CN109491458B - 高集成度工控主板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高集成度工控主板，包括中央数据处理器、平台管理控制模块、EC嵌入式控制器、PCIE/SRIO协议转化模块、PCI/PCIE协议转化模块、千兆网络处理芯片、板载硬盘、CRT显示器、PCIE分路器；所述中央数据处理器、平台管理控制模块之间通过DMI总线双向连接，所述中央数据处理器、PCIE/SRIO协议转化模块一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块、PCI/PCIE协议转化模块一端之间通过PCIE总线双向连接。本发明实现了和业界的众多标准的产品兼容，基本上满足了使用者多种的需求，降低了设计风险，缩短了研发周期；且提高了器件布局的密度，有利于控制板进一步缩小体积。

Description

高集成度工控主板
技术领域
本发明涉及一种高集成度工控主板，属于数字信号处理系统技术领域。
背景技术
工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称，它具有重要的计算机属性和特征，工业计算机里面的主要部件就是高集成度工控主板。工控主板的接口丰富，种类繁多。一款工业主板分为两个部分，一是高速核心板部分，二是外围接口扩展部分。但是要开发一种高集成度工控主板，因为牵涉到核心板的设计，需要的研发周期非常长，风险非常高。
发明内容
本发明目的是提供一种高集成度工控主板，该高集成度工控主板克服了现有主板功能单一、接口有限的缺陷，实现了多功能、多接口、可扩展，方便扩展产品的功能，实现了和业界的众多标准的产品兼容，具有丰富的工业标准接口；且提高了器件布局的密度，有利于控制板进一步缩小体积。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高集成度工控主板，包括电路板、安装于电路板上的中央数据处理器、平台管理控制模块、EC嵌入式控制器、PCIE/SRIO协议转化模块、PCI/PCIE协议转化模块、千兆网络处理芯片、板载硬盘、CRT显示器、PCIE分路器、与中央数据处理器双向连接的板载内存和DDI内存扩展接口器，所述中央数据处理器用于数据处理，所述平台管理控制模块用于控制外围部件的输入输出操作，所述EC嵌入式控制器负责控制主板上的电源和开关机时序，所述PCIE/SRIO协议转化模块用于PCIE协议数据与SRIO协议数据转换，所述PCI/PCIE协议转化模块用于PCI协议数据与PCIE协议数据转换，所述千兆网络处理芯片用于提高数据传输带宽和网速，所述板载内存用于存储CPU处理过程中的中间数据，所述DDI内存扩展接口器用于接插内存条从而扩展内存容量；
所述中央数据处理器、平台管理控制模块之间通过DMI总线双向连接，所述中央数据处理器、PCIE/SRIO协议转化模块一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块、PCI/ PCIE协议转化模块一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块、千兆网络处理芯片一端之间通过PCIE总线双向连接，所述EC嵌入式控制器、平台管理控制模块之间通过LPC总线双向连接，所述板载硬盘连接到平台管理控制模块；
所述中央数据处理器连接有第五VPX连接器，所述PCIE/SRIO协议转化模块一端通过SRIO总线连接到第一VPX连接器，一SPI闪存通过SPI总线与平台管理控制模块双向连接，此SPI闪存用于存储初始化外围部件的BIOS指令，所述千兆网络处理芯片另一端连接有RJ45插座和第四VPX连接器，所述PCI/PCIE协议转化模块另一端连接有PMC连接器；
所述CRT显示器与平台管理控制模块之间设置有一切换开关，所述PCIE分路器的总端口与中央数据处理器通过PCIE总线双向连接，所述PCIE分路器的第一分端口和第二分端口均通过PCIE总线连接到第二VPX连接器，所述PCIE分路器的第三分端口通过PCIE总线与一XMC连接器双向连接，所述平台管理控制模块通过HDA协议总线连接到第六VPX连接器；
