CN109471500A

CN109471500A - 一种基于龙芯2h处理器计算机主板

Info

Publication number: CN109471500A
Application number: CN201811138492.5A
Authority: CN
Inventors: 刘海玲
Original assignee: Tianjin Embedtec Co Ltd
Current assignee: Tianjin Embedtec Co Ltd
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2019-03-15

Abstract

一种基于龙芯2H处理器计算机主板，包括主板本体、龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路，选用国产的具备自有知识产权的龙芯2H处理器作为中央处理器，进行了主板的硬件接口设置；通过可编程逻辑器件扩展丰富的总线接口且对外接口电路，应用领域广；具有结构简单、国产化、嵌入式、多总线接口的优点。

Description

一种基于龙芯2H处理器计算机主板

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其是一种基于龙芯2H处理器计算机主板。

背景技术

现代社会信息安全已上升到国家战略安全的高度，在提升信息安全保障水平的形势下，国产软硬件都在顺应趋势大力发展。而目前的大部分军用计算机产品都采用国外CPU（Central Processing Unit / Processor——中央处理单元）芯片，而进口的各种芯片在底层会留有后门，芯片厂商可以远程控制并使用芯片的终端，从而获取相关军用数据，导致信息安全性无法保证。因此，对特定环境下主板安全性的要求越来越高，迫切需要计算机主板芯片的国产化率越高越好，尤其是核心芯片必须要实现国产化。龙芯2H，是中国具有完全自主知识产权的高集成度系统芯片，片内集成定点处理、浮点处理器、流媒体处理和图形图像处理功能，以及南桥、北桥等配套芯片组功能，可以满足安全适用于计算机、云终端、网络设备、消费类电子等领域的需求。

另外，军用设备应用比较特殊，经常需要特定的总线架构，以及专用的总线信号功能，以适应特定场合的功能需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于龙芯2H处理器计算机主板，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单、容易实现的国产化、嵌入式且多总线接口的计算机主板。

本发明的技术方案：一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于它包括主板本体、龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路，其中，所述龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路均集成安装在主板本体上；所述龙芯2H处理器与可编程逻辑器件之间通过LPC（Low Pin Count——少引脚数）总线相连接；所述可编程逻辑器件与对外接口电路间通过ISA（Industry Standard Architecture——工业标准体系结构）总线相连接；所述主板本体上设置有BIOS（Basic Input Output System——基本输入输出系统）芯片、mSATA（mini-SATA——迷你版本SATA接口，SATA，Serial Advanced TechnologyAttachment——串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口）接口、USB接口和连接龙芯2H处理器的UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter——通用异步收发传输器）接口；所述BIOS芯片和龙芯2H处理器之间通过SPI（SerialPeripheral Interface——串行外设接口）总线连接；所述内存与龙芯2H处理器通过DDR3SDRAM（Double-Data-Rate Three Synchronous Dynamic Random Access Memory——第三代双倍数据率同步动态随机存取存储器）通道相连。

所述BIOS芯片采用GD25Q16C，与龙芯2H处理器通过SPI总线相连。

所述可编程逻辑器件是深圳国微SMQ2V1000FG256芯片；所述对外接口电路是由CAN（Controller Area Network——控制器局域网）总线模块、RS485总线模块、AD（Analogto Digital——模拟量向数字量）采集模块、开关量输入输出模块、光电隔离模块、PWM（Pulse Width Modulation——脉冲宽度调制）采集模块和1553B总线模块构成；所述可编程逻辑器件的SMQ2V1000FG256芯片分别与对外接口电路的CAN总线模块、RS485总线模块、AD采集模块、开关量输入输出模块、光电隔离模块、PWM采集模块和1553B总线模连接。

所述对外接口电路是由4路CAN总线、 4路RS485总线、8路AD采集、8路继电器输出电路、16路光电隔离输入、4路PWM采集和1路双通道1553B总线构成，其连接为常规连接。

所述开关量输入输出模块是贵州航天2JL0.5-2/5继电器输入输出模块；所述电隔离输入选用北京瑞普光电GH281-4；所述4路RS485总线选用深圳国微的SM16C854作为串行控制器；所述4路CAN总线选用深圳国微的SMSJA1000CAN总线控制器；所述8路AD采集选用成都华微的HWD977AD采集芯片。

所述龙芯2H处理器上有LPC接口，该接口与可编程逻辑器件连接；通过可编程逻辑器件可将其转换为ISA总线，可扩展连接对外接口电路的4路CAN总线、 4路RS485总线、8路AD采集、8路继电器输出电路、16路光隔输入、4路PWM采集和1路双通道1553B总线。

所述内存至少为两组，且内存颗粒通道CH2分别与两组不同的内存相连接。

所述龙芯2H处理器与可编程逻辑器件之间直接焊接在主板本体上；所述的龙芯2H处理器通过两个不同内存通道CH1和通过LPC总线相连，通过可编程逻辑器件来编写特定总线时序。

所述主板本体上设置的与龙芯2H处理器相连接的mSATA接口可以支持两路硬盘接入。

所述主板本体上设置有6个USB接口，分别为USB0、USB1、USB2、USB3、USB4和USB5，其中USB0支持OTG功能。

所述与龙芯2H处理器相连接的UART接口是可以直接对外相连的接口，采用TTL（Transistor-Transistor Logic——晶体管-晶体管逻辑）电平信号模式，用于调试PMON（Prom Monitor——可编程只读存储器监控程序）。

本发明的工作方法为：基于本发明形成的计算机主板加电后龙芯2H处理器通过SPI总线的BIOS芯片读取需要加载的程序，正常开机后可以通过UART接口打印信息,板上支持mSATA接口，可以存储用户程序并支持硬盘启动。

本发明计算机主板龙芯2H处理器与可编程逻辑器件之间通过LPC总线相连接，而可编程逻辑器件与对外接口电路间通过ISA总线相连接。用户可以通过访问LPC地址空间完成指令输出，板载的可编程逻辑器件完成LPC总线与ISA总线互相转换功能, 实现ISA总线外设的控制功能。

本发明的优越性：国产化、嵌入式、多总线接口；选用国产的具备自有知识产权的龙芯2H处理器作为中央处理器，并针对该处理器进行了主板的硬件接口设置，从而保证系统运行的可靠性；龙芯2H处理器本身并不具备军用或工业用总线接口，因此本发明中龙芯2H处理器通过LPC与可编程逻辑器件相连，而后又通过可编程逻辑器件扩展丰富的总线接口且对外接口电路可实现全国化；另外，对于龙芯2H处理器包含的HT（HyperTransport——一种全新的具有可升级性的新型、高速、高性能的端到端集成电路互联总线技术）接口、DVI（Digital Visual Interface——数字视频接口)接口、VGA(Video Graphics Array——视频图像阵列）接口、GMAC（Gigabit Media Access Control——千兆媒体访问控制）接口和PCIe（Peripheral Component Interconnect express——一种高速串行计算机扩展总线标准）接口不予使用，这些功能接口关闭可节省功耗。

附图说明

图1为本发明所涉一种基于龙芯2H处理器计算机主板的结构示意图。

具体实施方式

实施例：一种基于龙芯2H处理器计算机主板，如图1所示，其特征在于它包括主板本体、龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路，其中，所述龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路均集成安装在主板本体上；所述龙芯2H处理器与可编程逻辑器件之间通过LPC总线相连接；所述可编程逻辑器件与对外接口电路间通过ISA总线相连接；所述主板本体上设置有BIOS芯片、mSATA接口、USB接口和连接龙芯2H处理器的UART接口；所述所述BIOS芯片和龙芯2H处理器之间通过SPI总线连接；所述内存与龙芯2H处理器通过DDR3 SDRAM通道相连。

所述BIOS芯片采用GD25Q16C，与龙芯2H处理器通过SPI总线相连。

所述可编程逻辑器件是深圳国微SMQ2V1000FG256芯片；所述对外接口电路是由CAN总线模块、RS485总线模块、AD采集模块、开关量输入输出模块、光电隔离模块、PWM采集模块和1553B总线模块构成；所述可编程逻辑器件的SMQ2V1000FG256芯片分别与对外接口电路的CAN总线模块、RS485总线模块、AD采集模块、开关量输入输出模块、光电隔离模块、PWM采集模块和1553B总线模连接。

所述与龙芯2H处理器相连接的UART接口是可以直接对外相连的接口，采用TTL电平信号模式，用于调试PMON。

以下结合实施例和附图对技术方案进行具体说明。

如图1所示，本发明的基于龙芯2H处理器的国产化、嵌入式、多总线接口的计算机主板，包括：主板本体、龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路，上述龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路设置在主板主体上，上述可编程逻辑器件采用深圳国微的SMQ2V1000FG256芯片，对外接口电路包括CAN总线、RS485、AD采集、开关量输入输出、PWM采集和1553B总线，龙芯2H处理器与可编程逻辑器件之间通过LPC总线相连接，而可编程逻辑器件SMQ2V1000FG256与对外接口电路间通过ISA总线相连接,实现CAN总线、RS485总线、AD采集、继电器输出、光隔输入、PWM采集和双通道1553B总线功能；与龙芯2H处理器相连的UART接口设置在主板本体上，设置在主板本体上的BIOS芯片采用GD25Q16C，与龙芯2H处理器通过SPI总线相连，内存与龙芯2H处理器通过DDR3通道相连接；主板本体上设置mSATA接口、USB接口。

