CN108829632A - 一种板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块 - Google Patents

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陆晓洁
许军
李灏
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Abstract

一种板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块，包括核心处理模块以及与其相连的对外自定义扩展模块；核心处理模块包括电源系统、时钟系统、中央处理器以及设备管理器，中央处理器连接动态存储器并且具有LVDS数字显示接口和VGA模拟显示接口，LVDS数字显示接口和VGA模拟显示接口连接CPCI插座；设备管理器通过PHY、LPC、PCI总线与CPCI插座连接，设备管理器通过SMBUS总线连接内存SPD、通过SPI总线连接BIOS接口，并且分别通过RS232串口、USB、IDE及SATA接口连接对外自定义扩展模块。本发明通过板间堆叠在主处理器模块不变的情况下实现不同的处理功能，节约处理模块的设计成本。

Description

一种板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块
技术领域
本发明涉及一种嵌入式处理模块，具体涉及一种板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块。
背景技术
目前国内的嵌入式处理模块一般采用两种方式进行实现，其中的一种是采用标准模块，如ETX、PC104、COM-E等进行二次设计，在载板上实现扩展接口功能，另一种是直接选购标准的板卡。这两种方式均存在设计成本较高以及设计不灵活等问题。
发明目的
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块，在主处理器模块不变的情况下实现不同的处理功能，节约处理模块的设计成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括核心处理模块以及与其相连的对外自定义扩展模块；所述的核心处理模块包括电源系统、时钟系统、中央处理器以及设备管理器，所述的中央处理器连接动态存储器并且具有LVDS数字显示接口和VGA模拟显示接口，LVDS数字显示接口和VGA模拟显示接口连接CPCI插座；所述的设备管理器通过PHY、LPC、PCI总线与CPCI插座连接，设备管理器通过SMBUS总线连接内存SPD、通过SPI总线连接BIOS接口，并且分别通过RS232串口、USB、IDE及SATA接口连接对外自定义扩展模块；电源系统包括输入电源以及符合IMVP规范的智能开关电源，电源电压和输出电流随负载做动态调整，时钟系统提供所需时钟源的发生及管理功能。
本发明的核心处理模块在结构设计上采用了标准化的3U CPCI结构，其结构尺寸为160mm×100mm，前面板对外提供人机交互接口。
中央处理器采用Intel凌动双核D510微处理器，设备管理器为ICH8系统控制中心。中央处理器的处理速度为1.66GHz、峰值功耗为13W；设备管理器采用Intel 82801HM控制器。
所述的中央处理器与设备管理器通过高速串行DMI接口进行通信，通信速度为3.25Gbps。
所述的动态存储器采用板载颗粒方式，满足2GB DDR2-800MHz的计算机内存需求。
所述的对外自定义扩展模块通过RS232串口连接串口收发器、通过SATA接口连接SATA Nand Flash芯片、通过USB接口连接USB插座、通过PS2接口连接PS2键盘及鼠标。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：核心处理模块采用中央处理器与设备管理器组成的两芯片结构，与传统的三芯片架构相比，易于实现小型化设计，提高系统设计的可靠性，大大提高了设备的性价比。设备管理器分别通过RS232串口、USB、IDE及SATA接口连接对外自定义扩展模块，对外扩展的灵活度大大提高，在核心处理模块设计不变的情况下，根据用户的不同需求进行扩展模块的设计，大大降低了设计的难度，节约了设计的成本，降低了核心模块重复设计带来的风险。
附图说明
图1本发明处理模块的整体结构框图；
图2本发明的模块扩展示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，本发明可扩展嵌入式处理模块包括核心处理模块以及与其相连的对外自定义扩展模块，核心处理模块在结构设计上采用了标准化的3U CPCI结构，其结构尺寸为160mm×100mm，前面板对外提供了便捷的人机交互接口。由于3U结构的板面尺寸很小，为了保证Intel公司的X86架构的核心处理模块的可靠工作，需要将处理模块最小系统部分(如CPU、南桥、北桥以及内存等)放置在核心处理模块上。
中央处理器及设备管理器采用Intel凌动双核D510微处理器和ICH8系统控制中心，动态存储器设计采用了板载颗粒方式，实现了高可靠的2GB DDR2-800MHz计算机内存需求。电源系统的设计是保证系统性能最大化的关键，输入电源采用了+5V电压，处理器核心二次电源均采用了效率较高的符合IMVP规范的智能开关电源，电源电压和输出电流随处理器的负载进行动态调整，满足系统节电及功耗管理的要求。中央处理器完成包括操作系统指令及用户程序的运行，处理器速度为1.66GHz，峰值功耗为13W。该处理器集成了原三芯片架构的北桥功能，实现了LVDS数字显示接口和VGA模拟显示接口，可实现双路高清独立显示功能，集成第二代内存控制器，对外寻址能力最大为3.2GB，动态存储器通过高速串行DMI接口完成与系统控制器之间的通信，通信速度为3.25Gbps。
核心处理模块上实现了计算机系统的最小部分，为了实现丰富的外扩展功能，实现不同功能的扩展，满足不同的应用场合，在处理模块上通过高速接插件的方式提供了几种高速接口，可以根据不同用户的需求进行扩展模块的定制。对外扩展模块的设计进行了功能分类，在一条接插件上实现相对速度较慢的现有通用嵌入式计算机接口功能需求，如：PS2键盘鼠标接口、IDE硬盘接口功能等，RS232串行接口功能；另外一条接插件上实现了高速串行PCI-Express总线、SATA存储器接口、千兆以太网、USB2.0接口等。
本发明的LPC总线控制器完成系统对外基本功能的扩展及启动信息的采集功能，完成SuperIO的扩展及部分嵌入式计算机上电管理功能，时钟管理系统完成整个中央控制器、系统控制中心、DDR2控制器、PCI总线、PCI-E总线以及IDE、SATA、LPC总线、显示控制器等的时钟源发生与管理功能，支持硬盘、USB、网络启动，提供IDE/SATA接口，RS232串口等。本发明对外自定义扩展模块的结构尺寸以及与核心处理模块之间的连接高度都可以根据具体的需求进行定制化的设计。
通过开发不同的扩展模块与核心控制模块组成新的产品，本发明能够实现标准CompactPCI结构的3U单板计算机，满足开放式机箱和密封式机箱等的不同需求，同时核心控制模块也可以作为独立的产品满足基本单板计算机的需求。

Claims (6)

1.一种板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块，其特征在于：包括核心处理模块以及与其相连的对外自定义扩展模块；所述的核心处理模块包括电源系统、时钟系统、中央处理器以及设备管理器，所述的中央处理器连接动态存储器并且具有LVDS数字显示接口和VGA模拟显示接口，LVDS数字显示接口和VGA模拟显示接口连接CPCI插座；所述的设备管理器通过PHY、LPC、PCI总线与CPCI插座连接，设备管理器通过SMBUS总线连接内存SPD、通过SPI总线连接BIOS接口，并且分别通过RS232串口、USB、IDE及SATA接口连接对外自定义扩展模块；电源系统包括输入电源以及符合IMVP规范的智能开关电源，电源电压和输出电流随负载做动态调整，时钟系统提供所需时钟源的发生及管理功能。
2.根据权利要求1所述板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块，其特征在于：采用标准化的3U CPCI结构，结构尺寸为160mm×100mm，前面板对外提供人机交互接口。
3.根据权利要求1所述板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块，其特征在于：所述的中央处理器采用Intel凌动双核D510微处理器，设备管理器为ICH8系统控制中心。
4.根据权利要求3所述板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块，其特征在于：所述的中央处理器与设备管理器通过高速串行DMI接口进行通信，通信速度为3.25Gbps。
5.根据权利要求1所述板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块，其特征在于：所述的动态存储器采用板载颗粒方式，满足2GB DDR2-800MHz的计算机内存需求。
6.根据权利要求1所述板间堆叠的可扩展嵌入式处理模块，其特征在于：所述的对外自定义扩展模块通过RS232串口连接串口收发器、通过SATA接口连接SATA Nand Flash芯片、通过USB接口连接USB插座、通过PS2接口连接PS2键盘及鼠标。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202583964U (zh) * 2012-05-10 2012-12-05 中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所 一种兼容多总线的嵌入式军用计算机模块
CN104572535A (zh) * 2014-12-26 2015-04-29 中国电子科技集团公司第十五研究所 基于cpci-e总线的自主可控计算装置
CN107728712A (zh) * 2017-11-07 2018-02-23 湖北三江航天万峰科技发展有限公司 一种自主可控计算机主板

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