Płytka rozwojowa DoIP oparta na switchu KSZ8863RLL i STM32

Diagnostyka pojazdów coraz częściej przechodzi z klasycznego CAN na komunikację po Ethernecie — protokół DoIP (Diagnostics over Internet Protocol) jest dziś standardem w nowych ECU. Ta płytka to własna platforma rozwojowa do pracy z DoIP w warstwie 100BASE-T, zbudowana wokół switcha KSZ8863RLL i mikrokontrolera STM32.

Dlaczego switch, a nie sam PHY

KSZ8863RLL to trzyportowy switch Ethernet z integrowanymi PHY, co w tym projekcie ma konkretne uzasadnienie: dwa porty zewnętrzne 10/100 Mbps obsługują ruch sieciowy, a trzeci port łączy się bezpośrednio z STM32 przez interfejs RMII. Taki układ pozwala mikrokontrolerowi widzieć i filtrować cały ruch DoIP bez dodatkowego routera czy zewnętrznego przełącznika — switch i logika sterująca siedzą na jednej płytce.

Warstwa fizyczna to 100BASE-TX, czyli standard wymagany przez większość implementacji DoIP w branży motoryzacyjnej. Projekt PCB obejmował staranne prowadzenie par różnicowych, dopasowanie długości ścieżek i separację części analogowej PHY od cyfrowej — klasyka przy każdym projekcie z Ethernetem, ale tu o tyle istotna, że błędy w warstwie fizycznej objawiają się dopiero przy realnym obciążeniu sieci, nie na etapie pierwszych testów.

STM32 i RMII

Interfejs RMII ogranicza liczbę linii w porównaniu do klasycznego MII (7 sygnałów zamiast kilkunastu), co przy gęstym layoucie ma znaczenie, ale wymaga zegara 50 MHz podawanego z zewnątrz zamiast generowanego lokalnie przez PHY — tu tym źródłem jest sam KSZ8863. STM32 obsługuje stos sieciowy i logikę DoIP: parsowanie ramek diagnostycznych, obsługę sesji UDS przez Ethernet oraz komunikację ze sterownikami po stronie aplikacyjnej.

Zakres projektu

• Schemat i layout PCB — całość zaprojektowana od zera, z uwzględnieniem wymagań EMC dla interfejsu Ethernet.
• Firmware STM32 — inicjalizacja RMII, konfiguracja switcha przez interfejs zarządzający, obsługa stosu DoIP.
• Testy funkcjonalne — weryfikacja łącza 100BASE-T, przepustowości i stabilności komunikacji pod obciążeniem.

Efekt

Kompaktowa płytka rozwojowa, która pozwala prototypować i testować komunikację DoIP bez konieczności podpinania drogiego, gotowego sprzętu diagnostycznego. Dobry przykład projektu, w którym znajomość zarówno warstwy sprzętowej Ethernetu, jak i protokołów diagnostycznych używanych w motoryzacji, musi się spotkać w jednym zespole — a najlepiej w jednej głowie.