CN112732037A - 一种基于cpci-e、s.0和以太网混合的工控机 - Google Patents
一种基于cpci-e、s.0和以太网混合的工控机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112732037A CN112732037A CN202110044719.5A CN202110044719A CN112732037A CN 112732037 A CN112732037 A CN 112732037A CN 202110044719 A CN202110044719 A CN 202110044719A CN 112732037 A CN112732037 A CN 112732037A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cpci
- card
- ethernet
- personal computer
- industrial personal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 102100029368 Cytochrome P450 2C18 Human genes 0.000 claims abstract 11
- 101000919360 Homo sapiens Cytochrome P450 2C18 Proteins 0.000 claims abstract 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 claims 1
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 24
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/18—Packaging or power distribution
- G06F1/181—Enclosures
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/18—Packaging or power distribution
- G06F1/183—Internal mounting support structures, e.g. for printed circuit boards, internal connecting means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/16—Constructional details or arrangements
- G06F1/20—Cooling means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
- G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
- G06F13/40—Bus structure
- G06F13/4004—Coupling between buses
- G06F13/4022—Coupling between buses using switching circuits, e.g. switching matrix, connection or expansion network
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2213/00—Indexing scheme relating to interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
- G06F2213/0024—Peripheral component interconnect [PCI]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2213/00—Indexing scheme relating to interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
- G06F2213/0026—PCI express
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Multi Processors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于CPCI‑E、S.0和以太网混合的工控机。工控机兼容标准的CPCI、CPCI‑E和S.0总线，所述工控机包括背板、板卡，所述背板上设有插槽和以太网总线，所述板卡安插在对应的插槽上，所述插槽均带有以太网口，所述以太网口均接入以太网总线，所述以太网总线通过交换卡互联；所述板卡包括CPU卡、交换卡和扩展卡，所述CPU卡为S.0规格，对外提供背板所需的CPCI‑E和CPCI总线，所述CPCI‑E和CPCI总线接入所述插槽；所述CPU卡和所述扩展卡通过CPCI‑E、CPCI或以太网总线通信连接。本发明具有开发难度小，开发周期短，开发成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种工控机，具体涉及一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机。
背景技术
当前现有的工控机方案有欧卡结构的CPCI-E、CPCI、VPX方案和基于传统BOX结构的工控机的方案。
基于CPCI、CPCI-E和VPX总线的工控机存在专业性高，硬件及软件开发难度大，价格昂贵的缺点。基于该方式的工控机仅支持相应总线的板卡，但是这几种总线开发专业性很高，软件开发难度很大，而且还需要编写专门的驱动程序。如此而来会造成开发周期很长，因此该类板卡自然价格昂贵。另外如果需要在成型后的板卡上做更改或扩展其他功能，又需要很长的开发时间和开发成本。
