CN110275593A - 一种模块化信息处理系统及其散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化信息处理系统及其散热方法，该系统包括通信处理子系统和可信计算子系统，通信处理子系统和可信计算子系统通过Mini COMe总线板卡进行连接和数据交互，该散热方法利用散热子系统吸热端中的氟化物吸收发热元件的热量后汽化为蒸汽，并通过导热板内部的微型通道流动，并将热量传递到放热端的外壳上完成对氟化物的冷却，氟化物冷却后相变为液体，又回流到吸热端，完成一次周而复始的循环，最终将热耗排出到外部。本发明采用模块化设计和COMe总线架构，使产品在设计上变得更加灵活、可靠，成功地完成了语音信息、时统信息和导航等信息的处理，具有体积小巧、集成度高、安装使用方便、系统稳定等优点。

Description

一种模块化信息处理系统及其散热方法

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，尤其涉及一种模块化信息处理系统及其散热方法。

背景技术

在信息技术较为发达的今天，信息处理设备呈现出多样化发展趋势，并经历了手工处理、机械信息处理和计算机处理等多个发展时期。目前，已经有了电话、广播和电视的使用，其处理核心是现代计算机技术和通信技术的融合，这种融合不是简单的相加，计算机作为信息的处理核心，在信息存储、处理和传输有其它技术无可比拟的优势。但任何技术都不是完美的，由于应用场景和设计目标的不同，随着处理速度的提高，无论是通用计算机还是专用计算机都同样面临着如何提高速度、降低功耗、减小体积和提高散热能力等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种模块化信息处理系统及其散热方法，该系统包括通信处理子系统和可信计算子系统，所述通信处理子系统和可信计算子系统通过Mini COMe总线板卡进行连接和数据交互，具体的：

所述通信处理子系统包括链路管理与协议转换模块、通信参数加载模块、北斗定位模块、3G模块、有线模块、超短波通信模块、二层交换模块、数字语音处理模块、模拟语音处理模块、人机接口模块、视频输入模块和电源模块，其中，所述通信参数加载模块和数字语音处理模块双向连接链路管理与协议转换模块，所述北斗定位模块、3G模块、有线模块和超短波通信模块通过RS232接口与链路管理与协议转换模块连接，所述二层交换模块通过以太网连接链路管理与协议转换模块、超短波通信模块和Mini COMe总线板卡，所述模拟语音处理模块双向连接有线模块、数字语音处理模块、超短波通信模块和人机接口模块，所述人机接口模块还通过LVDS接口、DVI接口或USB接口与Mini COMe总线板卡连接，所述视频输入模块的输出端连接链路管理与协议转换模块的输入端，所述电源模块的输出端连接链路管理与协议转换模块的输入端和Mini COMe总线板卡。

所述可信计算子系统包括CPU、可信密码模块TCM、芯片组、Super I/O芯片、以太网控制器、时钟控制器、嵌入式控制器、DDR3 SDRAM、固态驱动器SSD和Flash BIOS存储器，其中，所述CPU双向连接芯片组、时钟控制器、DDR3 SDRAM和Mini COMe总线板卡，所述可信密码模块TCM、芯片组、Super I/O芯片、嵌入式控制器、Flash BIOS存储器和Mini COMe总线板卡通过LPC总线互相连接，所述芯片组与时钟控制器双向连接，所述以太网控制器和固态驱动器SSD均与Mini COMe总线板卡连接。

进一步的，所述人机接口模块包括送受话设备、命令输入设备和显示单元。

本发明的一种模块化信息处理系统的散热方法，包括散热子系统，所述散热子系统包括吸热端、导热板和放热端，所述吸热端通过导热板连接放热端，所述吸热端通过导热硅胶对通信处理子系统和/或可信计算子系统中的发热元件进行导热。

所述散热子系统内填充有氟化物，吸热端中的氟化物吸收所述发热元件的热量后汽化为蒸汽，并通过导热板内部的微型通道流动，并将热量传递到放热端的外壳上完成对氟化物的冷却，氟化物冷却后相变为液体，又回流到吸热端，完成一次周而复始的循环，最终将热耗排出到外部。

进一步的，所述放热端还包括散热板，所述散热板和外壳之间填充有导热橡胶。

进一步的，所述吸热端与发热元件之间通过沉头螺丝进行固定。

进一步的，所述发热元件包括可信计算子系统中的CPU和芯片组。

本发明的有益效果在于：系统采用模块化设计和COMe总线架构，成功地将通信技术和计算机技术相结合，使产品在设计上变得更加灵活、可靠。有效地解决了将计算机作为信息的处理核心时子模块定制难、难以安装、可靠性低、体积大、发热量大、主芯片容易烧坏以及如何提高信息处理速度、降低功耗、减小体积和提高散热能力等技术问题。基于模块化和COMe总线结构相结合的设计方法使信息处理模块的设计得以成功实现，成功地完成了语音信息、时统信息和导航等信息的处理。此外还具有体积小巧、集成度高、安装使用方便、系统稳定等特点。

