Logic Analyzer zelf maken

rew: Awesome bordje!

Ondertussen maak ik vorderingen met mijn 10G Ethernet project.

- Kloksignalen zijn als LVDS aanwezig en kunnen door de FPGA juist geroute worden.
- NEO430 controller geïmplementeerd in de FPGA
- Wishbone naar MDIO core gemaakt
- Wishbone naar I2C core gebruikt voor de SFP+ diagnose connectie
- Wishbone GPIO core gemaakt
- Ik weet weer waarom ik de voedingen op de PCB heb overgedimensioneerd. Die print word WARM! Trekt nu 0.6A op 12V.

Zo langzamerhand kom ik op het punt waarop ik de gigabit interfaces ga testen. Eerst een near end loopback in de TLK10031, die de inkomende data vanaf de SFP+ module weer terug stuurt. Een far end loopback gaat door de "low speed" 3.125Gbps interface terug. Daarna heb ik een loopback mogelijkheid in de XAUI interface op de FPGA. Als dat allemaal werkt zijn alle gigabit lijnen operationeel. Dan kunnen we beginnen met de Ethernet packet interface. Fingers crossed!

Voor de mensen die benieuwd waren hoe het afgelopen is met mijn hete-lucht-frituur-PCB-en-FPGA methode:

Ik heb nu 3 werkende CoLA printen.

Ziet er super uit.

Is de behuizing een gekocht exemplaar of heb je die zelf geprint?

Hammond Manufacturing 1553DTBUBKBAT. Minimale aanpassingen zijn nodig om het geheel mooi te laten passen.

Op 20 februari 2020 21:53:36 schreef Dweil:
Voor de mensen die benieuwd waren hoe het afgelopen is met mijn hete-lucht-frituur-PCB-en-FPGA methode:

Ik heb nu 3 werkende CoLA printen.

[bijlage]

Dit is krankzinnig, maar gewéldig. Petje af. Yolo inderdaad.

In zo'n geval is de kans aanwezig dat zo'n iemand zoiets "krankzinnigs" gewoon 100% onder controle heeft. Nu ZOU het kunnen dat ie er 6 geprobeerd heeft en dat er drie van werken. Dat vertelt het verhaal niet. Maar ik gok dat ie er gewoon 3/3 werkend heeft.

Het zou mij met de temperatuur teruggekoppelde hetelucht unit gewoon niet lukken, dus met een verfbrander al helemaal niet. Dweil heeft het gewoon helemaal onder controle en KAN het gewoon. Petje af.

We gaan er dan maar even vanuit dat alle ballen netjes gesoldeerd zijn en dat er niet over een paar maanden ineens 3 los zitten, of af en toe los. Nee, da's negatief denken

[edit] @rew hieronder: als je je op mij richt, heel duidelijk optie 1. Geen twijfel over mogelijk. Neemt niet weg dat ik wel snap waar het over gaat, en dat "werken" nu niet betekent dat alles goed zit.

[Bericht gewijzigd door flipflop op zaterdag 22 februari 2020 12:19:18 (16%)

Er zijn twee situaties waarbij iemands gedrag "gevaarlijk" lijkt. 1) Hij kan het beter dan jij. 2) Hij kan het minder goed dan jij.

Veel mensen maken de fout om altijd aan "2" te denken.

rew: Dat gebeurd vaak omdat ze dan zelf beter uit de verf komen.

Jullie mogen alles denken wat jullie willen, maar ik hou er persoonlijk wel van om te experimenteren, proberen, en kijken tot waar mijn hobby reikt. Op dit moment is dat dus FGPA's, grote BGA's en Multi Gigabit transmissielijnen. Ik vind het een uitdaging en een mogelijkheid om mijn kennis te vergroten. Het feit dat ik dat deel op een forum heeft voor mij geen effect. Ik zal met mijn hobby doorgaan, ongeacht wat er van gedacht wordt.

Ik zoek geen afkeur, goedkeuring of enig andere reactie. Wél hoop ik dat, waar iemand eerder dacht dat dit niet meer binnen de benoeming van "hobbysfeer" viel, ik die beperking kan wegnemen. Dit soort praktijken zijn goed te doen met minimale middelen, en maximaal resultaat. Ik zit nu op 5 voor 5 op BGA484. De CoLA revisie 1, 3 maal de rev 2, en ik ben nu aan het experimenteren met mijn 10Gb Ethernet board, waar een Cyclone V 5CGXFC5C6F23C7 op zit.

Overigens: op RS Components staat een Cyclone V met ARM SOC op BGA896. Ik dacht dat ze geen Cyclone V's verkochten? Ik heb weinig ervaring met een combo FPGA-ARM, maar als ik een excuus weet om deze chip op een PCB te planten voor een goede reden, zal ik dat niet laten.

Op 22 februari 2020 11:57:22 schreef Dweil:
Ik zoek geen afkeur, goedkeuring of enig andere reactie. Wél hoop ik dat, waar iemand eerder dacht dat dit niet meer binnen de benoeming van "hobbysfeer" viel, ik die beperking kan wegnemen. Dit soort praktijken zijn goed te doen met minimale middelen, en maximaal resultaat.

Man saying it can't be done shouldn't stop man doing it.

UPDATE van mijn 10G Ethernet project:

- PLL's in de SERDES: Locked voor High Speed en Low Speed. Ik heb uitgevonden dat de VCO van de PLL voor de HS kant op een magische 2578 MHz werkt. Zelfs dat is maar een kwart van de lijnsnelheid van een 10G verbinding.
- HS loopback WERKT. Alles wat mijn computer aan packets verstuurd, komt vrolijk terug als ontvangen pakket.
- LS is "maar" 3125 Mbit, maar alle 4 de kanalen moeten onderling uitgelijnd worden. Dit gebeurd met een comma detection. Een soort van speciaal sync patroon wat op een XAUI verbinding af en soms wordt verstuurd.

Geniaal van Texas Instruments. Het is een gegeven dat de TLK10031 (welke ik gebruik) en de TLK10232 (een tweekanaals versie) eigenlijk bijna hetzelfde is. In elk geval qua register map. Kijkt u even mee naar register 1E.000F (Channel_Status_1). De waarde die ik krijg is 0x5C03. De TLK10031 datahseet zegt:

Ik zie hier duidelijk als bit 14=0 dan alignment is OK, 1 en het is kapot. Nu de register map van de TLK10232:

Juist ja. 0 is dus niet goed, en 1 betekend dus dat de lane alignment goed is.

We zullen dus maar aannemen dat mijn 0x5C03 waarde betekend dat alle multi gigabit transmissielijnen gewoon goed zijn. Hoera voor hardware!

De volgende stap is het ontvangen en versturen van pakketten in de FPGA. Oh ja: De hele print wordt HEET. Ik schat een 65 graden. Natuurlijk nog steeds in check voor alle elektronica, maar toch. Dit is een print zonder behuizing, met natuurlijke convectie. Als ik het geheel in een behuizing wil onderbrengen, moet ik even kijken wat ik doe aan koeling. Bij voorkeur wil ik geen ventilator inbouwen.

Wanneer je een koelblok of plaat over de chip(s) heen monteert heeft dit dan ook weer invloed bij dit soort hoge snelheden/frequenties ?

Ik besef me net dat ik nog geen fatsoenlijke foto van mijn 10G Ethernet bordje in dit topic heb. Mijn excuses!

Ik denk dat een koelblok op een IC wel degelijk invloed heeft, maar alleen maar positieve? Op de TLK10031 zit al een metalen plaatje, vermoedelijk voor wat koeling, maar op de FPGA denk ik dat een koelblok voor extra afscherming gaat zorgen? Iemand een idee?

Philips gebruikte ze ook in hun logic analyzer (ronde koelblokken).