基于传统BOX结构的工控机存在抗振设计难度大，不利于散热，结构空间占用大等弊端。该结构常规适用于功能较为简单的领域，若需要集成诸多功能则只能采用平铺叠放的结构方式，由于热空气向上的原理，该方式并不利于散热，若需要将一层层热导出，则需要大量的侧面导热设计或风扇强制散热，如此而来结构设计难度非常大。各种结构横竖交叉，若设备使用环境有抗振要求，则解决各板卡间的抗振性又是一浩大的设计工程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何缩短工控机开发板卡的开发周期和开发成本。本发明提供了解决上述问题的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，工控机兼容标准的CPCI、CPCI-E和S.0总线，所述工控机包括背板、板卡，
所述背板上设有插槽和以太网总线，所述板卡安插在对应的插槽上，所述插槽均带有以太网口，所述以太网口均接入以太网总线，所述以太网总线通过交换卡互联；
所述板卡包括CPU卡、交换卡和扩展卡，所述CPU卡为S.0规格，对外提供背板所需的CPCI-E和CPCI总线，所述CPCI-E和CPCI总线接入所述插槽；所述扩展卡可选支持CPCI总线，或者CPCI-E总线，或者以太网总线，或者CPCI+以太网总线，或者CPCI-E+以太网总线，
所述CPU卡和所述扩展卡通过CPCI-E、CPCI或以太网总线通信连接。
该方案中：所述工控机设有CPCI、CPCI-E和S.0总线，除此之外插槽设有以太网口，以太网口接入以太网总线与交换卡连接，进而可以通过以太网进行通信，以此可以使用基于以太网开发的板卡。
由于基于以太网的板卡开发技术非常成熟，有现成的驱动和硬件平台，通信软件支持标准的TCP/IP协议，具有开发难度小，开发周期短，开发成本低的优点，以此也能够降低工控机开发的成本与周期；
具有对于本工控机，由于还兼容了CPCI、CPCI-E和S.0，能够做到同时使用基于CPCI-E/CPCI开发的成品卡、S.0规格的CPU卡和基于以太网单独开发的扩展板卡、CPU卡，更具有灵活性；
优选的，所述板卡各自设有CPU完成各自的功能处理，由CPU卡实现所有功能的组合和统一的维护管理界面。
该方案中：由于所有板卡均设有CPU完成各自的功能处理，所述CPU卡仅需对各个板卡处理过后的数据进行集成处理，能够分担CPU卡的运算量，通过这种方式可以降低对CPU卡性能的需求。
更进一步优选的，所述板卡均采用以太网连接时，所述CPU卡选用MCU卡。
该方案中：由于本领域常用设备为兼容标准的CPCI、CPCI-E和S.0总线的工控机，由于能够适配所述总线的CPU卡的电路板复杂程度很高，如x86 CPU，所述CPU价格高昂，价格过万；而所述板卡均采用以太网连接时，由于以太网具有兼容性高的优点，能够用于大多数CPU的通信连接，在所有板卡均设有CPU完成各自的功能处理的情况下，所述CPU卡所需运算能力要求降低，能够选用电路板结构较为简单的CPU，甚至是MCU卡，价格低廉，同时此时，所有板卡上的CPU也均可选用MCU。
优选的，所述板卡还包括GPU卡、存储卡，所述GPU卡安插在对应卡槽上接入CPCI-E总线，所述存储卡安插在对应卡槽上通过SATA总线与CPU卡连接。
该方案中：为了增加CPU的运算能力和存储能力，增加GPU卡和存储卡，所述GPU卡接入CPCI-E总线与CPU卡连接，所述存储卡通过SATA总线与CPU卡连接。
优选的，所述插槽采用欧卡结构形式，插槽方向为竖立。
该方案中：欧卡结构形式，布局紧凑，抗振性能好，均为竖立板卡，具有良好的散热性能。
优选的，包括机箱，所述机箱选用3U CPCI机箱，所有板卡物理尺寸和插拔方式遵循3U CPCI板卡标准。
该方案中：3U CPCI机箱作为常用的一种机箱，具有欧卡连接形式，同时改善了散热条件，提高了抗振动冲击能力，符合电磁兼容性要求。
优选的，所述机箱底部或顶部设有风扇。
该方案中：为了能更好的的增加板卡的散热效果，在机箱底部或顶部增加风扇，使其进行风冷，结合竖立设置的板卡，散热效果更好。
优选的，包括电源，所述电源采用热插拔冗余电源。
该方案中：整个主机系统采用电源卡1和电源卡2两个电源供电，电源卡1和电源卡2是冗余关系，任何一个电源卡失效，系统可正常工作；除此之外，为了防止插拔电源时导致主机或周边设备烧毁，选用热插拔形式。
优选的，所述交换卡选用千兆以太网交换卡。
该方案中：考虑到运行带宽和扩展卡的数量问题，选用千兆以太网交换卡，当以太网口数量不够时必要时可以增设一块扣板形式子卡。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、扩展槽位可以通过以太网连接到主控卡，由于基于以太网的板卡开发非常成熟，有现成的驱动和硬件平台，通信软件支持标准的TCP/IP协议，开发难度小，开发周期短，开发成本低；
2、本发明主控卡和存储卡可采用基于CPCI-E/S.0的成品卡，也可以基于以太网单独开发，仍然具有开发难度小，周期短成本低的特点；
3、发明采用欧卡结构形式，布局紧凑，抗振性能好，均为竖立板卡，具有良好的散热性能。在有必要时可适当增加风扇，只需要很小的功率就能达到非常好的散热效果；
4、若所有板卡均采用以太网方式，本发明可以采用成本低廉的各部分独立控制的方式，降低CPU卡的运算需求，选用价格低廉的CPU卡或MCU卡。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明实施例1板卡接入总线示意图；
图3为本发明实施例2板卡接入总线示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，选用3U CPCI机箱，包括背板、板卡、电源：
所述板卡包括CPU卡、GPU卡、存储卡、交换卡和扩展卡，所述板卡物理尺寸和插拔方式遵循3U CPCI板卡标准，采用欧卡结构形式，插槽方向为竖立。所述CPU卡为S.0规格，对外提供背板所需的CPCI-E和CPCI总线；
