บอร์ด HAT+ เพิ่ม Single Pair Ethernet 10BASE-T1S/T1L ให้ Raspberry Pi

บริษัท Brechel Electronic จากประเทศเยอรมนี เปิดตัวบอร์ดขยาย Single Pair Ethernet (SPE) สำหรับแพลตฟอร์ม Raspberry Pi จำนวน 2 รุ่น ได้แก่ BE-IIS-HPP-T1S และ BE-IIS-HPP-T1L โดยออกแบบมาสำหรับการประเมินเทคโนโลยี, การพัฒนาต้นแบบเครือข่ายอุตสาหกรรม และการใช้งานในห้องปฏิบัติการด้านการศึกษา บอร์ดทั้งสองช่วยเพิ่มความสามารถในการสื่อสาร Ethernet ความเร็ว 10 Mbit/s ผ่านสายคู่บิดเกลียวเพียง 1 คู่ (Single Pair Ethernet) ให้กับบอร์ดคอมพิวเตอร์ Raspberry Pi มาตรฐาน

บอร์ด BE-IIS-HPP-T1S ใช้ชิป Microchip LAN8651 10BASE-T1S MAC-PHY รองรับ IEEE 802.3cg Single Pair Ethernet สำหรับเครือข่ายแบบ Multidrop เชื่อมต่อได้สูงสุด 8 โหนด ระยะไกล 25 เมตร ส่วนรุ่น BE-IIS-HPP-T1L ใช้ชิป Analog Devices ADIN1110 MAC-PHY สำหรับการเชื่อมต่อ 10BASE-T1L แบบ Point-to-Point ระยะไกล ทั้งสองรุ่นรองรับระบบ BE-IIS HAT++ ที่สามารถซ้อนบอร์ด HAT หลายอันบน Raspberry Pi ได้ โดยไม่เกิดปัญหาการใช้ทรัพยากร SPI หรือ GPIO ร่วมกัน

สเปคของ Brechel Electronic 10BASE-T1L และ 10BASE-T1S :

• ความเข้ากันได้ – รองรับมาตรฐาน Raspberry Pi HAT+
  • T1L – ใช้งานได้กับ Raspberry Pi 3, 4, 5 และ Zero 2 W
  • T1S – ใช้งานได้กับ Raspberry Pi 2, 3, 4, 5, Zero และ Zero 2 W
• MAC-PHY
  • T1L – ใช้ชิป Analog Devices ADIN1110
  • T1S – ใช้ชิป Microchip Technology LAN8651
• ระบบเครือข่าย
  • รองรับมาตรฐาน IEEE 802.3cg
    • T1L – รองรับ 10BASE-T1L สำหรับการเชื่อมต่อแบบ Point-to-Point ระยะไกล
    • T1S – รองรับ 10BASE-T1S สำหรับเครือข่ายแบบ Multidrop เชื่อมต่อได้อย่างน้อย 8 โหนด บนสายสัญญาณเดียว ระยะสูงสุด 25 เมตร
  • การแยกวงจรไฟฟ้า (Galvanic Isolation)
    • T1L – ใช้หม้อแปลง (Transformer Coupling) รองรับแรงดันทดสอบ 2,250 VDC นาน 60 วินาที
    • T1S – ใช้การแยกด้วยคาปาซิเตอร์ (Capacitive Coupling) พร้อมระยะห่างฉนวนอย่างน้อย 5 มม.
  • โปรโตคอล
    • T1L – รองรับแรงดันสัญญาณส่ง 1.0 Vp-p หรือ 2.4 Vp-p ผ่านการเจรจาความสามารถอัตโนมัติ (Autonegotiation)
    • T1S – รองรับการทำงานแบบ CSMA/CD พร้อมเทคโนโลยี PLCA (Physical Layer Collision Avoidance) เพื่อหลีกเลี่ยงการชนกันของข้อมูล
  • รองรับอัตรารับส่งข้อมูล 10 Mbps ผ่านสายคู่บิดเกลียวเพียง 1 คู่ (Single Twisted Pair)
  •  Terminal block ขนาด 3.5 มม. หรือขา PCB Header
  • T1L – มีพอร์ตเชื่อมต่อ 1 ช่อง
  • T1S – มีตำแหน่งคอนเนกเตอร์แบบ Multidrop จำนวน 2 จุด (J4000 และ J4001) เชื่อมต่อแบบขนาน เพื่อรองรับการต่อพ่วงแบบ Daisy Chain
• อินเทอร์เฟซกับโฮสต์
  • Header 40 พิน สำหรับ Raspberry Pi
  • อินเทอร์เฟซ SPI ความเร็วสูง รองรับ SPI0.0, SPI0.1 และ SPI0.2
  • รองรับระบบ BE-IIS HAT++ Stacking Ecosystem อย่างสมบูรณ์ สามารถซ้อนบอร์ด HAT ได้สูงสุด 5 รุ่นที่แตกต่างกัน หรือ 3 บอร์ดชนิดเดียวกัน ในระบบเดียว
• คุณสมบัติอื่น ๆ
  • ปุ่มกดสำหรับกำหนด Instance ID แบบถาวร
  • จัมเปอร์สำหรับตั้งค่าการ Bus Termination
  • รองรับตัวเลือกการเชื่อมต่อระหว่างบอร์ด 3 รูปแบบ (Option I – ค่าเริ่มต้น, Option II – สำหรับการซ้อนบอร์ดแบบที่ 2, Option III – สำหรับการซ้อนบอร์ดแบบที่ 3)
  • ชิปจัดการระบบสำหรับฟังก์ชัน Detect & Stack พร้อมการบันทึกค่าการตั้งถาวร
  • ไฟ LED บนบอร์ด 7 ดวง แสดงสถานะต่าง ๆ เช่น SPI ACT, LINK_ST และสถานะการทำงานทั่วไป
• ระบบจ่ายไฟ
  • ใช้ไฟเลี้ยงหลัก 5V ในตัว ใช้กระแสประมาณ 35 mA ที่ 5V และ 9 mA ที่ 3.3V
  • รองรับ Power over Single Pair Ethernet (PoSPE) ผ่าน HAT เสริม โดยจ่ายกระแสได้สูงสุด 1A และรองรับแรงดันไฟเข้า 9V ถึง 33V
• ขนาดบอร์ด –  65 × 56 มม. ใช้ฟอร์มแฟกเตอร์ Raspberry Pi HAT+ แนะนำให้ใช้ระยะห่างระหว่างบอร์ดเมื่อซ้อน ประมาณ 15 มม.

เมื่อพิจารณาจากฮาร์ดแวร์และสเปค ทั้งสองบอร์ดมีความคล้ายคลึงกันมาก โดยรุ่น BE-IIS-HPP-T1L เปลี่ยนมาใช้ชิป Analog Devices ADIN1110 MAC-PHY แทน Microchip LAN8651 ทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อ 10BASE-T1L แบบ Point-to-Point ระยะไกล ขณะที่ยังคงรองรับ Galvanic Isolation และมาตรฐาน Raspberry Pi HAT+ เช่นเดียวกับรุ่น T1S

HAT ทั้งสองรุ่นรองรับ BE-IIS Installer ที่ติดตั้งไดรเวอร์ Linux, Device Tree Overlay และบริการระบบบน Raspberry Pi OS ได้โดยอัตโนมัติ หลังติดตั้ง บอร์ดจะทำงานเป็นอินเทอร์เฟซเครือข่ายมาตรฐานของ Linux จึงสามารถตั้งค่าและทดสอบได้ด้วยเครื่องมืออย่าง ethtool นอกจากนี้ บริษัทยังเปิดเผยซอฟต์แวร์และเอกสารแบบโอเพนซอร์สบน GitHub

นอกจากนี้ ยังมีบอร์ด Single Pair Ethernet (SPE) สำหรับนักพัฒนา เช่น Arduino UNO SPE Shield ที่ใช้ชิป Microchip LAN8651 รองรับ 10BASE-T1S แบบ Multidrop และ SparkFun MicroMod Single Pair Ethernet Kit ที่ใช้ชิป Analog Devices ADIN1110 สำหรับ 10BASE-T1L แบบ Point-to-Point ระยะไกล ส่วน HAT รุ่นใหม่ของ Brechel Electronic เพิ่มการรองรับ 10BASE-T1S/10BASE-T1L ให้กับ Raspberry Pi พร้อม Galvanic Isolation และรองรับการซ้อนบอร์ด HAT (HAT Stacking)

บอร์ด Raspberry Pi 10BASE-T1S HAT และ 10BASE-T1L HAT สามารถสั่งซื้อได้ผ่าน DigiKey หรือร้านค้าของบริษัทบน Tindie โดยรุ่น 10BASE-T1S มีราคา 95.54 ยูโร (~3,700฿), ส่วนรุ่น 10BASE-T1L มีราคา 113.07 ยูโร (~4,300฿) ทั้งสองรุ่นจัดส่งสินค้าจากประเทศเยอรมนี ผู้ที่สนใจสามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับบอร์ดทั้งสองรุ่นได้จากหน้าผลิตภัณฑ์

แปลจากบทความ : Raspberry Pi gets 10BASE-T1S/T1L Single Pair Ethernet (SPE) HAT+ board

Suthinee Kerdkaew

บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT