CN107861565A - 一种基于龙芯处理器的计算机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于龙芯处理器的计算机控制系统，涉及计算机通信信号控制技术领域，包括：龙芯处理器、信号输出模块、显示输出模块、存储模块、COM‑E连接器和音频模块。龙芯处理器包括：CAN控制单元、MAC控制单元和DVO控制单元。ADI转换芯片包括HDMI转换芯片和VGA转换芯片。信号输出模块包括：UART输出单元、PCIE输出单元、USB输出单元、I2C输出单元和GPIO输出单元。显示输出模块包括HDMI显示信号输出单元和VGA显示信号输出单元。存储模块包括：SATA硬盘、DDR3存储器、NAND Flash存储器、BIOS芯片和TF存储器。该技术方案缓解了现有技术存在的设计结构复杂、可靠性低的技术问题，简化了控制系统的结构，降低了系统故障的发生概率，提高了控制系统的可靠性。

Description

一种基于龙芯处理器的计算机控制系统
技术领域
本发明涉及军用计算机通信信号控制设备技术领域，尤其是涉及一种基于龙芯处理器的计算机控制系统。
背景技术
目前，我国提出了电子设备，尤其是元器件国产化的发展战略，经过 几年时间的奋斗。龙芯公司在CPU国产化方面获得了突破，研制出多款CPU 器件，为国防事业做出了贡献。龙芯2K1000是龙芯公司研制的通用CPU， 主要面向于网络应用，兼顾平板应用及工控领域应用。采用40nm工艺，片 内集成2个GS264处理核，主频1GHz，64位DDR3控制器，以及多种系 统IO接口。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的基于龙芯处理器的军用计算机控制系统通常采用南北桥芯片作为数据信号传输的基础，其设计结构复杂，且芯片面积大，增加了控制系统的故障率，现有的控制系统难以满足用户对于系统可靠性的要求，因此，现有技术存在设计结构复杂、可靠性低的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于龙芯处理器的计算机控制系统，以缓解现有技术中存在的设计结构复杂、可靠性低的技术问题。
本发明实施例提供了一种基于龙芯处理器的计算机控制系统，包括：龙芯处理器、信号输出模块、显示输出模块、存储模块、COM-E连接器和音频模块；
龙芯处理器包括：CAN控制单元、MAC控制单元和DVO控制单元；
龙芯处理器分别通过信号输出模块、音频模块与COM-E连接器相连接； DVO控制单元通过ADI转换芯片与显示输出模块相连接；龙芯处理器与存储模块相连接；
ADI转换芯片包括HDMI转换芯片和VGA转换芯片；
显示输出模块还与COM-E连接器相连接；
信号输出模块包括：UART输出单元、PCIE输出单元、USB输出单元、I2C输出单元和GPIO输出单元；
显示输出模块包括HDMI显示信号输出单元和VGA显示信号输出单元；
DVO控制单元通过HDMI转换芯片与HDMI显示信号输出单元相连接； DVO控制单元通过VGA转换芯片与VGA显示信号输出单元相连接；
存储模块包括：SATA硬盘、DDR3存储器、NAND Flash存储器、BIOS芯片和TF存储器；
UART输出单元与COM-E连接器之间还连接有串口芯片；
MAC控制单元与COM-E连接器之间还连接有PHY芯片；
CAN控制单元与COM-E连接器之间还连接有CAN收发器。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，龙芯处理器还连接有辅助功能模块；
辅助功能模块包括：JTAG/EJTAG调试单元、实时时钟单元、高级配置与电源管理单元和运行检测单元。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，龙芯处理器为LS2K1000芯片。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，串口芯片为MAX3232ESE芯片。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中， PHY芯片为KSZ9031芯片。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，NAND Flash存储器为MT29F128G存储器。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，BIOS芯片为SST26VF032B芯片。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，CAN收发器为TJA1050芯片。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，HDMI转换芯片为ADV7513转换芯片。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，VGA转换芯片为ADV7125转换芯片。