所述背板上设有插槽，其中CPU卡槽、GPU卡槽、扩展卡槽接入CPCI和CPCI-E总线，存储卡槽与CPU卡槽接入SATA总线，所述板卡安插在对应插槽；
除此之外，所述插槽均带有以太网口，所述以太网口通过背板上的以太网线连接交换卡。
所诉电源采用热插拔冗余电源，其中电源卡1和电源卡2是冗余关系，任何一个电源卡失效，系统可正常工作。
由于背板在所有插槽都布设有以太网总线，所以实施例1所有功能卡都能通过插入插槽的方式接入以太网，如图2所示。其中交换卡作为数据交换中心，互联其他各个板卡。由于以太网具有成熟的开发资源和极其通用的跨平台通信应用能力，再加上本案例所有板卡都采用以太网方式连接，因此能够借助现成的驱动和硬件平台开发所需的板卡，所以本案例开发周期可相对其他方式缩短数倍。
根据以太网的跨平台性能，本案例的板卡各自CPU的控制系统也可以多样化，可以是linux也可以是windos甚至可以采用单片机的控制方式。硬件平台也可以多样化的支持X86或ARM等各种硬件架构。
实施例2
在实施例1的基础上，结合本发明的多样化接入形式，对各板卡连接方式进行更改，采用CPCIE和以太网相结合的联网方式，各个板卡接入总线方式如图3所示：
本案例将扩展卡1-5采用以太网的方式通过交换卡接入CPU卡，将扩展卡6-11及GPU卡通过CPCIE的方式接入CPU卡，存储卡通过SATA总线接入CPU卡。扩展卡1-5是自主扩展的个性化功能卡，采用以太网方式节约开发周期、时间和成本。扩展卡6-11、存储卡、CPU卡和GPU卡采用成熟稳定的成品卡不用单独做个性化开发。本案例以有现成品用现成品，无现成品简单开发的原则。可在最短时间快速满足实际场合的应用需求。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，工控机兼容标准的CPCI、CPCI-E和S.0总线，其特征在于：所述工控机包括背板、板卡：
所述背板上设有插槽和以太网总线，所述板卡安插在对应的插槽上，所述插槽均带有以太网口，所述以太网口均接入以太网总线，所述以太网总线通过交换卡互联；
所述板卡包括CPU卡、交换卡和扩展卡，所述CPU卡为S.0规格，对外提供背板所需的CPCI-E和CPCI总线，所述CPCI-E和CPCI总线接入所述插槽；
所述CPU卡和所述扩展卡通过CPCI-E、CPCI或以太网总线通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，其特征在于：所述板卡各自设有CPU完成各自的功能处理，由CPU卡实现所有功能的组合。
3.根据权利要求2所述的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，其特征在于：所述板卡均采用以太网连接时，所述CPU卡选用MCU卡。
4.根据权利要求1所述的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，其特征在于：所述板卡还包括GPU卡、存储卡，所述GPU卡安插在对应卡槽上接入CPCI-E总线，所述存储卡安插在对应卡槽上通过SATA总线与CPU卡连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，其特征在于：所述插槽采用欧卡结构形式，插槽方向为竖立。
6.根据权利要求1所述的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，其特征在于：包括机箱，所述机箱选用3U CPCI机箱，所有板卡物理尺寸和插拔方式遵循3U CPCI板卡标准。
7.根据权利要求6所述的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，其特征在于：所述机箱底部或顶部设有风扇。
8.根据权利要求1所述的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，其特征在于：包括电源，所诉电源采用热插拔冗余电源。
9.根据权利要求1所述的一种基于CPCI-E、S.0和以太网混合的工控机，其特征在于：所述交换卡选用千兆以太网交换卡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110044719.5A CN112732037A (zh) | 2021-01-13 | 2021-01-13 | 一种基于cpci-e、s.0和以太网混合的工控机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110044719.5A CN112732037A (zh) | 2021-01-13 | 2021-01-13 | 一种基于cpci-e、s.0和以太网混合的工控机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112732037A true CN112732037A (zh) | 2021-04-30 |
Family
ID=75592104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110044719.5A Pending CN112732037A (zh) | 2021-01-13 | 2021-01-13 | 一种基于cpci-e、s.0和以太网混合的工控机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112732037A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201846350U (zh) * | 2010-11-01 | 2011-05-25 | 山东超越数控电子有限公司 | 一种基于cpci与cpcie总线的多功能背板 |