附图说明

图1是本发明的模块化信息处理系统的结构框图；

图2是本发明的散热子系统的结构示意图；

图3是本发明的散热子系统的原理示意图；

附图标记：1-吸热端，2-导热板，3-放热端，4-发热元件，5-导热橡胶；11-沉头螺丝，31-散热板，32-外壳，61-氟化物蒸汽，62-氟化物液体。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种模块化信息处理系统，包括通信处理子系统和可信计算子系统，通信处理子系统和可信计算子系统通过Mini COMe总线板卡进行连接和数据交互。其中，通信处理子系统包括链路管理与协议转换模块、通信参数加载模块、北斗定位模块、3G模块、有线模块、超短波通信模块、二层交换模块、数字语音处理模块、模拟语音处理模块、人机接口模块、视频输入模块和电源模块，其中，通信参数加载模块和数字语音处理模块双向连接链路管理与协议转换模块，北斗定位模块、3G模块、有线模块和超短波通信模块通过RS232接口与链路管理与协议转换模块连接，二层交换模块通过以太网连接链路管理与协议转换模块、超短波通信模块和Mini COMe总线板卡，模拟语音处理模块双向连接有线模块、数字语音处理模块、超短波通信模块和人机接口模块，人机接口模块还通过LVDS接口、DVI接口或USB接口与Mini COMe总线板卡连接，视频输入模块的输出端连接链路管理与协议转换模块的输入端，电源模块的输出端连接链路管理与协议转换模块的输入端和Mini COMe总线板卡。此外，可信计算子系统包括CPU、可信密码模块TCM、芯片组、SuperI/O芯片、以太网控制器、时钟控制器、嵌入式控制器、DDR3 SDRAM、固态驱动器SSD和FlashBIOS存储器，其中，CPU双向连接芯片组、时钟控制器、DDR3 SDRAM和Mini COMe总线板卡，可信密码模块TCM、芯片组、Super I/O芯片、嵌入式控制器、Flash BIOS存储器和Mini COMe总线板卡通过LPC总线互相连接，芯片组与时钟控制器双向连接，以太网控制器和固态驱动器SSD均与Mini COMe总线板卡连接。具体的，人机接口模块包括送受话设备、命令输入设备和显示单元。

通信处理子系统主要对北斗信号、有线信号、超短波基带信号、语音信号和视频信号等信号进行处理，链路管理与协议转换模块，用于完成包括逻辑链路控制、媒体接入控制和通信协议转换与接口适配工作，其中逻辑链路控制主要负责多信道管理、分组转发和确认、差错控制和流量控制等，媒体接入控制负责控制和连接物理层，媒体接入机制主要有随机接入机制和固定分配接入机制，接口适配主要完成通信处理子系统和可信计算子系统物理层的接口扩展与转换。此外，可信计算子系统通过参数加载完成认证密钥、安全输入输出、封装存储、远程证明、地理信息系统导航和音视频处理等功能。

本实施例采用Mini COMe总线板卡作为通信处理子系统和可信计算子系统的硬件接口，可信计算子系统的以太网接口、PCIe接口、SATA接口、LVDS接口、DVI接口、USB接口和UART接口均通过COMe总线和通信处理子系统内部各子模块连接，用以完成与通信处理子系统的控制信息传输和数据信息交互。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，提供如下系统接口设计：

a)提供一个GBLAN接口，与二层交换模块连接，支持10/100/1000 Mbps高速数据接入，用于完成系统外部数据的连接；

b)提供一个SATA接口，板上预留连接器位置，用于连接硬盘；

c)提供8个USB接口，支持USB2.0协议，其中内部使用3个：内置USB键盘1个、内置USB触摸屏1个、内置USB摄像头1个，外部使用3个：扩展USB鼠标、USB键盘和数据接口各1个；

d)提供一个LVDS显示接口，支持18bit/24bit，用以连接显示器；

e)提供一个DVI显示接口，支持DVI-D，并预留显示接口，用于连接显示单元，以便于人机交互和管理；

f)提供一个PCIe接口，支持×4通道连接，2.5Gbps速率。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上，提供如下电源供电方案：

(1)直流输入

信息处理模块采用+12V电源供电，通信处理子系统由电源模块直接供电，可信计算子系统通过COMe连接器输入，可提供最大功率为11.6W。具体的，COMe连接器可采用TYCO:3-6318490-6型COMe连接器。

(2)电源控制

信息处理系统支持通过COMe连接器引脚A104～A109和B104～B109输入+12V电源。并通过PWRBTN#、PWRBTN#、PWR_OK、BATLOW#、VCC_RTC、VCC_5V_SBY、LVDS Panel PowerControl和SPI_POWER信号实现对电源的控制。