本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例所提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统，包括：龙芯处理器、信号输出模块、显示输出模块、存储模块、COM-E连接器和音频模块。龙芯处理器包括：CAN控制单元、MAC控制单元和DVO控制单元。龙芯处理器分别通过信号输出模块、音频模块与COM-E连接器相连接； DVO控制单元通过ADI转换芯片与显示输出模块相连接；龙芯处理器与存储模块相连接。ADI转换芯片包括HDMI转换芯片和VGA转换芯片。显示输出模块还与COM-E连接器相连接。信号输出模块包括：UART输出单元、PCIE输出单元、USB输出单元、I2C输出单元和GPIO输出单元。显示输出模块包括HDMI显示信号输出单元和VGA显示信号输出单元。存储模块包括：SATA硬盘、DDR3存储器、NAND Flash存储器、BIOS芯片和TF存储器。UART输出单元与COM-E连接器之间还连接有串口芯片，MAC控制单元与COM-E连接器之间还连接有PHY芯片，CAN控制单元与COM-E连接器之间还连接有CAN收发器。该技术方案通过采用龙芯处理器与COM-E连接器相结合的技术，实现了军用计算机控制系统信号的直接传输与显示功能，简化了控制系统的结构，将系统的计算功能和外部输出功能进行联结集成，增强了其结构上的关联，提高了系统的兼容性，降低了系统故障的发生概率，进一步提高了控制系统的可靠性，缓解了现有技术存在的设计结构复杂、可靠性低的技术问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于龙芯处理器的计算机控制系统的结构示意图。
图标：
100-龙芯处理器；110-CAN控制单元；111-CAN收发器；120-MAC控制单元；121-PHY芯片；130-DVO控制单元；200-信号输出模块；210-UART输出单元；211-串口芯片；220-PCIE输出单元；230-USB输出单元；240-I2C输出单元；250-GPIO输出单元；300-显示输出模块；310-ADI转换芯片；311-HDMI转换芯片；312-VGA转换芯片；320-HDMI显示信号输出单元；330-VGA显示信号输出单元；400-存储模块；410-SATA硬盘；420-DDR3存储器；430-NAND Flash存储器；440-BIOS芯片；450-TF存储器；500-COM-E连接器；600-音频模块；700-辅助功能模块；710-JTAG/EJTAG调试单元；720-实时时钟单元；730-高级配置与电源管理单元；740-运行检测单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，现有的基于龙芯处理器的军用计算机控制系统通常采用南北桥芯片作为数据信号传输的基础，其设计结构复杂，且芯片面积大，增加了控制系统的故障率，现有的控制系统难以满足用户对于系统可靠性的要求，基于此，本发明实施例提供的一种基于龙芯处理器的计算机控制系统，可以简化控制系统的结构，增强其结构上的关联，提高控制系统的可靠性。
参见图1，本发明实施例提供的一种基于龙芯处理器的计算机控制系统的结构示意图。本发明实施例提供的一种基于龙芯处理器的计算机控制系统，包括：龙芯处理器100、信号输出模块200、显示输出模块300、存储模块400、COM-E连接器500和音频模块600。本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，龙芯处理器采用LS2K1000芯片，其内部只有一个DDR控制器，采用DDR3颗粒，最大工作频率为500MHz。龙芯处理器使用的DDR3颗粒数据宽度为64位，每一片内存颗粒容量为512MB，共四片颗粒总内存容量为2GMB。
龙芯处理器100包括：CAN控制单元110、MAC控制单元120和DVO控制单元130。CAN控制单元110通过CAN收发器111与COM-E连接器500相连接，用于基于CAN总线信号的转换与传输，MAC控制单元120通过PHY芯片121与COM-E连接器500相连接，DVO控制单元用于控制系统的显示信号的传输，以实现系统数据的显示功能，便于用户对监控数据实时监测。龙芯处理器分别通过信号输出模块、音频模块与COM-E连接器相连接。DVO控制单元130通过ADI转换芯片310与显示输出模块300相连接，龙芯处理器与存储模块相连接。该技术方案采用龙芯处理器与COM-E连接器相结合的技术，实现了军用计算机控制系统信号的直接传输与显示功能，简化了控制系统的结构，将系统的计算功能和外部输出功能进行联结集成，增强了其结构上的关联，提高了系统的兼容性，降低了系统故障的发生概率，进一步提高了控制系统的可靠性。