| CN204242173U (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-01 | 天津市英贝特航天科技有限公司 | 基于cpci-s.0和cpci-e总线的多功能背板 |
| CN204331583U (zh) * | 2014-12-22 | 2015-05-13 | 北京康拓红外技术股份有限公司 | 一种应用于红外线轴温探测系统的新型工控机装置 |
| CN206292695U (zh) * | 2016-12-23 | 2017-06-30 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 一种基于cpci‑e的加固计算机 |
| CN109871089A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-11 | 湖南胜云光电科技有限公司 | 一种vpx架构的综合集成平台 |
| CN110799007A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-14 | 河南思维轨道交通技术研究院有限公司 | 一种工控机和工控机通信防护方法 |
-
2021
- 2021-01-13 CN CN202110044719.5A patent/CN112732037A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201846350U (zh) * | 2010-11-01 | 2011-05-25 | 山东超越数控电子有限公司 | 一种基于cpci与cpcie总线的多功能背板 |
| CN204242173U (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-01 | 天津市英贝特航天科技有限公司 | 基于cpci-s.0和cpci-e总线的多功能背板 |
| CN204331583U (zh) * | 2014-12-22 | 2015-05-13 | 北京康拓红外技术股份有限公司 | 一种应用于红外线轴温探测系统的新型工控机装置 |
| CN206292695U (zh) * | 2016-12-23 | 2017-06-30 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 一种基于cpci‑e的加固计算机 |
| CN109871089A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-11 | 湖南胜云光电科技有限公司 | 一种vpx架构的综合集成平台 |
| CN110799007A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-14 | 河南思维轨道交通技术研究院有限公司 | 一种工控机和工控机通信防护方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11596073B2 (en) | Electronic equipment that provides multi-function slots | |
| US20050279839A1 (en) | Circuit module and memory card kit compliant with various access protocols | |
| US20240012777A1 (en) | Computer system and a computer device | |
| EP1977635A2 (en) | Modular blade server | |
| CN210630173U (zh) | 一种模块通用化的车载娱乐系统主机 | |
| CN108664440B (zh) | 接口服务器和机箱 | |
| JP2017531856A (ja) | アクティブストレージユニットおよびアレイ | |
| CN213276460U (zh) | 一种双路服务器主板及服务器 | |
| CN213365380U (zh) | 一种服务器主板及服务器 | |
| WO2016122505A1 (en) | Memory card expansion | |
| CN108491039B (zh) | 复用型硬盘背板及服务器 | |
| CN210428286U (zh) | 一种模块化边缘服务器结构 | |
| CN101211649B (zh) | 带有固态磁盘的动态随机存取内存模块 | |
| US20040117431A1 (en) | Mapping of hot-swap states to plug-in unit states | |
| CN213276461U (zh) | 一种双路服务器主板及服务器 | |
| CA2429882A1 (en) | Multi-service platform system and method | |
| WO2024041077A1 (zh) | 服务器及数据中心 | |
| CN112732037A (zh) | 一种基于cpci-e、s.0和以太网混合的工控机 | |
| CN208752617U (zh) | 一种支持8盘位的l型2u存储服务器 | |
| CN218768130U (zh) | 一种支持CXL信号和PCIe信号的硬盘背板及存储装置 | |
| CN101599050A (zh) | 可适配的pci-e控制器核及其方法 | |
| CN106547316A (zh) | 一种机架式服务器 | |
| CN216210768U (zh) | 主板及服务器 | |
| US7254039B2 (en) | 3U payload module configurations | |
| CN215298224U (zh) | 一种核心板及计算机设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |