包括机械设计(采用 BlueRobotics 防水外壳)、三块 PCB 设计(主背板、PD 功能板、PSE 功能板)、打印安装支架等,经过组装测试后与传感器连接并编写固件。
  • 利用 Electric UI 的系统进行用户界面设计,包括波高统计等功能,还进行了现场测试,在泳池和潜水礁进行了初步测试。
    重要细节:
  • 文中提供了所有项目文件和完整原理图的 GitHub 链接(https://github.com/Scottapota...)。
  • 详细说明了各个电路板的设计细节,如 PD 功能板的签名电路、PSE 功能板的检测电路等。
  • 讲述了在测试过程中遇到的问题,如 PSE 板的 7V LDO 被损坏,以及处理器板安装支架位置错误等。
  • 提及了使用的传感器及相关驱动程序,如 MS5837 压力传感器的驱动程序等。
  • 感谢了相关人员并提供了设计相关的制造商应用笔记及 HackerNews 讨论链接。
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