CN113485960A - 一种基于ft-2000-4的通用平台及计算机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FT‑2000‑4的通用平台，包括主板、和安装在主板上的FT‑2000‑4处理器、CPLD单元模块、BIOS模块、ATX电源模块、PCIe接口模块、存储控制模块、硬盘扩展电路模块、USB扩展电路模块；所有通用平台的元器件均采用贴片式封装；FT‑2000‑4处理器分别与CPLD单元模块、BIOS模块、ATX电源模块、PCIe接口模块、存储控制模块、硬盘扩展电路模块、USB扩展电路模块连接；本发明采用无桥片结构，使得电路结构简单化，并降低成本，主要应用于一体机，无人车控制平台，无人机控制平台，嵌入式系统以及为改变现有依赖国外的基于X86架构的控制平台产品，保障信息安全和军民用产品的信息安全。
Description
技术领域
本发明涉及处理器和服务器的研究领域，特别涉及一种基于FT-2000-4的通用平台及计算机。
背景技术
世界各发达国家都将IC产业作为国家发展的战略重点，投入巨额研发资金，并通过积极的产业政策确保技术领先和快速发展。目前，全世界IC市场规模达3200亿美元，其中半数以上的应用在我国，然而我国的国产IC芯片市场份额仅占10％。处理器作为一种可进行大规模数据处理的集成电路，在信息技术领域占有十分重要的核心地位。
为促进我国国产化处理器的健康快速发展，研究和掌握国产化处理器的关键技术及行业应用现状是非常必要的，同时也具有重大的现实意义。
现有技术中，由于存在技术水平及生产工艺等因素的制约，和行业竞争的状态，目前无法做到兼容性齐备，并且多数专用计算机主板仍采用“CPU+桥片”的结构进行设计，这种设计虽然能满足性能的要求，但是会使电路结构复杂，并增加成本，因此设计一种无桥片结构的主板对于降低国产专用计算机的成本具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于FT-2000-4的通用平台及计算机。
本发明的第一目的在于提供一种基于FT-2000-4的通用平台；
本发明的第二目的在于提供一种基于FT-2000-4的计算机；
本发明的第一目的通过以下的技术方案实现：
一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，包括主板、和安装在主板上的FT-2000-4处理器、CPLD单元模块、BIOS模块、ATX电源模块、PCIe接口模块、存储控制模块、硬盘扩展电路模块、USB扩展电路模块；
所述FT-2000-4处理器分别与CPLD单元模块、BIOS模块、ATX电源模块、PCIe接口模块、存储控制模块、硬盘扩展电路模块、USB扩展电路模块连接；具体为：FT-2000-4处理器通过CPLD接口与CPLD单元模块连接；FT-2000-4处理器通过BIOS接口与BIOS模块连接；FT-2000-4处理器通过ATX标准电源接口与ATX电源模块连接；FT-2000-4处理器通过PCIe接口与PCIe接口模块连接；FT-2000-4处理器通过DDR4接口与存储控制模块连接；FT-2000-4处理器通过SATA接口与硬盘扩展电路模块连接；FT-2000-4处理器通过USB接口与USB扩展电路模块连接。
进一步地，还包括千兆以太网电路模块，所述千兆以太网电路模块集成若干个千兆以太网接口，网口插座采用双层RJ45接口，通过PHY芯片连接至FT-2000-4处理器的GMAC接口实现网络功能，PHY芯片采用RTL8211E-VL-CG，将CPU的GMCII信号转换为网络信号，经由主板的RJ45接口与其他网络设备连接，RTL8211E-VL-CG与RJ45网口之间通过网络变压器进行电气隔离；
进一步地，还包括多媒体电路模块，所述多媒体电路模块采用ALC662芯片。
进一步地，所述ATX电源模块为外部供电电源，采用ATX 24针接口。
进一步地，所述PCIe接口模块包含第一路接口和第二路接口，FT-2000-4处理器两路共有34lane PCIe GEN3.0，每个lane均用差分对方式连接至各插槽，每一路接口都支持PCIe 3.0规范；所述FT-2000-4处理器包含2组PCIeX16信号，具体PCIe信号分配情况如下：其中，1路PCIeX16信号接主板上的PCIEX16插槽，用于安装独立显卡，实现显示功能；另1路PCIeX16信号拆分为2路PCIEX8信号，1路PCIeX8信号连接PCIeX8扩展槽，留以备用；另1路PCIeX8信号取PCIeX4信号连接M.2接口插槽安装NVMe固态硬盘，NVMe SSD能匹配不同的平台、系统；剩余2路PCIeX1信号，分别连接USB扩展电路模块和硬盘扩展电路模块，用于扩展USB信号和SATA信号，满足通用平台基本的对外接口功能。
进一步地，所述CPLD单元模块采用CPLD芯片LCMXO2-640HC进行主板上各芯片的复位与上电时序控制。
进一步地，所述BIOS模块采用昆仑固件。
进一步地，所述存储控制模块包括DDR控制器和DDR-PHY，用于管理全芯片的主存储器空间，FT-2000-4处理器通过DDR4接口连接内存。
进一步地，所述硬盘扩展电路模块采用ASM1061芯片，ASM1061芯片将CPU提供的1路PCIeX1信号转换为2路SATA信号，并通过SATA芯片扩展SATA口扩展安装固态硬盘或机械硬盘。
进一步地，所述USB扩展电路模块采用USB扩展芯片和USB2.0HUB芯片进行无桥片主板的USB信号扩展，其中：USB扩展芯片将CPU的1路PCIeX1信号扩展为4路USB3.0信号，2路USB3.0信号由后置面板USB3.0接口使用，1路USB3.0信号由前置面板USB3.0接口使用，剩余1路USB3.0信号取其中的USB2.0信号由USB2.0HUB扩展为4路USB2.0信号由前置面板和后置面板各使用2路USB2.0信号，并在每个USB接口处均添加ESD防护芯片。
本发明的第二目的通过以下技术方案实现：
一种基于FT-2000-4的计算机，包括：
基于FT-2000-4的通用平台、SATA硬盘、Nvme硬盘、鼠标、键盘、显示器；所述基于FT-2000-4的通用平台分别与SATA硬盘、Nvme硬盘、鼠标、键盘、显示器连接。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明所述一种基于FT-2000-4的通用平台采用无桥片结构，使得电路结构简单化，并降低成本，该通用平台主要应用于一体机，无人车控制平台，无人机控制平台，嵌入式系统以及为改变现有依赖国外的基于X86架构的控制平台产品，保障信息安全和军民用产品的信息安全。
附图说明
图1是本发明所述一种基于FT-2000-4的通用平台结构框图；
图2是本发明所述实施例1中通用平台的结构图；
图3是本发明所述实施例1中PCIe链路图；
图4是本发明所述实施例1中通用平台的USB整体框图；
图5是本发明所述实施例2中一种基于FT-2000-4的计算机结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施:1：
一种基于FT-2000-4的通用平台，如图1所示，包括主板、和安装在主板上的FT-2000-4处理器、CPLD单元模块、BIOS模块、ATX电源模块、PCIe接口模块、存储控制模块、硬盘扩展电路模块、USB扩展电路模块。
所述FT-2000-4处理器分别于CPLD单元模块、BIOS模块、ATX电源模块、PCIe接口模块、存储控制模块、硬盘扩展电路模块、USB扩展电路模块连接；具体为：FT-2000-4处理器通过CPLD接口与CPLD单元模块连接；FT-2000-4处理器通过BIOS接口与BIOS模块连接；FT-2000-4处理器通过ATX标准电源接口与ATX电源模块连接；FT-2000-4处理器通过PCIe接口与PCIe接口模块连接；FT-2000-4处理器通过DDR4接口与存储控制模块连接；FT-2000-4处理器通过SATA接口与硬盘扩展电路模块连接；FT-2000-4处理器通过USB接口与USB扩展电路模块连接。
通用平台的详细结构图如图2所示。
具体如下：
ATX电源模块：
通用平台采用ATX电源模块进行供电，其为外部供电电源，接口采用标准的ATX 24针接口，该接口具有防呆设计，采用CPLD芯片LCMXO2-640HC进行主板上各芯片的复位与上电时序控制。通用平台板上电源采用LDO芯片进行供电。
PCIe接口模块：
PCIe接口模块中的PCIe为Peripheral Component Interconnect express；所述PCIe接口模块包含第一路接口和第二路接口，即PEU0和PEU1两路接口，FT-2000-4处理器两路共有34lane PCIe GEN3.0，每个lane均用差分对方式连接至各插槽，每一路接口都支持PCIe 3.0规范；所述FT-2000-4处理器包含2组PCIeX16信号，具体PCIe信号分配情况如下：其中，1路PCIeX16信号接主板上的PCIEX16插槽，用于安装独立显卡，实现显示功能；另1路PCIeX16信号拆分为2路PCIEX8信号，1路PCIeX8信号连接PCIeX8扩展槽，留以备用；另1路PCIeX8信号取PCIeX4信号连接M.2接口插槽安装NVMe固态硬盘，NVMe SSD能匹配不同的平台、系统；剩余2路PCIeX1信号，分别连接USB扩展电路模块和硬盘扩展电路模块，用于扩展USB信号和SATA信号，满足通用平台基本的对外接口功能。
具体PCIe信号分配情况如表1：PCIe信号分配表所示。
表1：PCIe信号分配表
PCIe链路如图3所示。
存储控制模块：
所述存储控制模块包括DDR控制器和DDR-PHY。DDR控制器和DDR PHY(physicalinterface)是FT-2000/4中的片外大容量存储控制部件，负责管理全芯片的主存储器空间。FT-2000/4通过DDR4接口与内存连接。DIMM槽为288pin结构。
硬盘扩展电路模块：
硬盘扩展电路模块采用ASM1061芯片为核心，ASM1061芯片将CPU提供1路PCIeX1信号转换为2路SATA信号，通过SATA芯片，可以连接硬盘来进行数据和系统的存储，还可以通过SATA芯片扩展三个SATA口，用于扩展安装支持SATA口的固态硬盘或者机械硬盘，实现更大容量的存储空间，存储更多数据。通过SATA芯片可以连接光驱，能够对光盘进行读取或者在光驱处直接连接固态硬盘。
USB扩展电路模块：
通用平台中最常用的接口即为USB接口，通用平台用到的USB接口，主要有前面板USB接口以及后面板USB接口，通用平台USB接口统计表如表2所示。其中，提供后置两路USB3.0接口，两路USB2.0接口，前置一路USB3.0接口，两路USB2.0接口。通用平台USB整体框图如图4所示。
表2：USB接口统计表
传统专用计算平台多采用桥片的形式进行PCIe信号的扩展，然后采用多颗USB扩展芯片将PCIe信号扩展为USB信号以供使用，这样会使得电路结构变得复杂，并会增加成本。因此，为精简电路结构并降低成本，充分利用FT2000/4的CPU资源，本发明中，所述USB扩展电路模块采用USB扩展芯片和USB2.0HUB芯片进行无桥片主板的USB信号扩展，其中：USB扩展芯片将CPU的1路PCIeX1信号扩展为4路USB3.0信号，2路USB3.0信号由后置面板USB3.0接口使用，1路USB3.0信号由前置面板USB3.0接口使用，剩余1路USB3.0信号取其中的USB2.0信号由USB2.0HUB扩展为4路USB2.0信号由前置面板和后置面板各使用2路USB2.0信号，并在每个USB接口处均添加ESD防护芯片，提高系统的防静电能力；这里的USB扩展芯片为uPD720201，USB2.0HUB芯片为GL852G。
千兆以太网电路模块：
所述千兆以太网电路模块集成若干个千兆以太网接口，网口插座采用双层RJ45接口，通过PHY芯片连接至FT-2000-4处理器的GMAC接口实现网络功能，PHY芯片采用RTL8211E-VL-CG，将CPU的GMCII信号转换为网络信号，经由主板的RJ45接口与其他网络设备连接，RTL8211E-VL-CG与RJ45网口之间通过网络变压器进行电气隔离，可以有效提高网络信号的抗干扰能力；本申请中，通用平台上集成了2个千兆以太网接口，支持1000Mbps、100Mbps、10Mbps自适应。由于FT2000/4设置有GMAC接口，因此可直接采用PHY芯片连接GMAC接口的方式实现网络功能。
多媒体电路模块：
所述多媒体电路模块采用ALC662芯片；通用平台设计有后置面板音频接口提供一个立体声MIC输入和一组环绕立体声输出，前置面板留有音频接口排针，采用ALC662芯片可实现通用平台的音频输入输出功能。
CPLD单元模块：
所述CPLD单元模块采用CPLD芯片LCMXO2-640HC进行主板上各芯片的复位与上电时序控制。
BIOS模块：
所述BIOS模块即QSPI ROM BIOS，总线开关芯片通过QSPI连接1.8V BIOS,总线开关芯片采用型号为S25FL128P的总线开关芯片。BIOS采用昆仑固件。
接口电路模块：
所述接口电路模块包括I2C、RTC、LPC、Micro SD、UART、CAN、GPIO接口电路；
通用平台的level shift IC(电平转换芯片)选用UM3202Q，FT2000/4有2个I2C接口，DIMM槽和板上EEPROM(2Kb)均挂载在I2C0上，I2C1挂载RTC模块。如下表所示。
通用平台上的LPC接口信号通过电平转换芯片与CPU连接；Micro SD也通过电平转换芯片与CPU连接；UART0、UART1、CAN接口均通过CPLD连接至CPU。
其它：
为了更好的发挥FT2000/4处理器的性能，散热对于主机来说至关重要，如果处理器的温度过高，就会出现降频来降低温度的现象，这样会使处理器的性能大打折扣，因此，需要在主机中设置温度监控和降温用的硬件。CPLD与散热风扇连接，通过PWM控制，可以控制散热用的风扇的转速，当温度过高时，CPLD改变PWM占空比，从而改变风扇调速系统，对处理器进行散热处理，使处理器不会因为工作温度过高而降频，影响平台的性能。
针对电磁兼容设计，所有通用平台的元器件均采用贴片式封装元器件，以尽量减少直插式元器件引脚所产生的“天线效应”，抑制信号的散播。
实施例2：
一种基于FT-2000-4的计算机，包括：
基于FT-2000-4的通用平台、SATA硬盘、Nvme硬盘、鼠标、键盘、显示器；所述基于FT-2000-4的通用平台分别与SATA硬盘、Nvme硬盘、鼠标、键盘、显示器连接，如图5所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，包括主板、和安装在主板上的FT-2000-4处理器、CPLD单元模块、BIOS模块、ATX电源模块、PCIe接口模块、存储控制模块、硬盘扩展电路模块、USB扩展电路模块；所有通用平台的元器件均采用贴片式封装；
