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爆款拆評(píng):交換機(jī)深度剖析,探索網(wǎng)絡(luò)通信的心臟設(shè)計(jì)

11/28 14:23
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交換機(jī),這個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的幕后英雄,它的工作就是確保數(shù)據(jù)能夠安全、快速地在網(wǎng)絡(luò)中穿梭。它就像是網(wǎng)絡(luò)世界的交通指揮員,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀的封裝、傳輸,還有同步和差錯(cuò)檢驗(yàn),確保信息的暢通無(wú)阻。

今天要拆的這款交換機(jī),可不簡(jiǎn)單。它是面向接入層的新一代千兆接入輕管理型交換機(jī)。它不僅性能強(qiáng)勁,更是性?xún)r(jià)比的佼佼者。輕管理性能的設(shè)計(jì),讓設(shè)備的使用和維護(hù)變得更加輕松。而且,它還支持PoE功能,這可大大簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)布線的復(fù)雜性。

好了,讓我們動(dòng)手拆解,一探究竟,看看這款交換機(jī)內(nèi)部藏著哪些秘密吧!

開(kāi)盒

首先,這款交換機(jī)被包裹在堅(jiān)固的瓦楞紙盒里,確保了運(yùn)輸過(guò)程中的安全。打開(kāi)盒子,我們可以看到,內(nèi)部有精心設(shè)計(jì)的泡沫保護(hù),確保我們的交換機(jī)毫發(fā)無(wú)損。下面藏著一個(gè)配件盒,里面裝著供電線、安裝支架、還有接地線。

交換機(jī)是一個(gè)金屬盒子,整體呈現(xiàn)黑色磨砂質(zhì)感,低調(diào)而不失專(zhuān)業(yè)。正面布局緊湊而有序,16個(gè)10/100/1000 BASE-T電口、2個(gè)100/1000 BASE-X SFP端口,還有RESTE和MODE按鍵,每一個(gè)設(shè)計(jì)都是為了操作的便捷性。

不僅如此,18個(gè)網(wǎng)口指示燈和SYS、MODE指示燈,它們就像是交換機(jī)的‘眼睛’,隨時(shí)告訴我們?cè)O(shè)備的工作狀態(tài)。而左右兩側(cè)的蜂窩孔設(shè)計(jì),不僅美觀,更是高效散熱的秘訣。細(xì)心的你,可能還會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小巧的風(fēng)扇,它們默默地工作,確保交換機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

最后,我們來(lái)到背面,這里有一個(gè)電源插口和一個(gè)接地端子,旁邊還有額外的接地結(jié)構(gòu),確保了設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。

接下來(lái),我們將開(kāi)始拆解,深入了解這款交換機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造和電路設(shè)計(jì)。

拆解

卸下外殼四周的螺絲,就可以輕松打開(kāi)這個(gè)交換機(jī)。

內(nèi)部可以看到電源部分與其他部分通過(guò)電源板外部的塑料盒子與這一塊金屬隔板隔開(kāi),兩部分各有一個(gè)小風(fēng)扇進(jìn)行散熱,兩部分各不干擾,實(shí)現(xiàn)了物理隔離。

首先我們斷開(kāi)排線,拆下上外殼,把LED控制板拆出。然后拔掉供電,拆開(kāi)排序,把PoE板拔出。卸下主板與電源板螺絲,拔掉小風(fēng)扇就可以把主控板與電源板分離出來(lái)。

至此我們得到了交換機(jī)上的4塊電路板。他們分別是主控板、LED驅(qū)動(dòng)板、PoE供電板、電源板。

電路板講解

主控板

首先我們先來(lái)看一下主控板。

先看一下右側(cè)兩個(gè)散熱片,拆開(kāi)后下面的芯片是8端口10/100/1000 Mbps低能耗以太網(wǎng) (EEE) 收發(fā)器,兩顆就能支持16個(gè)網(wǎng)口。左側(cè)散熱器下面是一顆控制芯片,用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、控制旁邊兩個(gè)100/1000 Mbps BASE-X SFP端口,這個(gè)接口連接的LED驅(qū)動(dòng)板也是由該芯片進(jìn)行控制的。

沿著以太網(wǎng) (EEE) 收發(fā)器向上看,這里8顆是支持1000Mbps與POE(30W)的網(wǎng)絡(luò)變壓器。這兩個(gè)排針是PoE板的輸出接口。再往上是16顆壓敏電阻器,可以保護(hù)電路免受突發(fā)高電壓沖擊。

繼續(xù)看板子左側(cè),這里最大的芯片是一顆單片機(jī),架構(gòu)是Arm? Cortex?-M4內(nèi)核,主頻240MHz,這個(gè)單片機(jī)還外擴(kuò)了一顆內(nèi)存芯片,它是一顆166MHz、256Mbit的SDRAM。下面這一顆小的是一顆128Mbit的SPI Flash,可以用來(lái)存儲(chǔ)各種配置數(shù)據(jù)。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)重要的控制部分,它與控制芯片相連接,用于配置交換機(jī)各種參數(shù)、獲取網(wǎng)口工作狀態(tài)等信息,同時(shí)它還與PoE板控制接口連接,用于配置PoE的使能與功率。

板子從左上方的12V供電接口處與電源板連接獲取供電。這4個(gè)部分輸出板卡所需的四種電壓,分別是3.3V、1V、1.8V、0.9V。

這里有一個(gè)MOS管連接到單片機(jī)用于控制風(fēng)扇,這里倆風(fēng)扇都是由同一個(gè)MOS管控制。左上方還有倆控制按鍵分別是MODE和復(fù)位,復(fù)位按鍵采用了矮按鍵設(shè)計(jì),防止用戶(hù)誤操作。

LED驅(qū)動(dòng)板

這個(gè)是LED驅(qū)動(dòng)板,正面十分簡(jiǎn)潔,一共由19顆綠色LED與1顆紅綠雙色LED組成,用于指示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與設(shè)備狀態(tài),整體貼了黑色網(wǎng)格泡棉,減少LED漏光的問(wèn)題。

翻過(guò)LED驅(qū)動(dòng)板,背面有4顆Nexperia的HC595,這是一個(gè)8位串行輸入、并行輸出的位移緩存器,用于擴(kuò)展主控IO。

LED驅(qū)動(dòng)板通過(guò)一個(gè)2x7的排針連接到主控板上。

PoE供電板

這個(gè)板是PoE供電板,插上這個(gè)板才有PoE供電功能,如果不插的話,其他功能也是可以使用的,這樣一次開(kāi)發(fā)就能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同定位的產(chǎn)品。

左側(cè)的電源輸入接到電源板的54V輸出。上方的排針是連接主控板的,對(duì)PoE板進(jìn)行控制。下方兩個(gè)接口則是PoE電源的輸出接口了。

中間這兩個(gè)芯片是8路PSE供電芯片,單路最大30W,也是這個(gè)板子的核心部分。

左上角的小芯片是一顆Arm? Cortex?-M0的單片機(jī),主頻50 MHz,它通過(guò)接受主控板來(lái)的控制信號(hào),以配置供電芯片的不同的模式,這個(gè)小單片機(jī)簡(jiǎn)化了主控板軟件的設(shè)計(jì),也讓PoE板更加的通用。

上方的3顆光耦是來(lái)自LITEON (光寶)的LTV-356T,旁邊是一顆150kbps、3000V的雙通道數(shù)字隔離器,實(shí)現(xiàn)PoE板與主控板的信號(hào)隔離,保護(hù)IO。

板子上還有兩顆Littelfuse的SMCJ64A TVS管,用于保護(hù)敏感電路,免受高電壓瞬變損壞。右側(cè)這3個(gè)是壓敏電阻器。

最下方的這一排32顆芯片是YAGEO的ES1D,這是一個(gè)200V、1A的快恢復(fù)二極管,用于鉗位輸出電壓。

電源板

這是一塊支持輸出12V與54V輸出的電源板,板子采用底板加三個(gè)子板設(shè)計(jì),減小了板卡整體的體積,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì),反面整體噴了很多三防漆。

左側(cè)兩個(gè)挨著很近的是壓敏電阻,他們右側(cè)這4個(gè)挨在一起的芯片分別是650V、35A的MOS功率管;安森美的RHRP1560,這是一顆15 A、600 V的超高速二極管;東芝的TK750A60F,這是一顆N溝道功率MOSFET。

再往右的芯片是ST(意法半導(dǎo)體)的STPS20150CT,這是一個(gè)150 V、20 A雙路的功率肖特基整流器。

上方是一顆100V、20A的肖特基二極管型號(hào)是來(lái)自Vishay的20100CT。

小結(jié)

今天的拆解差不多就到這里了,通過(guò)對(duì)這款交換機(jī)的拆解我們可以看到,整個(gè)交換機(jī)設(shè)計(jì)很合理,成本控制很不錯(cuò),內(nèi)部電路采用了模塊化的設(shè)計(jì),增強(qiáng)了單板的可復(fù)用性,額外的MCU也支持更多配置功能,極大方便了用戶(hù)的使用,也增強(qiáng)了產(chǎn)品的區(qū)分度。

貿(mào)澤電子

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貿(mào)澤電子是原廠授權(quán)的全球半導(dǎo)體和電子元器件代理商,專(zhuān)注于從授權(quán)制造商快速引進(jìn)新產(chǎn)品和新技術(shù),為新設(shè)計(jì)以及制造供應(yīng)鏈提供支持。

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