所述电路板进一步包括铝载板、上铜箔图案层和下铜箔图案层，所述铝载板和上铜箔图案层之间具有上绝缘胶粘层，所述铝载板和下铜箔图案层之间具有下绝缘胶粘层，所述铝载板开有若干个竖直通孔，此竖直通孔内设置有一导电柱，此导电柱与竖直通孔之间具有绝缘填充层，所述导电柱的上端与上铜箔图案层电导通，所述导电柱的下端与下铜箔图案层电导通；
一SATA接口器连接到所述平台管理控制模块，此SATA接口器用于连接扩展的硬盘；所述EC嵌入式控制器还连接有一硬件检测模块，此硬件检测模块用于监控各个部件的电压和温度参数。
上述技术方案中进一步改进的方案如下：
1. 上述方案中，一前置USB接头一端连接到所述平台管理控制模块，此前置USB接头的另一端连接有USB插口。
2. 上述方案中，一第四VPX连接器连接到所述千兆网络处理芯片。
3. 上述方案中，一EC闪存连接到所述EC嵌入式控制器，此EC闪存用于存储EC的固件且负责上电的信息时序管理。
4. 上述方案中，一键盘和鼠标接口连接到所述EC嵌入式控制器。
5. 上述方案中，所述PCIE/SRIO协议转化模块的数目为2个，此2个PCIE/SRIO协议转化模块均连接到第一VPX连接器。
6. 上述方案中，所述竖直通孔与铝载板的夹角为90°。
7. 上述方案中，所述铝载板的厚度为800~4000微米。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1. 本发明高集成度工控主板，其克服了现有主板功能单一、接口有限的缺陷，实现了多功能、多接口，方便扩展产品的功能，实现了和业界的众多标准的产品兼容，具有丰富的工业标准接口，基本上满足了使用者多种的需求，降低了设计风险，缩短了研发周期。
2. 本发明双面铜箔基板结构，其电路板进一步包括铝载板、上铜箔图案层和下铜箔图案层，所述铝载板和上铜箔图案层之间具有上绝缘胶粘层，所述铝载板和下铜箔图案层之间具有下绝缘胶粘层，有利于增加散热面积，铝载板有利于将来自铜箔层器件的热量快速传递，从而有利于提高器件的使用寿命，提高了产品的可靠性，其次，其铝载板开有若干个竖直通孔，此竖直通孔内设置有一导电柱，此导电柱与竖直通孔之间具有绝缘填充层，所述导电柱的上端与上铜箔图案层电导通，所述导电柱的下端与下铜箔图案层电导通，提高了器件布局的密度，有利于控制板进一步缩小体积。
附图说明
附图1为本发明高集成度工控主板结构示意图；
附图2为附图1的主板局部结构示意图；
附图3为本发明高集成度工控主板中电路板结构示意图。
以上附图中：1、中央数据处理器；2、平台管理控制模块；3、EC嵌入式控制器；4、PCIE/SRIO协议转化模块；5、PCI/PCIE协议转化模块；6、千兆网络处理芯片；7、板载硬盘；8、板载内存；9、DDI内存扩展接口器；101、第一VPX连接器；102、第二VPX连接器；104、第四VPX连接器；105、第五VPX连接器；106、第六VPX连接器；11、SPI闪存；12、RJ45插座；13、PMC连接器；14、SATA接口器；15、前置USB接头；16、USB插口；17、EC闪存；18、键盘和鼠标接口；19、CRT显示器；20、PCIE分路器；22、XMC连接器；23、HDA协议总线；24、硬件检测模块；30、电路板；31、铝载板；32、上铜箔图案层；33、上绝缘胶粘层；34、竖直通孔；35、下铜箔图案层；36、下绝缘胶粘层；37、导电柱；38、绝缘填充层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：一种高集成度工控主板，包括电路板30、安装于电路板30上的中央数据处理器1、平台管理控制模块2、EC嵌入式控制器3、PCIE/SRIO协议转化模块4、PCI/PCIE协议转化模块5、千兆网络处理芯片6、板载硬盘7、CRT显示器19、PCIE分路器20、与中央数据处理器1双向连接的板载内存8和DDI内存扩展接口器9，所述中央数据处理器1用于数据处理，所述平台管理控制模块2用于控制外围部件的输入输出操作，所述EC嵌入式控制器3负责控制主板上的电源和开关机时序，所述PCIE/SRIO协议转化模块4用于PCIE协议数据与SRIO协议数据转换，所述PCI/PCIE协议转化模块5用于PCI协议数据与PCIE协议数据转换，所述千兆网络处理芯片6用于提高数据传输带宽和网速，所述板载内存8用于存储CPU处理过程中的中间数据，所述DDI内存扩展接口器9用于接插内存条从而扩展内存容量；