所述FT-2000-4处理器分别与CPLD单元模块、BIOS模块、ATX电源模块、PCIe接口模块、存储控制模块、硬盘扩展电路模块、USB扩展电路模块连接；具体为：FT-2000-4处理器通过CPLD接口与CPLD单元模块连接；FT-2000-4处理器通过BIOS接口与BIOS模块连接；FT-2000-4处理器通过ATX标准电源接口与ATX电源模块连接；FT-2000-4处理器通过PCIe接口与PCIe接口模块连接；FT-2000-4处理器通过DDR4接口与存储控制模块连接；FT-2000-4处理器通过SATA接口与硬盘扩展电路模块连接；FT-2000-4处理器通过USB接口与USB扩展电路模块进行无桥片连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，还包括千兆以太网电路模块，所述千兆以太网电路模块集成若干个千兆以太网接口，网口插座采用双层RJ45接口，通过PHY芯片连接至FT-2000-4处理器的GMAC接口实现网络功能，PHY芯片采用RTL8211E-VL-CG，将CPU的GMCII信号转换为网络信号，经由主板的RJ45接口与其他网络设备连接，RTL8211E-VL-CG与RJ45网口之间通过网络变压器进行电气隔离；
还包括多媒体电路模块，所述多媒体电路模块采用ALC662芯片。
3.根据权利要求1所述的一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，所述ATX电源模块为外部供电电源，采用ATX 24针接口。
4.根据权利要求1所述的一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，所述PCIe接口模块包含第一路接口和第二路接口，FT-2000-4处理器两路共有34lane PCIe GEN3.0，每个lane均用差分对方式连接至各插槽，每一路接口都支持PCIe 3.0规范；所述FT-2000-4处理器包含2组PCIeX16信号，具体PCIe信号分配情况如下：其中，1路PCIeX16信号接主板上的PCIEX16插槽，用于安装独立显卡，实现显示功能；另1路PCIeX16信号拆分为2路PCIEX8信号，1路PCIeX8信号连接PCIeX8扩展槽，留以备用；另1路PCIeX8信号取PCIeX4信号连接M.2接口插槽安装NVMe固态硬盘，NVMe SSD能匹配不同的平台、系统；剩余2路PCIeX1信号，分别连接USB扩展电路模块和硬盘扩展电路模块，用于扩展USB信号和SATA信号，满足通用平台基本的对外接口功能。
5.根据权利要求1所述的一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，所述CPLD单元模块采用CPLD芯片LCMXO2-640HC进行主板上各芯片的复位与上电时序控制。
6.根据权利要求1所述的一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，所述BIOS模块采用昆仑固件。
7.根据权利要求1所述的一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，所述存储控制模块包括DDR控制器和DDR-PHY，用于管理全芯片的主存储器空间，FT-2000-4处理器通过DDR4接口连接内存。
8.根据权利要求1所述的一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，所述硬盘扩展电路模块采用ASM1061芯片，ASM1061芯片将CPU提供的1路PCIeX1信号转换为2路SATA信号，并通过SATA芯片扩展SATA口扩展安装固态硬盘或机械硬盘。
9.根据权利要求1所述的一种基于FT-2000-4的通用平台，其特征在于，所述USB扩展电路模块采用USB扩展芯片和USB2.0HUB芯片进行无桥片主板的USB信号扩展，其中：USB扩展芯片将CPU的1路PCIeX1信号扩展为4路USB3.0信号，2路USB3.0信号由后置面板USB3.0接口使用，1路USB3.0信号由前置面板USB3.0接口使用，剩余1路USB3.0信号取其中的USB2.0信号由USB2.0HUB扩展为4路USB2.0信号由前置面板和后置面板各使用2路USB2.0信号，并在每个USB接口处均添加ESD防护芯片。
10.一种基于FT-2000-4的计算机，其特征在于，包括：
权利要求1-9任一权利要求所述的基于FT-2000-4的通用平台、SATA硬盘、Nvme硬盘、鼠标、键盘、显示器；所述基于FT-2000-4的通用平台分别与SATA硬盘、Nvme硬盘、鼠标、键盘、显示器连接。
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