Bus PCB

Top	Bottom

Übersicht

Die Bus-Platine ist die Backplane der Remote Station. Sie nimmt +12V/+5V/GND vom PowerBoard, führt die I²C-Verbindung vom CM4 Carrier zum PowerBoard, und stellt vier Modul-Slots zur Verfügung. Auf der Rückseite sitzt ein FE1.1s 4-Port-USB-2.0-Hub: er nimmt einen einzelnen USB-Host-Anschluss vom CM4 entgegen und stellt jedem der vier Slots einen eigenen USB-Downstream-Port zur Verfügung. Jeder USB-Port (CM4-Upstream + 4 Downstream zu den Slots) ist mit einem USBLC6-2SC6 ESD-geschützt.

Block-Diagramm

flowchart LR
    PB["PowerBoard"] -->|"J301<br/>+12V/+5V/GND<br/>+ I²C"| Hub
    CM4["CM4 Carrier"] <-->|"J201<br/>USB host + I²C"| Hub

    subgraph BB ["BusBoard"]
        direction TB
        Hub["FE1.1s<br/>4-Port USB 2.0 Hub"]
    end

    Hub <-->|"USB1 (J401)"| S1["Device-Slot 1"]
    Hub <-->|"USB2 (J501)"| S2["Device-Slot 2"]
    Hub <-->|"USB3 (J601)"| S3["Device-Slot 3"]
    Hub <-->|"USB4 (J701)"| S4["Device-Slot 4"]

I²C ist nicht zu den Device-Slots durchgeführt — der Bus existiert physisch nur zwischen CM4-Carrier (J201) und PowerBoard (J301).

Steckverbinder

Alle 6 Konnektoren sind Hirose PCN10-20P-2.54DSA (20 Pin, 2x10, 2.54 mm Raster, Stiftleiste auf der Backplane). Gegenstück auf den Modulen: PCN10-Buchse passender Variante.

Bezeichner	Rolle	Pin a2/a3 (I²C)	Pin a5/b5 (USB±)
`J201`	CM4/RPI Connector	I²C SCL / SDA	USB-Host vom CM4
`J301`	Power Connector	I²C SCL / SDA	NC
`J401`	Device Slot 1	NC	USB1 (Hub-Port 1)
`J501`	Device Slot 2	NC	USB2 (Hub-Port 2)
`J601`	Device Slot 3	NC	USB3 (Hub-Port 3)
`J701`	Device Slot 4	NC	USB4 (Hub-Port 4)

USB-Hub-Mapping: USB1→Slot1, USB2→Slot2, USB3→Slot3, USB4→Slot4 (in Reihenfolge der FE1.1s-Ports).

Pin-Belegung (Power identisch, Signale rollenspezifisch)

Power- und GND-Pins sind auf allen 6 Konnektoren physisch identisch verschaltet. Signal-Pins (I²C, USB) sind je nach Konnektor-Rolle unterschiedlich belegt — siehe vorige Tabelle. Die folgende Pin-Map zeigt die Position der Signale; ob diese Pins angeschlossen sind, hängt vom konkreten Konnektor ab.

Pin	Net	Pin	Net
a1	GND	b1	GND
a2	I²C SCL ¹	b2	NC
a3	I²C SDA ¹	b3	NC
a4	NC	b4	NC
a5	USB D+ ²	b5	USB D- ²
a6	+5V	b6	+5V
a7	+5V	b7	+5V
a8	GND	b8	GND
a9	+12V	b9	+12V
a10	+12V	b10	+12V

¹ I²C nur auf J201 (CM4) und J301 (Power) — auf den 4 Device-Slots sind die I²C-Pins (a2, a3) nicht angeschlossen. ² USB D+/D- sind auf J201 (Upstream vom CM4) und auf J401–J701 (Downstream je Slot) belegt; auf J301 (Power) sind diese Pins NC.

Verteilung der Versorgung: 4× GND, 4× +5V, 4× +12V über die 20 Pins — bewusst redundant verteilt zur Senkung des Kontaktwiderstands und für höhere Stromtragfähigkeit pro Pin.

Komponenten

Bauteil	Funktion
FE1.1s	4-Port USB-2.0-Hub-Controller. Selbst-powered durch +5V vom Bus. Nimmt USB-Upstream von `J201` (CM4 USB-Host) entgegen, stellt USB1–USB4 zur Verfügung.
USBLC6-2SC6 (5×)	TVS-Diode mit ESD-Schutz für USB-Datenleitungen. Eine Instanz pro USB-Port: 1× auf `J201` (Upstream), 4× auf `J401`–`J701` (Downstream je Slot).
Crystal	Taktquelle für den FE1.1s.

Hinweis: Das FE1.1s erzeugt seine internen Rails (VD18 ≈ 1.8 V, VD33 ≈ 3.3 V) selbst aus +5V und führt sie nicht an den Bus.

Bestückung

Keine Hand-Löt-Schritte bekannt — Standard JLCPCB-Bestückung deckt FE1.1s, USBLC6, Crystal und alle Konnektoren ab.

Bringup

Nach Bestückung und mit PowerBoard + CM4 angesteckt (Slots leer):

Power-Sanity: an einem freien Device-Slot zwischen a6 und a1 messen → +5V; zwischen a9 und a1 → +12V (= PowerBoard-Eingang). Auf allen 4 Device-Slots identisch.
USB-Enumeration: vom CM4 lsusb ausführen → ein “FE1.1s Hub” (Vendor 1a40:0101 oder ähnlich) muss sichtbar sein. Wenn ja, USB-Upstream + Hub funktionieren.
I²C-Sanity: vom CM4 i2cdetect -y 1 ausführen → die zwei INA226-Adressen des PowerBoards (0x40, 0x41) müssen ACKen.