实施例4

本实施例在实施例1的基础上，提供如下BIOS设计方案：

BIOS采用基于UEFI标准的结构化设计，共分为Core层、Chipset层和OEM层，能够对主板上的CPU、内存、板载SSD、串口和显示接口等设备进行检测和初始化配置工作，UEFI系统的启动遵循UEFI平台初始化标准，并支持可信启动。

此外，可信计算子系统采用2MB～8MB Flash ROM，BIOS ROM通过LPC总线和芯片组连接。BIOS ROM分为两个部分，最高端存放非压缩的SEC和PEI驱动代码，最低端存放压缩过的DXE驱动、Boot loader、NVRAM和系统配置表等信息。

实施例5

本实施例在实施例1的基础上：

如图2和3所示，一种模块化信息处理系统的散热方法，包括散热子系统，散热子系统包括吸热端1、导热板2和放热端3，吸热端1通过导热板2连接放热端3，吸热端1通过导热硅胶对通信处理子系统和/或可信计算子系统中的发热元件4进行导热。其中，散热子系统内填充有氟化物，吸热端1中的氟化物吸收发热元件4的热量后汽化为蒸汽，并通过导热板2内部的微型通道流动，并将热量传递到放热端3的外壳32上完成对氟化物的冷却，氟化物冷却后相变为液体，又回流到吸热端1，完成一次周而复始的循环，最终将热耗排出到外部。

具体的，放热端3还包括散热板31，散热板31和外壳32之间填充有导热橡胶5，吸热端1与发热元件4之间通过沉头螺丝11进行固定，发热元件4包括可信计算子系统中的CPU和芯片组。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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，或者是本发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (6)

1.一种模块化信息处理系统，其特征在于，包括通信处理子系统和可信计算子系统，所述通信处理子系统和可信计算子系统通过Mini COMe总线板卡进行连接和数据交互；

所述通信处理子系统包括链路管理与协议转换模块、通信参数加载模块、北斗定位模块、3G模块、有线模块、超短波通信模块、二层交换模块、数字语音处理模块、模拟语音处理模块、人机接口模块、视频输入模块和电源模块，其中，所述通信参数加载模块和数字语音处理模块双向连接链路管理与协议转换模块，所述北斗定位模块、3G模块、有线模块和超短波通信模块通过RS232接口与链路管理与协议转换模块连接，所述二层交换模块通过以太网连接链路管理与协议转换模块、超短波通信模块和Mini COMe总线板卡，所述模拟语音处理模块双向连接有线模块、数字语音处理模块、超短波通信模块和人机接口模块，所述人机接口模块还通过LVDS接口、DVI接口或USB接口与Mini COMe总线板卡连接，所述视频输入模块的输出端连接链路管理与协议转换模块的输入端，所述电源模块的输出端连接链路管理与协议转换模块的输入端和Mini COMe总线板卡；

所述可信计算子系统包括CPU、可信密码模块TCM、芯片组、Super I/O芯片、以太网控制器、时钟控制器、嵌入式控制器、DDR3SDRAM、固态驱动器SSD和Flash BIOS存储器，其中，所述CPU双向连接芯片组、时钟控制器、DDR3SDRAM和Mini COMe总线板卡，所述可信密码模块TCM、芯片组、Super I/O芯片、嵌入式控制器、Flash BIOS存储器和Mini COMe总线板卡通过LPC总线互相连接，所述芯片组与时钟控制器双向连接，所述以太网控制器和固态驱动器SSD均与Mini COMe总线板卡连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化信息处理系统，其特征在于，所述人机接口模块包括送受话设备、命令输入设备和显示单元。

3.一种如权利要求1所述的模块化信息处理系统的散热方法，包括散热子系统，所述散热子系统包括吸热端、导热板和放热端，所述吸热端通过导热板连接放热端，所述吸热端通过导热硅胶对通信处理子系统和/或可信计算子系统中的发热元件进行导热；

所述散热子系统内填充有氟化物，吸热端中的氟化物吸收所述发热元件的热量后汽化为蒸汽，并通过导热板内部的微型通道流动，并将热量传递到放热端的外壳上完成对氟化物的冷却，氟化物冷却后相变为液体，又回流到吸热端，完成一次周而复始的循环，最终将热耗排出到外部。

4.根据权利要求3所述的一种模块化信息处理系统的散热方法，其特征在于，所述放热端还包括散热板，所述散热板和外壳之间填充有导热橡胶。

5.根据权利要求3所述的一种模块化信息处理系统的散热方法，其特征在于，所述吸热端与发热元件之间通过沉头螺丝进行固定。

6.根据权利要求3所述的一种模块化信息处理系统的散热方法，其特征在于，所述发热元件包括可信计算子系统中的CPU和芯片组。