龙芯2H处理器通过两个不同内存通道CH1、CH2与两组不同的内存相连接，内存颗粒直接焊接在主板本体上。图中SCB15H2G800AF为西安华芯半导体的2Gb内存颗粒，在主板本体上设置的内存颗粒为四个。

龙芯2H处理器与可编程逻辑器件之间通过LPC总线相连，通过可编程逻辑器件来编写特定总线时序。可编程逻辑器件采用深圳国微的SMQ2V1000FG256，内含100万门，满足多数总线时序逻辑要求。

可编程逻辑器件与对外接口电路间通过ISA总线相连接，LPC总线转换为ISA总线设计技术相对成熟，且目前ISA总线接口芯片国产化率较高。

与龙芯2H处理器相连接的mSATA接口，可以支持两路。通过mSATA接口可以直接将mSATA硬盘接入，从而完成相应的容量扩展。本实例中mSATA硬盘可选用台电极速系列MS550。

龙芯2H处理器提供六路USB接口，且USB0支持OTG功能。

与龙芯2H处理器相连接的UART接口为TTL电平接口，此串口作为调试串口使用。

龙芯2H处理器的LPC接口通过可编程逻辑器件转换为ISA总线，可扩展8路开关量输入输出、16路光隔输入、4路PWM采集、4路RS485、4路CAN和8路AD采集，且接口电路可实现全部国产化。开关量输入输出选用贵州航天的2JL0.5-2/5，光隔选用北京瑞普光电GH281-4，串行控制器选用深圳国微的SM16C854，CAN控制器选用深圳国微的SMSJA1000，AD采集芯片选用成都华微的HWD977。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于它包括主板本体、龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路，其中，所述龙芯2H处理器、内存、可编程逻辑器件和对外接口电路均集成安装在主板本体上；所述龙芯2H处理器与可编程逻辑器件之间通过LPC总线相连接；所述可编程逻辑器件与对外接口电路间通过ISA总线相连接；所述主板本体上设置有BIOS芯片、mSATA接口、USB接口和连接龙芯2H处理器的UART接口；所述BIOS芯片和龙芯2H处理器之间通过SPI总线连接；所述内存与龙芯2H处理器通过DDR3 SDRAM通道相连。

2.根据权利要求1所述一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于所述BIOS芯片采用GD25Q16C，与龙芯2H处理器通过SPI总线相连。

3.根据权利要求1所述一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于所述可编程逻辑器件是深圳国微SMQ2V1000FG256芯片；所述对外接口电路是由CAN总线模块、RS485总线模块、AD采集模块、开关量输入输出模块、光电隔离模块、PWM采集模块和1553B总线模块构成；所述可编程逻辑器件的SMQ2V1000FG256芯片分别与对外接口电路的CAN总线模块、RS485总线模块、AD采集模块、开关量输入输出模块、光电隔离模块、PWM采集模块和1553B总线模连接。

4.根据权利要求1所述一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于所述对外接口电路是由4路CAN总线、 4路RS485总线、8路AD采集、8路继电器输出电路、16路光电隔离输入、4路PWM采集和1路双通道1553B总线构成。

5.根据权利要求1所述一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于所述开关量输入输出模块是贵州航天2JL0.5-2/5继电器输入输出模块；所述电隔离输入选用北京瑞普光电GH281-4；所述4路RS485总线选用深圳国微的SM16C854作为串行控制器；所述4路CAN总线选用深圳国微的SMSJA1000CAN总线控制器；所述8路AD采集选用成都华微的HWD977AD采集芯片。

6.根据权利要求1所述一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于所述龙芯2H处理器上有LPC接口，该接口与可编程逻辑器件连接；通过可编程逻辑器件可将其转换为ISA总线，可扩展连接对外接口电路的4路CAN总线、 4路RS485总线、8路AD采集、8路继电器输出电路、16路光隔输入、4路PWM采集和1路双通道1553B总线；所述龙芯2H处理器与可编程逻辑器件之间直接焊接在主板本体上；所述的龙芯2H处理器通过两个不同内存通道CH1和通过LPC总线相连，通过可编程逻辑器件来编写特定总线时序。

7.根据权利要求1所述一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于所述内存至少为两组，且内存颗粒通道CH2分别与两组不同的内存相连接。

8.根据权利要求1所述一种基于龙芯2H处理器计算机主板，其特征在于所述主板本体上设置的与龙芯2H处理器相连接的mSATA接口可以支持两路硬盘接入；所述主板本体上设置有6个USB接口，分别为USB0、USB1、USB2、USB3、USB4和USB5，其中USB0支持OTG功能；所述与龙芯2H处理器相连接的UART接口是可以直接对外相连的接口，采用TTL电平信号模式，用于调试PMON。