CN201623720U - 支持poe和双电源的嵌入式接口板 - Google Patents

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邵志鹏
孙小冬
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Emperor Polytron Technologies Inc
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SHENYANG DIXIN COMMUNICATION ELECTRONICS ENGINEERING Co Ltd
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支持POE和双电源的嵌入式接口板，涉及通信领域的接口板，其结构为：在PCB板上集成了网络连接器、网络接口、AUDIO连接器、AUDIO插口、USB连接器、USB接口、串口连接器、通用串口、VGA连接器、VGA接口、电源连接器、电源插口，网络连接器与网络接口相连，AUDIO连接器与音频输出插口和MIC插口相连，USB连接器与USB接口相连，串口连接器与通用串口相连，VGA连接器与VGA接口相连，在PCB板上设有微处理器、网络模块、POE模块、电源模块。本实用新型将带有POE功能的交换机集成于接口板上，能够解决PC104主板对外接口的引出问题；还为可视调度台和触摸屏调度台的组网需求提供了解决方案，使得整个产品具有较高的集成度，方便客户安装和使用。

Description

支持POE和双电源的嵌入式接口板
技术领域
本实用新型涉及通信领域的接口板，具体是一款集成了具有POE供电功能的网络交换机和支持双电源的接口板。
背景技术
多样性是嵌入式主板市场的特征，主板生产厂商基于相应的规范和协议开发出各种类型的嵌入式主板，以满足客户的不同应用需求，提供更快的解决方案。作为多样化嵌入式主板中的一员，PC104主板是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统，其小型化的尺寸(90*96mm)，极低的功耗和堆栈的总线形式，使之在嵌入式领域流行开来。由于PC104主板的接口都是以插针配合连接线的形式引出，将其放置于壳体之中后，不方便将接口固定在壳体之上，并在壳体后面板引出。这样必然会增加壳体设计难度和出现壳体内部布线混乱等麻烦。
可视调度台和触摸屏调度台都是基于网络实现通信的，必须配备网络交换机，实现可视调度台和触摸屏调度台的组网需求。由于可视调度台和触摸屏调度台都需要接IP话机，且使用到的IP话机支持POE供电，而可视调度台还需要接摄像头，摄像头也支持POE供电模式，所以就需要客户配备一款带有POE功能的网络交换机。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种一方面能够解决PC104主板对外接口的引出问题；另一方面集成了具有POE供电功能，能够用于POE网络交换机的接口板。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：支持POE和双电源的嵌入式接口板，其特征在于：在PCB板上集成了网络连接器、网络接口、AUDIO连接器、AUDIO插口、USB连接器、USB接口、串口连接器、通用串口、VGA连接器、VGA接口、电源连接器、电源插口，其中AUDIO插口包括音频输出插口和MIC插口，电源插口包括直流电源插口、交流电源插口，网络连接器与网络接口相连，AUDIO连接器与音频输出插口和MIC插口相连，USB连接器与USB接口相连，串口连接器与通用串口相连，VGA连接器与VGA接口相连，在PCB板上设有微处理器、网络模块、POE模块、电源模块，其中微处理器包括微处理器芯片，网络模块包括集成6端口网络交换机，网络模块的信号线分别接入网络连接器和网络接口中；POE模块包括PSE芯片，POE模块的信号线与网络接口连接；电源模块为微处理器、网络模块、POE模块供电，并为系统提供双电源输入模式，通过直流电源插口、交流电源插口外接电源。
微处理器芯片的型号为C8051F340，网络模块的网络交换机是由RTL8316B和RTL8208B两种芯片相配合实现的；微处理器芯片与网络模块的交换机芯片之间通过I2C总线进行通信，PSE芯片型号为LTC4258。
本实用新型的有益效果：本实用新型采用上述结构，将带有POE功能的交换机集成于接口板上，为可视调度台和触摸屏调度台的组网需求提供了解决方案，减少了外部网络设备的数量，使得整个产品具有较高的集成度，方便客户安装和使用。接口板上还支持双电源供电功能，拓宽了可视调度台和触摸屏调度台的使用环境，并且也可以达到双电源冗余备份的目的。本实用新型还可以解决PC104主板对外接口的引出问题，使得产品更加一体化，减小壳体设计的难度。并能够根据PC104主板型号的不同，改变连接到接口板上的插头线序，从而达到支持多个主板生产厂家所生产的PC104主板的目的。
附图说明
图1为本接口板整体结构图；
图2为本接口板内部功能模块原理图；
图3为本接口板与PC104主板连接示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步描述。
支持POE和双电源的嵌入式接口板，如图1所示，在PCB板(印制线路板)上设置一个网络连接器、五个网络接口、一个AUDIO连接器、AUDIO插口包括：音频输出插口和MIC插口、两个USB连接器、两个USB接口、一个串口连接器、一个通用串口、一个VGA连接器、一个VGA接口、一个电源连接器、一个直流48V电源接口、三个交流220V电源接口。其中网络连接器、AUDIO连接器、USB连接器、串口连接器、VGA连接器和电源连接器用于连接PC104主板的相应信号。五个网络接口采用RJ45接口，其中网络接口11为单个RJ45接口，用于连接外部网络；网络接口13、12为双排RJ45接口，且带有POE功能，分别连接摄像头和IP话机。音频输出插口用于连接耳麦或音箱的，MIC插口用于连接耳麦的麦克风插入口。USB接口为双层USB接口，用于连接USB外设。通用串口为9针公插头，用于连接触摸屏驱动模块。VGA接口为15针母插孔，用于连接触摸屏显示器。直流48V电源接口为直流48V电源输入端。交流220V电源接口为三个铲形端子构成，分别接入交流电源的零线、火线和地线。
PCB板上还集成了电源模块、微处理器、网络模块和POE模块。
各个模块具体功能如下：
微处理器：实现交换机的镜像功能。微处理器的微处理芯片C8051F340，与网络模块中的网络交换机芯片RTL8316B之间是通过I2C总线进行通信的，微处理器对网络交换机芯片进行初始化、镜像端口配置等操作，使得网络交换机具备端口镜像功能。通过微处理器可以任意配置交换机镜像的目的端口和源端口，端口配置完成后，源端口的数据流量将复制到目的端口中，嵌入式主板通过对目的端口的数据分析，实现网络监听和网络录音等功能。
网络模块功能：接口板内部集成一个6端口网络交换机。使用RTL8316B和RTL8208B两种芯片相配合，实现一个6端口网络交换机，满足可视调度台和触摸屏调度台内部器件之间的通信和外部组网的需求。
POE模块功能：实现POE供电功能。POE系统包括供电设备PSE端和受电设备PD端。接口板中采用专用的供电设备PSE芯片LTC4258配合其外围电路，实现PSE供电功能，并将其集成于网络交换机上，使得网络交换机具备POE供电功能。在与受电设备PD相连时只需一条标准网线，便可达到对受电设备PD供电和网络通信的目的。供电设备PSE具有检测、分级等功能，保证只对受电设备PD进行供电，供电安全可靠，并且使得网络布线简洁方便。
电源模块功能：接口板上的电源系统支持交流220V和直流48V两种电源输入模式。双电源可以同时使用，达到双电源备份的目的，也可以独立使用，双电源之间的切换不影响可视调度台和触摸屏调度台的正常运行。输入电压经过电源模块的相应转换，为整个接口板提供5V、3.3V和1.8V直流电压。
图2为本接口板内部功能模块原理图，说明如下。
微处理器是接口板的控制中心，它通过SCLK和SDA两条信号线与网络模块中的RTL8316B相连接，并使用I2C总线协议对RTL8316B进行初始化和端口设置等操作。
网络模块为一个6端口网络交换机，具体实现原理是由REALTEK公司生产的RTL8316B和RTL8208B两种网络芯片，其中RTL8316B为交换机控制芯片，RTL8208B为以太网PHY芯片，他们之间是通过SMII(Serial Media Independent Interface)协议进行通信的。图2中的1～6为网络信号，即为4条信号线RX+，RX-，TX+，TX-，分别接入网络连接器和网络接口中。其中1接入网络连接器的1，2，3，4脚上，2，3，5分别接入到网络接口(RJ45)11，12，13的1，2，3，6脚上，4，6分别接入网络接口12，13的9，10，11，14脚上。
POE模块的实现原理，由Linear公司生产的LTC4258配合其外围器件实现POE供电功能。LTC4258可支持4路POE供电，即图2中的7，8，9，10四路信号，每路包括-48V和GND48电源信号线。7，9分别接入网络接口12，13的4，5和7，8脚上，其中GND48接4，5脚，-48V接7，8脚。8，10分别接入网络接口12，13的12，13和15，16脚上，其中GND48接12，13脚，-48V接15，16脚。
电源模块支持双电源输入，即直流48V和交流220V，输入电源经过电源模块的转换，可以输出直流5V，3.3V和1.8V。其中连接到电源连接器上的地、为POE模块供电的地以及为微处理器和网络模块供电的地是相互隔离的，分别命名为GND1、GND48和GND。为微处理器模块提供直流3.3V电源(VCC)，为网络模块提供直流3.3V和1.8V电源，为POE模块提供直流3.3V电源，为嵌入式主板提供直流5V电源。
图3为本接口板与PC104主板连接示意图，说明如下。
接口板与PC104主板是通过网络连接线、音频连接线、串口连接线、USB连接线、电源连接线和VGA连接线相连接的。这些连接线，一端是接PC104主板上连接器的插头，另一端是接在接口板上的插头。本实用新型可以解决PC104主板对外接口的引出问题，使得产品更加一体化，减小壳体设计的难度。还可以根据PC104主板型号的不同，改变连接到接口板上的插头线序，从而达到支持多个主板生产厂家所生产的PC104主板的目的。

