USB C Type 으로 Ethernet 통신하기 -- 2

그래서 이번엔 아주 재미있는 프로젝트를 진행해보도록 하겠다.

위 이미지와 같이 Raspberry Pi Pico 보드에 WIZnet W5500과 USB C-Type Connector를 결합시켜 USB와 Ethernet 통신이 동시에 가능한 엄청나게 컴팩트한 보드를 만들어보려고 한다.

프로젝트 설계

위 이미지와 같이 USB C-Type의 PInmap은 이렇습니다. 

USB 2.0 Pin인 D+, D-가 있고, 전원, 추가 전력관련 Pin, USB 3.0이상을 지원하는 2쌍의 Differential Line이 있습니다.

 이 3.0의 Differential Line 두 쌍을 Ethernet 을 위해 사용하고, 나머지는 USB C-Type의 기존 용도를 그대로 따라갑니다.

전 글에도 설명했든 Ethernet Impedance는 100옴이고, USB Impedance는 90옴이라 크게 문제없이 동작할 것으로 보입니다. 게다가 Differential 2쌍인 것도 일치합니다.

 전체적인 회로도는 Pico보드와 일치하고, 중요한 포인트는 이 부분입니다. 어쨌든 LAN Trans는 필요하기 때문에 외부에 따로 트랜스 설계를 해줬습니다. MDI 회로 설계하는데 있어서 문제가 있는 부분이 있었지만, 잘 해결했습니다. 자세하게 언급은 하지 않겠습니다.

 이렇게 WIZnet Chip도 잘 설계해줍니다. 

Pico관련부는 Pico보드와 일치합니다.

 

Artwork을 진행했습니다. 진행을 하다보니 어쩔 수 없이 4-Layer보드로 설계했습니다. 

 USB Connector는 위의 제품으로 했는데, 위 PCB 이미지에서 보이는 것처럼 조금 불편한 점이 있는 것 같습니다. 

일단 가장 배송이 빠른 제품으로 선정했는데, 나중에 변경하는 것이 괜찮아 보입니다.

 

 3D로 보면 이런 모습입니다. WIZnet Chip은 Bottom면에 장착됐습니다. 

현재 개발중인 WIZnet Chip을 장착하면 Bottom면에 Chip을 장착하지 않아도 될 것입니다. 하지만 아직 출시 안됐으므로 그렇게 구성하는 것은 나중에 진행해보겠습니다.

PCB 조립

PCB가 도착했습니다. 

앞면의 조립 모습입니다. 조립을 해보니 생각보다 나쁘지 않은 느낌입니다.

뒷면의 조립 모습입니다. 

 

같은 기능을 갖고있는 WIZnet EVB Pico 와도 크기차이가 꽤 난다는 것을 알 수 있습니다. 

케이블 제작

이제 케이블을 만들어 주면 됩니다. 우선 USB 통신을 할 수 있도록 USB 2.0 Line을 USB B Cable과 연결시켜줍니다.

그리고 추가로 Ethernet 케이블과 USB 3.0 Line을 연결시켜주면 됩니다.

완성됐습니다. 이렇게 케이블이 구성됩니다.

 

케이블과 Ethernet Pico 가 완성됐습니다. 

 

동작시켜보니 Link, ACT LED 가 정상적으로 잘 동작하는 모습입니다. 

 

 왼쪽 터미널로는 USB로 Good이라는 데이터를 계속해서 받고있고,  오른쪽 툴에서는 Loopback을 통해 Ethernet 통신이 된다는 것을 확인할 수 있습니다.