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https://www.toutiao.com/article/7271166273697104445/?log_from=4cd9cf8ac38d6_1695055159394 前言事情是这样的，我的电脑接口（PCIE数量）不够用！ 想多接几个硬盘或者声卡、视频采集卡、万兆网卡…… 于是我做了这个拓展板……一些6层高速板的设计经验+电路原理，我也记录在这里吧！ 工程描述这是一款能连接20个满速NVME+搞定多显卡计算的拓展板！ 是一个廉价的PEX8796方案。 使用嘉立创6层的盘中孔设计。  本文主要分享其——设计原理、软件说明、注意事项、开源说明、功能说明 电路设计原理本文主要讲这4个部分的原理：供电、PCIE参考时钟、PERST#、PEX8796的JTAGSPI和I2C。 1.关于供电 PEX8796有2个核心供电——0.9V和1.8V。 两个供电又分为——数字和模拟。也就是VDD09A和VDD09，VDD18A和VDD18。  考虑到成本，如果数字和模拟供电分开，需要最少8层，这样成本就会增加，所以我合并了供电。 因PEX8796 VDD09功耗比较大（详细看图），所以VDD09用了双相同步降压控制器。 从PCIE的12V通过双相同步，降压到0.9V，这样最高能承受60A，应该是够PEX8796使用了。   1.8V的电流较为小且固定，就从PCIE的3.3V降压到1.8V，用了4A的DC-DC降压。  因为0.9V的双相同步PWM降压主控，需要5V的基础供电，所以也增加了一个12V转5V的小DC DC电路，用来给PWM主控供电。  供电增加是时序，上电12V转5V给12V转0.9V同步PWM主控供电，3.3V转1.8V的DC-DC的PG信号拉高，然后开启12V转0.9V同步PWM主控供电。 5V和1.8V任意一个不出或者有问题，0.9V是不输出的。 这里插个基本知识普及：PCIE供电标准12V 5.5A MAX(66W)，3.3V 3A MAX（10W）,3.3VAUX 300MA。 PCB因为限制了6层，外层需要走高速信号，临近的2层需要地平面，所以为了成本最低化，最里面的2层：
PEX8769 BGA背部的旁路电容，这次用了0402，基本塞的满满的了。    2.关于PCIE参考时钟（REFCLK） PEX8796并没有内置时钟缓冲器，所以要给所有的下游端口BUFF出参考时钟，并且PEX8796本身也需要输入一对。 所以我设计了10口SFF8654-8I，加上PEX8796，就需要一个1:21或者更多的时钟缓存器。 虽然这种器件有很多，但是价格都昂贵，所以这次用了三颗TI的LMK00338（1:8）三颗串联。  基础知识普及：PCIE的时钟就是标准的HSCL 100MHZ差分时钟。你可以用时钟缓冲器，也可以单独的给时钟发生器，也可以用贵的有源差分晶振，不一定需要和HOST同源，时钟支持极性翻转。 3.关于PERST# PCIE的PERST#是一个3.3V电平信号，是ROOT给设备的电平信号。 它只有2种状态——高电平和低电平。 HOST电源和参考时钟OK后，应该拉高PERST来告诉设备端OK了（类似电源的PG信号）。 PEX8796的PERST#输入是1.8V电平信号的，你需要用门路电平转换。我这里用了三颗6输出的三态开漏输出门。 你也可以用NMOS或者PNP搭建，都一样的。用PNP搭建量产成本可能会省几毛。 前面加了一颗双输入正门，PCIE金手指的PERST和12V降压0.9V的双相同步控制器工作正常，复位才会被拉高。 所以上电时序是1.8V-0.9V-PLX_PERST.  4.PEX8796的JTAG、SPI、I2C JTAG脚没有作用，请不要和PCIE金手指的JTAG相连。 JTAG_TDO必须悬空，JTAG_TRST必须拉低，不然会处于JTAG模式下。 I2C_ADDR是PEX8796的I2C地址位配置。上拉下拉和悬空有三个不同地址，你不知道I2C是什么，或者用不到I2C，请直接悬空即可。 PEX的I2C的DAT、CLK都是1.8V电平的，不能直接3.3V电平或者5V电平的I2C。需要电平转换才能怒。 在本卡上，I2C没有实际作用，可以不贴这部分，只拉高SCL和SDA即可！ PEX8796的SPI支持SPI的EEPROM或者25系列FLASH，但是必须要支持1.8V电平的，不能直接使用3.3V电平的FLASH或者EEPROM。 本卡上FLASH和EEPROM没有作用，因为都是电平配置的，可以不贴此部分元件，只需要拉高CS和DO即可。 其它配置引脚和信号，原理图里面都有详细说明！ 软件说明基础模式不需要任何固件，卡的EEPROM也不需要贴，拎包入住，拆包即食！ 注意事项此卡为JLC3313层压6层，差分线阻抗都是85OHM，最低也得6层，4层无法设计。 PEX8796的核心0.9V供电电流非常大，是此卡的主要功耗，推荐0.9V 35A以上峰值设计。 此卡一定要安装散热器，散热器一定要是主动的！ 因为PLX的功耗会跟着芯片的温度直线上升，PEX8796允许的工作温度非常高（没超过125度都可以正常运行）此时功耗会比正常功耗高三倍。所以一定要做好散热和供电。 开源说明拓展板成本在1100元左右，由立创星火计划活动报销所有耗材。 本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。 开源协议：GPL 3.0（可以随便使用，二次修改，量产，商用，不作限制，唯一条件不得搬运GIHUB!） 功能说明文章的最后，你看明白这个拓展板是怎样工作的了吗？ 以PCIE3.0X16作为上游，80条PCIE 3.0作为下游。下游80条PCIE通过拨码开关，可任意组合X16,X8,X4多种拆分状态。 就是这样啦！ 参考资料： [1]https:///malong/PEX8796_PCIE_GEN3_24PORT_Switch — 完 — 嘉立创EDA·头条号 关注我，看一手优质开源项目 |
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