CN114416455A - 一种多功能应用的新型cpu检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多功能应用的新型CPU检测装置，属于CPU测试与应用领域，包括电源模块、时钟模块、上电复位及配置STM32、CPU及其外围功能电路；所述CPU的外围功能电路包含JTAG接口、串口模块、SD模块、DDR3存储模块、SPI接口、I2C接口、EBC总线模块、USB模块、SATA模块、GMAC网络模块、Rapid IO模块和PCIE模块；所述上电复位及配置STM32对CPU的上电时序进行控制以满足CPU的启动要求，系统软件支持包括Linux在内的多种操作系统。本发明提供的多功能应用的新型CPU检测装置可以一键测试CPU的所有功能模块，还可以作为一块开发板，通过接入各种设备实现功能扩展开发，进行软件的调试与学习。

Description

一种多功能应用的新型CPU检测装置
技术领域
本发明涉及CPU测试与应用技术领域，特别涉及一种多功能应用的新型CPU检测装置。
背景技术
目前，随着计算机硬件集成技术的飞速发展，计算机的核心部件，如主板、CPU等的功能日趋精细复杂，CPU在出厂前都应经过相应的检测工序，以测试其品质是否完好。传统的做法是：设计一款实装测试板，所有的模块都尽量遵循易测试，方便操作的原则。该板卡只能作为检测板使用，芯片测试完成后，板卡处于闲置状态。对于CPU的功能验证及学习开发需求又要再设计一套全接口功能板卡。实际上，这两种板卡的大部分模块是一致的，因此完全可以设计一款既满足测试筛选要求，又拥有足够多的外设接口，可接入各种设备实现功能扩展开发，进行软件的调试与学习的可多功能应用的检测装置，一板多用，使板卡的使用率变高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能应用的新型CPU检测装置，以解决背景技术中的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能应用的新型CPU检测装置，包括电源模块、时钟模块、上电复位及配置STM32、CPU及其外围功能电路；
所述CPU的外围功能电路包含JTAG接口、串口模块、SD模块、DDR3存储模块、SPI接口、I2C接口、EBC总线模块、USB模块、SATA模块、GMAC网络模块、Rapid IO模块和PCIE模块；所述上电复位及配置STM32对CPU的上电时序进行控制以满足CPU的启动要求，系统软件支持包括Linux在内的多种操作系统。
可选的，所述JTAG接口是标准接口，与下载器进行连接用于程序下载和调试；所述串口模块的通道0通过DB9串口座查看系统打印信息，通道1/2互联进行收发测试；所述SD模块提供两个8位宽的SD信号，一路挂载256G的EMMC芯片增加存储，另一路接出卡槽，插入SD卡。
可选的，所述DDR3存储模块使用2GB DDR3内存颗粒作为主存，用于存放程序代码、数据、操作系统；两个I2C接口能够选择互联测试，或访问外接的EEPROM芯片及其他有I2C接口的芯片，如时钟芯片、IO扩展芯片。
可选的，所述SPI接口挂载的SPI Flash和EBC接口的Nor Flash都能够用来放置系统程序，软件通过读取特定的标志位信息确定用于加载程序的Flash。
可选的，所述USB模块为两个USB3.0接口，通过插接U盘进行数据存储；所述SATA模块为四个SATA3.0接口，通过放置固态盘以增加存储；所述PCIE模块为三个PCIE3.0接口，通过插入标准PCIE设备卡进行扩展；所述Rapid IO模块的QSFP接口与万兆网络的SFP+接口通过线缆与外接进行网络通讯。
可选的，所述GMAC网络模块通过千兆网络PHY芯片88E1111接出RJ45接口，外部使用千兆网线，软件上使用TCP或者UDP协议进行通信测试，在测试模式下，两个RJ45互联进行互测。
可选的，所述EBC总线模块的Nor Flash采用镁光的S29GL512T的16位宽NorFlash。
可选的，所述上电复位及配置STM32采用的型号为ST公司的STM32F103系列，有包括定时器、ADC、DAC、SPI、I2C、UART、IO端口在内丰富的外设，内置标准的JTAG接口，通过JTAG接口实现在线编程，其内嵌的Flash确保编程后的数据不会因掉电丢失。
可选的，所述电源模块采用ATX电源供电，提供12V、5V、3.3V、5VSB四种电压，通过电源芯片产生CPU和外围其他电路所需的多种电压；所述时钟模块采用IDT的9FGV0841型时钟芯片，提供8路LP-HCSL电平的100M差分时钟，通过匹配电路将LP-HCSL电平转换成LVDS电平。
可选的，所述电源模块、所述时钟模块、所述上电复位及配置STM32、所述CPU及其外围功能电路均集成安装在一块电路板上。
在本发明提供的多功能应用的新型CPU检测装置，可以一键测试CPU的所有功能模块，并通过串口及测试结果指示灯来显示测试结果，用以进行芯片筛选，提高CPU使用和筛选的稳定性和有效性，可有效缩短测试时间，并降低测试难度和测试操作复杂度；本发明提供的多功能应用的新型CPU检测装置还可以作为一块开发板，系统软件支持Linux等多种操作系统，提供了标准PCIE3.0插槽、USB3.0座、SATA座、MSATA座、SD卡槽，千兆RJ45网口，SFP+接口，QSFP接口，DB9串口等丰富的外设接口，可通过接入各种设备实现功能扩展开发，进行软件的调试与学习。
附图说明
图1为本发明提供的多功能应用的新型CPU检测装置构架图；
图2为多功能应用的新型CPU检测装置中电源系统拓扑框图；
图3为多功能应用的新型CPU检测装置中时钟系统拓扑框图；
图4为多功能应用的新型CPU检测装置中DDR3存储模块的原理图；
图5为多功能应用的新型CPU检测装置中USB模块的原理图；
图6为多功能应用的新型CPU检测装置中SATA模块的原理图；
图7为多功能应用的新型CPU检测装置中Rapid IO模块的原理图；
图8为多功能应用的新型CPU检测装置中XGMII模块的原理图；
图9为多功能应用的新型CPU检测装置的CPU功耗测试的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种多功能应用的新型CPU检测装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示为本发明提供的一种多功能应用的新型CPU检测装置原理示意图，包含电源模块(即电源系统)、时钟模块(即时钟系统)、上电复位及配置STM32、CPU及其外围功能电路。所述CPU的外围功能电路包含JTAG接口、DDR3存储模块、GMAC网络模块、EBC总线模块、PCIE模块、Rapid IO模块、SATA模块、SPI接口、串口模块等。所述电源模块、所述时钟模块、所述上电复位及配置STM32、所述CPU及其外围功能电路均集成安装在一块电路板上。该新型CPU检测装置可以有多种用途：一种是将CPU放置在电路板上的测试插座里，可以一键测试CPU的所有功能模块，并通过上电复位及配置STM32连接测试结果LED指示灯来显示测试结果，用以进行芯片筛选。整体设计结构有序，功能合理，结果展示简洁清晰，提高了CPU使用和筛选的稳定性和有效性，可有效缩短测试时间，并降低测试难度和测试操作复杂度；第二种是直接将该新型CPU检测装置当成一块开发板，系统软件支持Linux等多种操作系统，装置上提供了标准PCIE3.0插槽、USB3.0母座、SATA座、MSATA座、SD卡槽，千兆RJ45网口，SFP+接口，QSFP接口，DB9串口等丰富的外设接口，可以通过接入各种设备实现功能扩展开发，进行软件的调试与学习。
请参阅图2，所述电源模块采用ATX电源供电，电源功率最大450W，输入电压200-240V，可提供12V、5V、3.3V、5VSB四种电压，通过电源芯片产生CPU和外围其他电路所需的多种电压。LINEAR(凌特公司)的LTM4630型两路DCDC电源芯片，单路最大可提供18A大电流，用于给CPU内核供电；LINEA的LTM4644型的四路DCDC电源芯片，采用两两并联的方式可提供两组最大8A大电流；TI(德州仪器公司)的TPS54620型DCDC电路可提供最大6A的供电；TI的TPS74401型LDO电路可提供最大3A的供电；TI的TPS2560型LDO电路可为USB提供5V电压；TI的TPS51200型电源芯片专供DDR3VTT与VREF电源。
请参阅图3，所述时钟模块采用IDT的9FGV0841型时钟芯片，可提供8路LP-HCSL电平的100M差分时钟，通过匹配电路将LP-HCSL电平转换成LVDS电平；采用瑞纳的841N254B型时钟芯片，可提供2路LVDS差分时钟，2路HCSL差分时钟，通过配置可以输出CPU需要的156.25M差分时钟，再通过匹配电路将HCSL电平转换成LVDS电平。
本发明中的DDR3存储模块选用三星的K4B4G1646E-BCMA型16位宽的DDR3颗粒，如图4所示，为64位数据位宽和8位ECC校验需要使用5颗DDR3颗粒，单颗容量为512MB。
如图5所示，本发明中的USB模块采用标准USB3.0母座，信号通过共模电感和ESD保护芯片进行隔离和插入保护。
请参阅图6，为了兼容测试与开发学习，本新型CPU检测装置的SATA模块提供两种接口CONH2和CONH8，都是与SATA模块相连，在做CPU筛选测试时，可以直接将固态硬盘安装在MSATA座上进行数据读写测试，在做开发板软件调试学习时，也可以通过常规的SATA线缆接大容量机械硬盘进行存储。
请参阅图7，本发明的新型CPU检测装置中Rapid IO模块采用QSFP接口，在做CPU筛选测试时，可以接入QSFP的Loop Back模块进行回环测试，在做开发板软件调试学习时，可以通过QSFP接口的光纤与交换机进行数据通信。
请参阅图8，本发明的新型CPU检测装置中XGAMC模块采用SFP+接口，在做CPU筛选测试时，可以接入SFP+的Loop Back模块进行回环测试，在做开发板软件调试学习时，可以通过SFP接口的光纤与X86的万兆网卡进行数据通信。
请参阅图9，本发明中选用LINEAR的LTC2991型监控芯片，只需要通过I2C接口就可以读取出该芯片所监控的电压、电流及温度值，通过数据分析与转换，便可以得到CPU的功耗值，用简单的电路就可以满足CPU测试筛选时，高低常温这三种温度下的芯片功耗评估要求。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，包括电源模块、时钟模块、上电复位及配置STM32、CPU及其外围功能电路；
所述CPU的外围功能电路包含JTAG接口、串口模块、SD模块、DDR3存储模块、SPI接口、I2C接口、EBC总线模块、USB模块、SATA模块、GMAC网络模块、Rapid IO模块和PCIE模块；所述上电复位及配置STM32对CPU的上电时序进行控制以满足CPU的启动要求，系统软件支持包括Linux在内的多种操作系统。
2.如权利要求1所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述JTAG接口是标准接口，与下载器进行连接用于程序下载和调试；所述串口模块的通道0通过DB9串口座查看系统打印信息，通道1/2互联进行收发测试；所述SD模块提供两个8位宽的SD信号，一路挂载256G的EMMC芯片增加存储，另一路接出卡槽，插入SD卡。
3.如权利要求2所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述DDR3存储模块使用2GB DDR3内存颗粒作为主存，用于存放程序代码、数据、操作系统；两个I2C接口能够选择互联测试，或访问外接的EEPROM芯片及其他有I2C接口的芯片，如时钟芯片、IO扩展芯片。
4.如权利要求3所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述SPI接口挂载的SPI Flash和EBC接口的Nor Flash都能够用来放置系统程序，软件通过读取特定的标志位信息确定用于加载程序的Flash。
5.如权利要求4所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述USB模块为两个USB3.0接口，通过插接U盘进行数据存储；所述SATA模块为四个SATA3.0接口，通过放置固态盘以增加存储；所述PCIE模块为三个PCIE3.0接口，通过插入标准PCIE设备卡进行扩展；所述Rapid IO模块的QSFP接口与万兆网络的SFP+接口通过线缆与外接进行网络通讯。
6.如权利要求5所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述GMAC网络模块通过千兆网络PHY芯片88E1111接出RJ45接口，外部使用千兆网线，软件上使用TCP或者UDP协议进行通信测试，在测试模式下，两个RJ45互联进行互测。
7.如权利要求6所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述EBC总线模块的Nor Flash采用镁光的S29GL512T的16位宽Nor Flash。
8.如权利要求7所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述上电复位及配置STM32采用的型号为ST公司的STM32F103系列，有包括定时器、ADC、DAC、SPI、I2C、UART、IO端口在内丰富的外设，内置标准的JTAG接口，通过JTAG接口实现在线编程，其内嵌的Flash确保编程后的数据不会因掉电丢失。
9.如权利要求8所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述电源模块采用ATX电源供电，提供12V、5V、3.3V、5VSB四种电压，通过电源芯片产生CPU和外围其他电路所需的多种电压；所述时钟模块采用IDT的9FGV0841型时钟芯片，提供8路LP-HCSL电平的100M差分时钟，通过匹配电路将LP-HCSL电平转换成LVDS电平。
10.如权利要求1-9任一项所述的多功能应用的新型CPU检测装置，其特征在于，所述电源模块、所述时钟模块、所述上电复位及配置STM32、所述CPU及其外围功能电路均集成安装在一块电路板上。
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