ADI转换芯片310包括HDMI转换芯片311和VGA转换芯片312。本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，HDMI转换芯片为ADV7513转换芯片，VGA转换芯片为ADV7125转换芯片。HDMI转换芯片将DVO信号转换为HDMI信号，该器件可以工作在-40~+100℃的环境中。VGA转换芯片将DVO信号转换为VGA信号，该器件可以工作在-40~+85℃的环境中，前述两路显示输出信号可以通过BIOS芯片或系统程序来配置。
显示输出模块300还与COM-E连接器500相连接。具体的，显示输出模块300包括HDMI显示信号输出单元320和VGA显示信号输出单元330。进一步的，DVO控制单元130通过HDMI转换芯片311与HDMI显示信号输出单元320相连接，DVO控制单元130还通过VGA转换芯片312与VGA显示信号输出单元330相连接。
信号输出模块200包括：UART输出单元210、PCIE输出单元220、USB输出单元230、I2C输出单元240和GPIO输出单元250。进一步的，本控制系统中USB输出单元输出4路USB2.0信号，其1路可以配置为OTG模式，本板支持USB唤醒功能，在硬件设计时，USB设备时钟源由板载时钟器件产生，供电是通过Standby域供电，保证在系统未启动时能正常工作。龙芯处理器有两个x4的PCIE接口，其中一个可以配置成4个x1接口独立使用，另一个x4接口可配置为2个x1接口独立使用，信号使用前两个信号。该控制系统将PCIE接口配置为6个x1接口，PCIE时钟是由处理器内部产生。6路PCIE x1信号及时钟通过COM-E连接器连接到载板上。该控制系统通过I2C输出单元连接外部EEPROM芯片，或者IO扩展芯片，增加主板在低速设备功能。UART输出单元将龙芯处理器的UART信号转换为标准RS232信号，通过COM-E连接器连接到载板上。
存储模块400包括：SATA硬盘410、DDR3存储器420、NAND Flash存储器430、BIOS芯片440和TF存储器450。本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，存储模块与龙芯处理器相连接，实现数据及系统文件的存储功能。NAND Flash存储器为MT29F128G存储器，BIOS芯片为SST26VF032B芯片。该技术方案的控制系统提供1路SATA接口，可以扩展外部SATA硬盘，并安装控制系统的系统程序文件，设计时龙芯处理器中SATA控制单元的时钟是由外部器件生成的100MHz时钟。进一步的，龙芯处理器内部集成1个NAND控制器，支持NAND Flash启动，控制系统板载了该器件，预留了此功能。具体的，NAND Flash存储器容量为128Gb，每页容量为8K，其工业级器件满足系统设计要求。
UART输出单元210与COM-E连接器500之间还连接有串口芯片211。本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，串口芯片为MAX3232ESE芯片。MAC控制单元120与COM-E连接器500之间还连接有PHY芯片121。本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，PHY芯片采用KSZ9031芯片来实现控制系统的网络通信功能，进而实现千兆网的输出，并且这款芯片是工业级，使得主板可以在不同的温度环境下连接网络。并且本板实现了通过网络唤醒系统功能。KSZ9031器件的供电是通过Standby域供电，独立于系统供电。CAN控制单元110与COM-E连接器500之间还连接有CAN收发器111。本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，CAN收发器为TJA1050芯片。
本发明实施例提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统中，龙芯处理器还连接有辅助功能模块700，其中，辅助功能模块包括：JTAG/EJTAG调试单元710、实时时钟单元720、高级配置与电源管理单元730和运行检测单元740。辅助功能模块用于实现控制系统的其他辅助功能，如接口调试、用户自定义高级配置、系统参数的设定、电源管理以及运行检测功能。
本发明实施例所提供的基于龙芯处理器的计算机控制系统，包括：龙芯处理器、信号输出模块、显示输出模块、存储模块、COM-E连接器和音频模块。龙芯处理器包括：CAN控制单元、MAC控制单元和DVO控制单元。龙芯处理器分别通过信号输出模块、音频模块与COM-E连接器相连接； DVO控制单元通过ADI转换芯片与显示输出模块相连接；龙芯处理器与存储模块相连接。ADI转换芯片包括HDMI转换芯片和VGA转换芯片。显示输出模块还与COM-E连接器相连接。信号输出模块包括：UART输出单元、PCIE输出单元、USB输出单元、I2C输出单元和GPIO输出单元。显示输出模块包括HDMI显示信号输出单元和VGA显示信号输出单元。存储模块包括：SATA硬盘、DDR3存储器、NAND Flash存储器、BIOS芯片和TF存储器。UART输出单元与COM-E连接器之间还连接有串口芯片，MAC控制单元与COM-E连接器之间还连接有PHY芯片，CAN控制单元与COM-E连接器之间还连接有CAN收发器。该技术方案通过采用龙芯处理器与COM-E连接器相结合的技术，实现了军用计算机控制系统信号的直接传输与显示功能，简化了控制系统的结构，将系统的计算功能和外部输出功能进行联结集成，增强了其结构上的关联，提高了系统的兼容性，降低了系统故障的发生概率，进一步提高了控制系统的可靠性，缓解了现有技术存在的设计结构复杂、可靠性低的技术问题。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于龙芯处理器的计算机控制系统，其特征在于，包括：龙芯处理器、信号输出模块、显示输出模块、存储模块、COM-E连接器和音频模块；
所述龙芯处理器包括：CAN控制单元、MAC控制单元和DVO控制单元；
所述龙芯处理器分别通过所述信号输出模块、音频模块与所述COM-E连接器相连接；所述DVO控制单元通过ADI转换芯片与所述显示输出模块相连接；所述龙芯处理器与所述存储模块相连接；
所述ADI转换芯片包括HDMI转换芯片和VGA转换芯片；
所述显示输出模块还与所述COM-E连接器相连接；
所述信号输出模块包括：UART输出单元、PCIE输出单元、USB输出单元、I2C输出单元和GPIO输出单元；
所述显示输出模块包括HDMI显示信号输出单元和VGA显示信号输出单元；
所述DVO控制单元通过HDMI转换芯片与所述HDMI显示信号输出单元相连接；所述DVO控制单元通过VGA转换芯片与所述VGA显示信号输出单元相连接；
所述存储模块包括：SATA硬盘、DDR3存储器、NAND Flash存储器、BIOS芯片和TF存储器；
所述UART输出单元与所述COM-E连接器之间还连接有串口芯片；
所述MAC控制单元与所述COM-E连接器之间还连接有PHY芯片；
所述CAN控制单元与所述COM-E连接器之间还连接有CAN收发器。
2.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述龙芯处理器还连接有辅助功能模块；
所述辅助功能模块包括：JTAG/EJTAG调试单元、实时时钟单元、高级配置与电源管理单元和运行检测单元。
3.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述龙芯处理器为LS2K1000芯片。
4.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述串口芯片为MAX3232ESE芯片。
5.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述PHY芯片为KSZ9031芯片。
6.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述NAND Flash存储器为MT29F128G存储器。
7.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述BIOS芯片为SST26VF032B芯片。
8.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述CAN收发器为TJA1050芯片。
9.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述HDMI转换芯片为ADV7513转换芯片。
10.根据权利要求1所述的计算机控制系统，其特征在于，所述VGA转换芯片为ADV7125转换芯片。
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