[Bericht gewijzigd door bprosman op woensdag 4 maart 2020 18:03:17 (13%)

Ik heb dus gekeken naar koelblokjes. Philips heeft het duidelijk goed bekeken met hun schroefverbinding. Ik heb een redelijk portable kastje uitgezocht, en ik wil dus geen koelblok met plakbevestiging op mijn IC's zetten. het extra gewicht heeft geen positieve invloed op alle soldeerballetjes aan de onderkant van het IC. Liever heb ik een Z-clip:

Weet iemand een webwinkel/groothandel waar ik dit soort clips kan kopen? Of misschien een andere bevestigingsmethode voor een koelblok op een BGA? Spring clips?

Ik kan eens kijken of ik koelblok, clip en de haakjes voor op de PCB van een sloop-pc hier kan halen. Meerdere is misschien ook mogelijk.

Of wil je per se nieuw?

Dank je wel Henk voor het meedenken. Die clips heb ik zelf ook, maar het gaat er inderdaad om dat, mocht ik dit project later ook delen, alles in principe gewoon gekocht kan worden. Hetzelfde idee als het CoLA project dus.

Op 4 maart 2020 06:20:10 schreef KGE:
Wanneer je een koelblok of plaat over de chip(s) heen monteert heeft dit dan ook weer invloed bij dit soort hoge snelheden/frequenties ?

Waarschijnlijk niet. Koelplaat is inderdaad een metalen plak op aardniveau vlak boven je high-speed sporen (op een BGA-dikte afstand, 2-4mm)

Maar als Dweil die high-speed sporen volgens de regels der kunst gemaakt zit er onder die sporen een aardvlak. Dat vlak zit op ongeveer 0.1mm afstand (veel verder kan niet anders worden de sporen te breed en past het niet meer op een BGA).

Effect van een aardvlak is afhankelijk van de afstand, en een nieuw aardvalk op 20x de afstand van het bestaande heeft dus niet of nauwelijks invloed.

De beter koeling kan zelfs een positief effect hebben: Door een gelijkmatiger temperatuur over het bord hebben temperatuurvariaties geen invloed meer.

@Dweil: Er bestaan lijmen om (alu) koelblokjes rechtstreeks op een chip te plakken. Wel checken dat de thermische expansie van chip en koelblok gelijk zijn. Voordeel is dat de lijmlaag heel dun is, en dus een extreem goede thermische koppeling geeft.

Jij noemde z-clip en ik zocht op "z-clip" op farnell: https://nl.farnell.com/abl-heatsinks/wf-300/wireform-for-abl-bga-heat-…

Ik zou eens kijken bij Fisher, die heeft koelblokken voor BGA's. Volgens mij gebruiken zij warmte geleidende dubbelzijdige tape/folie om ze mechanisch te bevestigen. Scheelt weer krachten op de balletjes.

Scheelt ook gedoe op de print, ruimte voor haakjes om de Z-clips aan vast te maken.

De Z-clips van rew lijken niet meer in productie bij Farnell?

Vraag me ook af hoe Philips die ronde koelblokken heeft vastgezet, ook lijm ? Neem aan dat ze geen gat geboord hebben in de fpga ?

Op 22 februari 2020 11:57:22 schreef Dweil:
rew: Dat gebeurd vaak omdat ze dan zelf beter uit de verf komen.

Jullie mogen alles denken wat jullie willen, maar ik hou er persoonlijk wel van om te experimenteren, proberen, en kijken tot waar mijn hobby reikt. Op dit moment is dat dus FGPA's, grote BGA's en Multi Gigabit transmissielijnen. Ik vind het een uitdaging en een mogelijkheid om mijn kennis te vergroten. Het feit dat ik dat deel op een forum heeft voor mij geen effect. Ik zal met mijn hobby doorgaan, ongeacht wat er van gedacht wordt.