Claims (2)

1.支持POE和双电源的嵌入式接口板，其特征在于：在PCB板上集成了网络连接器、网络接口、AUDIO连接器、AUDIO插口、USB连接器、USB接口、串口连接器、通用串口、VGA连接器、VGA接口、电源连接器、电源插口，其中AUDIO插口包括音频输出插口和MIC插口，电源插口包括直流电源插口、交流电源插口，网络连接器与网络接口相连，AUDIO连接器与音频输出插口和MIC插口相连，USB连接器与USB接口相连，串口连接器与通用串口相连，VGA连接器与VGA接口相连，在PCB板上设有微处理器、网络模块、POE模块、电源模块，其中微处理器包括微处理器芯片，网络模块包括集成6端口网络交换机，网络模块的信号线分别接入网络连接器和网络接口中；POE模块包括PSE芯片，POE模块的信号线与网络接口连接；电源模块为微处理器、网络模块、POE模块供电，并为系统提供双电源输入模式，通过直流电源插口、交流电源插口外接电源。
2.根据权利要求1所述的支持POE和双电源的嵌入式接口板，其特征在于：微处理器芯片的型号为C8051F340，网络模块的网络交换机是由RTL8316B和RTL8208B两种芯片相配合实现的；微处理器芯片与网络模块的交换机芯片之间通过I2C总线进行通信，PSE芯片型号为LTC4258。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114339080A (zh) * 2021-12-02 2022-04-12 河北汉光重工有限责任公司 一种基于国产芯片实现的视频矩阵切换系统

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