所述中央数据处理器1、平台管理控制模块2之间通过DMI总线双向连接，所述中央数据处理器1、PCIE/SRIO协议转化模块4一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块2、PCI/ PCIE协议转化模块5一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块2、千兆网络处理芯片6一端之间通过PCIE总线双向连接，所述EC嵌入式控制器3、平台管理控制模块2之间通过LPC总线双向连接，所述板载硬盘7连接到平台管理控制模块2；
所述中央数据处理器1连接有第五VPX连接器105，所述PCIE/SRIO协议转化模块4另一端通过SRIO总线连接到第一VPX连接器101，一SPI闪存11通过SPI总线与平台管理控制模块2双向连接，此SPI闪存11用于存储初始化外围部件的BIOS指令，所述千兆网络处理芯片6另一端连接有RJ45插座12和第四VPX连接器104，所述PCI/PCIE协议转化模块5另一端连接有PMC连接器13；
所述CRT显示器19与平台管理控制模块2之间设置有一切换开关，所述PCIE分路器20的总端口与中央数据处理器1通过PCIE总线双向连接，所述PCIE分路器20的第一分端口和第二分端口均通过PCIE总线连接到第二VPX连接器102，所述PCIE分路器20的第三分端口通过PCIE总线与一XMC连接器22双向连接，所述平台管理控制模块2通过HDA协议总线23连接到第六VPX连接器106；
所述电路板30进一步包括铝载板31、上铜箔图案层32和下铜箔图案层35，所述铝载板31和上铜箔图案层32之间具有上绝缘胶粘层33，所述铝载板31和下铜箔图案层35之间具有下绝缘胶粘层36，所述铝载板31开有若干个竖直通孔34，此竖直通孔34内设置有一导电柱37，此导电柱37与竖直通孔34之间具有绝缘填充层38，所述导电柱37的上端与上铜箔图案层32电导通，所述导电柱37的下端与下铜箔图案层35电导通；
一SATA接口器14连接到所述平台管理控制模块2，此SATA接口器14用于连接扩展的硬盘；所述EC嵌入式控制器3还连接有一硬件检测模块24，此硬件检测模块24用于监控各个部件的电压和温度参数。
一SATA接口器14连接到所述平台管理控制模块2，此SATA接口器14用于连接扩展的硬盘。
一前置USB接头15一端连接到所述平台管理控制模块2，此前置USB接头15的另一端连接有USB插口16。
一第四VPX连接器104连接到所述千兆网络处理芯片6。
上述EC嵌入式控制器3还连接有一硬件检测模块24，此硬件检测模块24用于监控各个部件的电压和温度参数。
实施例2：一种高集成度工控主板，包括电路板30、安装于电路板30上的中央数据处理器1、平台管理控制模块2、EC嵌入式控制器3、PCIE/SRIO协议转化模块4、PCI/PCIE协议转化模块5、千兆网络处理芯片6、板载硬盘7、CRT显示器19、PCIE分路器20、与中央数据处理器1双向连接的板载内存8和DDI内存扩展接口器9，所述中央数据处理器1用于数据处理，所述平台管理控制模块2用于控制外围部件的输入输出操作，所述EC嵌入式控制器3负责控制主板上的电源和开关机时序，所述PCIE/SRIO协议转化模块4用于PCIE协议数据与SRIO协议数据转换，所述PCI/PCIE协议转化模块5用于PCI协议数据与PCIE协议数据转换，所述千兆网络处理芯片6用于提高数据传输带宽和网速，所述板载内存8用于存储CPU处理过程中的中间数据，所述DDI内存扩展接口器9用于接插内存条从而扩展内存容量；