Ik zoek geen afkeur, goedkeuring of enig andere reactie. Wél hoop ik dat, waar iemand eerder dacht dat dit niet meer binnen de benoeming van "hobbysfeer" viel, ik die beperking kan wegnemen. Dit soort praktijken zijn goed te doen met minimale middelen, en maximaal resultaat. Ik zit nu op 5 voor 5 op BGA484. De CoLA revisie 1, 3 maal de rev 2, en ik ben nu aan het experimenteren met mijn 10Gb Ethernet board, waar een Cyclone V 5CGXFC5C6F23C7 op zit.

Overigens: op RS Components staat een Cyclone V met ARM SOC op BGA896. Ik dacht dat ze geen Cyclone V's verkochten? Ik heb weinig ervaring met een combo FPGA-ARM, maar als ik een excuus weet om deze chip op een PCB te planten voor een goede reden, zal ik dat niet laten.

Zonder zelf op onderzoek uit te gaan: Is dat een daadwerkelijk een ARM op die niveau of een soort van veredelde soft core?

blurp: Ik maakte me niet zozeer zorgen om de thermische geleidbaarheid, maar meer om de mechanische sterkte van het geheel. Als een grote kast had gemaakt die je niet zomaar verplaatst, had ik me geen zorgen gemaakt. Het is echter een klein rood kastje, die je makkelijk meeneemt, of op de tafel laat kletteren.

Titatommeke: Het is in elk geval geen softcore. Nu weet ik niet of ze inderdaad het siliciumontwerp van een ARM hebben gepakt, of een "hardcopy" oplossing met een ARM ontwerp gemaakt van LE's. Ik heb de silicon die niet gezien, maar ik ben best benieuwd.

Wat betreft de koeling: Ik denk dat ik het moet gaan doen met push pins? Ik weet het echt niet.

Ze noemen het soms "hardened", dat zou hinten naar het: softcore-ARM en dan gewoon alle config bits vastzetten en de optimizer draaien. Maar ik verwacht niet dat ze hier zo simpel te werk zijn gegaan. Gewoon een ARM ontwerp kopen en pleur-maar-neer.

Als je "goedkoop" wil experimenteren met dat spul moet je de DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC hebben. Ongeveer 100 euro voor een development bordje waar een chip op zit die al niet-of-nauwelijks goedkoper dan die 100 euro te krijgen is.

Edit: effe 'n linkje

[Bericht gewijzigd door rew op donderdag 5 maart 2020 17:08:47 (12%)

Op 5 maart 2020 16:10:38 schreef Dweil:
blurp: Ik maakte me niet zozeer zorgen om de thermische geleidbaarheid, maar meer om de mechanische sterkte van het geheel. Als een grote kast had gemaakt die je niet zomaar verplaatst, had ik me geen zorgen gemaakt. Het is echter een klein rood kastje, die je makkelijk meeneemt, of op de tafel laat kletteren.

Titatommeke: Het is in elk geval geen softcore. Nu weet ik niet of ze inderdaad het siliciumontwerp van een ARM hebben gepakt, of een "hardcopy" oplossing met een ARM ontwerp gemaakt van LE's. Ik heb de silicon die niet gezien, maar ik ben best benieuwd.

Wat betreft de koeling: Ik denk dat ik het moet gaan doen met push pins? Ik weet het echt niet.

[afbeelding]

Ik vraag me af of je dynamisch wel een verschil maakt. Als je een heatsink bevestigd via een klem zoals op de foto, dan is de enige manier om de heatsink in het vlak op zijn plek te houden door middel van wrijving tussen chip en koelblok. Daar doen de veertjes niet veel mee. Wat die natuurlijk wel doet is druk uitoefenen op je bga en daarmee contact helpt. Hoeveel wat moet je wegstoken? Misschien is lijm nog zo slecht niet hoor.
Ik had trouwens dit topic nog niet eerder bekeken, wel een van de leukere topics op CO van de laatste tijd moet ik zeggen. Nog een speciale reden waarom je met Altera werkt? of was dat gewoon kosten?