项目说明

以前昂贵的PEX8796随着PCIE4.0 5.0的普及，已经白菜价，但是对于垃圾佬来说，96条PCIE，最大24端口，还是有很大吸引力的。配合嘉立创6层的盘中孔设计一款廉价的PEX8796方案，无论是多显卡计算，还是多NVME扩展，妈妈在也不用担心电脑PCIE数量不够用了！

开源协议

GPL3.0（商家如果想做，可以直接量产，也不强制你保留原始LOGO和出处！禁止搬运GITHUB，我觉得PCB这个玩意在立创开源中心开源已经很配套直观了，你给我搬运GITHUB只会引来记者！以前我们都去外网找资源，自己翻译!现在我们国内DIY PCB，明显比洋大人更有优势和产业链，洋大人如果对这个感兴趣，为什么他自己不能过来翻译着，洋大人为什么不能去接受习惯嘉立创？为什么我们要搬运到GITHUB给他翻译好？）

 

项目相关功能

PCIE3.0X16连接电脑作为上游，80条PCIE 3.0作为下游，下游80条PCIE通过拨码开关，任意组合X16,X8,X4多种拆分状态！

 

详细评测文章

20x NVMe! KCORES PEX8796 PCIe Switch 超级扩展卡开箱简测 - 哔哩哔哩 (bilibili.com)

 

详细画板的视频（PEX8748和PEX8749设计一样，只不过PEX8748规模更小，设计方式都是一样的）

[用嘉立创EDA在线手搓PLX8748]-1.选型和布局_哔哩哔哩_bilibili

 

 

项目属性

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。

 

项目进度

PEX8796已经验证OK，正常运行，此卡为PCIEX16 3.0输入，80条PCIE 3.0输出，80条PCIE3.0可以任意组合X16,X8,X4。说到这里，肯定要跳出来各种怪了，

比如： 跑不满怪（当然跑不满，你觉得不够用，你当然是不用啊）

为什么能分这么多怪（和你南桥工作方式一样，你可以理解为这是HUB）

为什么不设计4.0怪（没有资料，芯片也买不起，3.0是因为被市场淘汰了，所以才会便宜，PLX芯片比你想象的贵很多很多很多很多很多，可以买一皮车你太爷爷祖传下来的B660。）

 

此卡开源的目的是为了让需要的人参考设计，不是主要给你白嫖的目的，为什么有一堆作用狗呢？（这个世界你用不到别人用的到的东西多了去了，你用不到你就不用啊，开个源还冷嘲热讽，每天摆弄你个单片机点LED才能让你满意是吧？）

 

设计原理

一.关于供电

PEX8796有2个核心供电，0.9V和1.8V，两个供电都分为数字和模拟（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直接降压到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，然后临近的2层需要地平面，所以最里面的2层，一层用来走0.9V边缘走3.3V，另外一层走普通信号线和1.8V，为了成本最低化。

PEX8769 BGA背部的旁路电容，官方推荐的是0201，考虑到以前用0201经常焊翻车，所以这次都强塞了0402，基本塞的满满的了。

 

 

二.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，所以我们设计了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。

 

三.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，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来告诉设备端和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.

四.关于PEX8796的JTAG，SPI和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地址位配置叫，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和CLK都是1.8V电平的，不能直接怒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。

 

五.其它配置引脚和信号，原理图里面都有详细说明！

 

六.高速差分阻抗线画板的基本思路

      1.特性阻抗的选择

          不要纠结85OHM还是100OHM，你设计85还是设计100，对信号没有本质性的影响，阻抗不匹配确实是有反射的，但是反射它要看程度的，你连接器，过孔，都会有反射，损耗是不可避免的。用多少阻抗，取决你的PCB层压，你要选择合适的板层的线宽线距，比如JLC7268更合适100OHM。JLC3313更合适85OHM。线宽线距尽量大于5MIL（因为工艺成熟，相对阻抗均匀，你非要贴着工艺极限，线宽线距过大，就会造成浪费PCB面积，你线宽线距过小，就会造成阻抗均匀性更差。）信号从来不是看的你阻抗多少，而是看你整个传输过程中阻抗均匀性，你不均匀性，它就会无数的小反射叠加！

      2.差分焊盘，差分线过孔，金手指的参考平面层的挖空

因为你金手指，焊盘，过孔，也是有特性阻抗的，它就是宽一点的线在叠加连接器的针脚（焊盘还会叠加锡）。众所周知，线变宽了，铜变厚了，阻抗就会变小，就会造成阻抗突变，产生反射，所以金手指，差分焊盘，差分过孔，临近参考层尽量挖空。让它去参考第三层，这样能缓解阻抗变小（实际还是小的，这个没办法避免，只能缓解。）

   3.差分过孔和差分耦合电容的间距

差分过孔和差分耦合电容不要靠那么近，有空间，尽量拉开一点，这个和上面第二点是一样的。是为了尽量缓解阻抗变小。

 

4.关于盘中孔

对于高速差分线，是不建议打盘中孔的，你电源，低速线可以打，如果你差分焊盘打盘中孔，这个和上面2点是一样的。会导致阻抗变的很小。

 

5.关于差分走线

相信有你们已经看过一些文章和视频，关于PCB的结构问题，不合适走横平竖直的高速线，事实是这样的。所以不要长距离走直线，你可以选择走曲线，也可以选择走斜线，也可以走波浪线。

 

 

PCB的特性阻抗的好坏，是你成本决定的，大部分人就是白嫖嘉立创，这点你是没办法把握和控制的，你能控制的就是你的走线，只要走线必然有损耗，损耗第一因素就是长度，而不是你画的差分线具体多少阻抗。均匀性才是关键。PCB工厂生产出来的走线，并不是和你画的一样，是完美的线。它们放大了看是有瘦有胖，有牙有齿，有高有低！

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！

 

实物展示

设计注意事项

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，他都可以正常运行）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。

 

其他

演示：

 

群友的三张套娃模式（三张串联）：

群友的三张套娃演示

 

配套测试子卡：

SlimSASCEMx8_EVM - 嘉立创EDA开源硬件平台 (oshwhub.com)（JLC3313四层）

配套PCIE挡板：

LSI 服务器 SAS RAID阵列卡PCI-E标准4U半高全高散热挡片2U挡板-淘宝网 (taobao.com)（选择全高）

配套散热器:

联想R5 340 半高显卡刀卡散热器风扇 FS1240-A2042A-淘宝网 (taobao.com)(选择12V，这个风扇有点吵，如果嫌弃吵，可以把红线接到5V电感上去)