所述中央数据处理器1、平台管理控制模块2之间通过DMI总线双向连接，所述中央数据处理器1、PCIE/SRIO协议转化模块4一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块2、PCI/ PCIE协议转化模块5一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块2、千兆网络处理芯片6一端之间通过PCIE总线双向连接，所述EC嵌入式控制器3、平台管理控制模块2之间通过LPC总线双向连接，所述板载硬盘7连接到平台管理控制模块2；
所述中央数据处理器1连接有第五VPX连接器105，所述PCIE/SRIO协议转化模块4另一端通过SRIO总线连接到第一VPX连接器101，一SPI闪存11通过SPI总线与平台管理控制模块2双向连接，此SPI闪存11用于存储初始化外围部件的BIOS指令，所述千兆网络处理芯片6另一端连接有RJ45插座12和第四VPX连接器104，所述PCI/PCIE协议转化模块5另一端连接有PMC连接器13；
所述CRT显示器19与平台管理控制模块2之间设置有一切换开关，所述PCIE分路器20的总端口与中央数据处理器1通过PCIE总线双向连接，所述PCIE分路器20的第一分端口和第二分端口均通过PCIE总线连接到第二VPX连接器102，所述PCIE分路器20的第三分端口通过PCIE总线与一XMC连接器22双向连接，所述平台管理控制模块2通过HDA协议总线23连接到第六VPX连接器106；
所述电路板30进一步包括铝载板31、上铜箔图案层32和下铜箔图案层35，所述铝载板31和上铜箔图案层32之间具有上绝缘胶粘层33，所述铝载板31和下铜箔图案层35之间具有下绝缘胶粘层36，所述铝载板31开有若干个竖直通孔34，此竖直通孔34内设置有一导电柱37，此导电柱37与竖直通孔34之间具有绝缘填充层38，所述导电柱37的上端与上铜箔图案层32电导通，所述导电柱37的下端与下铜箔图案层35电导通；
一SATA接口器14连接到所述平台管理控制模块2，此SATA接口器14用于连接扩展的硬盘；所述EC嵌入式控制器3还连接有一硬件检测模块24，此硬件检测模块24用于监控各个部件的电压和温度参数。
一第四VPX连接器104连接到所述千兆网络处理芯片6。
一EC闪存17连接到所述EC嵌入式控制器3，此EC闪存17用于存储EC的固件且负责上电的信息时序管理。
一键盘和鼠标接口18连接到所述EC嵌入式控制器3。
上述PCIE/SRIO协议转化模块4的数目为2个，此2个PCIE/SRIO协议转化模块4均连接到第一VPX连接器101。
采用上述高集成度工控主板时，其克服了现有主板功能单一、接口有限的缺陷，实现了多功能、多接口，方便扩展产品的功能，实现了和业界的众多标准的产品兼容，具有丰富的工业标准接口，基本上满足了使用者多种的需求，降低了设计风险，缩短了研发周期；其次，其电路板进一步包括铝载板、上铜箔图案层和下铜箔图案层，所述铝载板和上铜箔图案层之间具有上绝缘胶粘层，所述铝载板和下铜箔图案层之间具有下绝缘胶粘层，有利于增加散热面积，铝载板有利于将来自铜箔层器件的热量快速传递，从而有利于提高器件的使用寿命，提高了产品的可靠性，其次，其铝载板开有若干个竖直通孔，此竖直通孔内设置有一导电柱，此导电柱与竖直通孔之间具有绝缘填充层，所述导电柱的上端与上铜箔图案层电导通，所述导电柱的下端与下铜箔图案层电导通，提高了器件布局的密度，有利于控制板进一步缩小体积。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高集成度工控主板，其特征在于：包括电路板（30）、安装于电路板（30）上的中央数据处理器（1）、平台管理控制模块（2）、EC嵌入式控制器（3）、PCIE/SRIO协议转化模块（4）、PCI/PCIE协议转化模块（5）、千兆网络处理芯片（6）、板载硬盘（7）、CRT显示器（19）、PCIE分路器（20）、与中央数据处理器（1）双向连接的板载内存（8）和DDI内存扩展接口器（9），所述中央数据处理器（1）用于数据处理，所述平台管理控制模块（2）用于控制外围部件的输入输出操作，所述EC嵌入式控制器（3）负责控制主板上的电源和开关机时序，所述PCIE/SRIO协议转化模块（4）用于PCIE协议数据与SRIO协议数据转换，所述PCI/PCIE协议转化模块（5）用于PCI协议数据与PCIE协议数据转换，所述千兆网络处理芯片（6）用于提高数据传输带宽和网速，所述板载内存（8）用于存储CPU处理过程中的中间数据，所述DDI内存扩展接口器（9）用于接插内存条从而扩展内存容量；
所述中央数据处理器（1）、平台管理控制模块（2）之间通过DMI总线双向连接，所述中央数据处理器（1）、PCIE/SRIO协议转化模块（4）一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块（2）、PCI/ PCIE协议转化模块（5）一端之间通过PCIE总线双向连接，所述平台管理控制模块（2）、千兆网络处理芯片（6）一端之间通过PCIE总线双向连接，所述EC嵌入式控制器（3）、平台管理控制模块（2）之间通过LPC总线双向连接，所述板载硬盘（7）连接到平台管理控制模块（2）；
所述中央数据处理器（1）连接有第五VPX连接器（105），所述PCIE/SRIO协议转化模块（4）另一端通过SRIO总线连接到第一VPX连接器（101），一SPI闪存（11）通过SPI总线与平台管理控制模块（2）双向连接，此SPI闪存（11）用于存储初始化外围部件的BIOS指令，所述千兆网络处理芯片（6）另一端连接有RJ45插座（12）和第四VPX连接器（104），所述PCI/PCIE协议转化模块（5）另一端连接有PMC连接器（13）；
所述CRT显示器（19）与平台管理控制模块（2）之间设置有一切换开关，所述PCIE分路器（20）的总端口与中央数据处理器（1）通过PCIE总线双向连接，所述PCIE分路器（20）的第一分端口和第二分端口均通过PCIE总线连接到第二VPX连接器（102），所述PCIE分路器（20）的第三分端口通过PCIE总线与一XMC连接器（22）双向连接，所述平台管理控制模块（2）通过HDA协议总线（23）连接到第六VPX连接器（106）；
所述电路板（30）进一步包括铝载板（31）、上铜箔图案层（32）和下铜箔图案层（35），所述铝载板（31）和上铜箔图案层（32）之间具有上绝缘胶粘层（33），所述铝载板（31）和下铜箔图案层（35）之间具有下绝缘胶粘层（36），
所述铝载板（31）开有若干个竖直通孔（34），此竖直通孔（34）内设置有一导电柱（37），此导电柱（37）与竖直通孔（34）之间具有绝缘填充层（38），所述导电柱（37）的上端与上铜箔图案层（32）电导通，所述导电柱（37）的下端与下铜箔图案层（35）电导通；
一SATA接口器（14）连接到所述平台管理控制模块（2），此SATA接口器（14）用于连接扩展的硬盘；所述EC嵌入式控制器（3）还连接有一硬件检测模块（24），此硬件检测模块（24）用于监控各个部件的电压和温度参数。
2.根据权利要求1所述的高集成度工控主板，其特征在于：一前置USB接头（15）一端连接到所述平台管理控制模块（2），此前置USB接头（15）的另一端连接有USB插口（16）。
3.根据权利要求1所述的高集成度工控主板，其特征在于：一EC闪存（17）连接到所述EC嵌入式控制器（3），此EC闪存（17）用于存储EC的固件且负责上电的信息时序管理。
4.根据权利要求1所述的高集成度工控主板，其特征在于：一键盘和鼠标接口（18）连接到所述EC嵌入式控制器（3）。
5.根据权利要求1所述的高集成度工控主板，其特征在于：所述PCIE/SRIO协议转化模块（4）的数目为2个，此2个PCIE/SRIO协议转化模块（4）均连接到第一VPX连接器（101）。
6.根据权利要求1所述的高集成度工控主板，其特征在于：所述竖直通孔（34）与铝载板（31）的夹角为90°。
7.根据权利要求1所述的高集成度工控主板，其特征在于：所述铝载板（31）的厚度为800~4000微米。
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