CN206930997U - COM‑Express计算机模块和计算机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种COM‑Express计算机模块和计算机，其中，COM‑Express计算机模块包括：SoC、COMe连接器、分别与SoC连接的BIOS芯片和内存，SoC通过COMe接口与COMe连接器连接；COMe接口包括：DVO接口、PCIE接口、以太网接口、USB接口、SATA接口、I2C接口、SPI接口、SDIO接口和GPIO接口；DVO接口与COMe连接器之间连接有DVO转换芯片。本实用新型提供的技术方案实现了符合PICMG规范的计算机模块；并且，为用户提供了灵活的COM‑Express扩展形式，可以缩短用户基于LS2K处理器构建自主计算机产品的设计周期。
Description
技术领域
本实用新型涉及计算机技术领域，尤其涉及一种COM-Express计算机模块和计算机。
背景技术
加固嵌入式计算机具有高性能、低功耗、小体积等特点，常见的加固嵌入式计算机架构有紧凑型外设部件互连标准(Compact Peripheral Component Interconnect，CompactPCI)、嵌入式技术扩展(Embedded Technology Extended，ETX)标准等计算机模块(Computer on Module，COM)结构。
计算机模块扩展标准(COM-Express，COMe)是国际工业计算机制造者联合会(PCIIndustrial Computer Manufacturers Group，PICMG)制定的一种计算机模块标准，是ETX的升级版本。COM-Express是一种开放的工业标准，是基于PCI Express、低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling，LVDS)、千兆网、通用串行总线(UniversalSerial Bus，USB)2.0、串行高级技术附件(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)等高速输入输出(Input Output，IO)接口的新型总线技术，特别适合于执行自定义的工业计算机解决方案。
COM-Express计算机模块具有超小型、高集成度、高可靠性等特点，其可以广泛应用于工业自动化、智能设备、铁路交通、医疗电子、军工等领域。但是,现有的COM-Express基本都是外国企业生产的，国内有需求构建自主计算机产品的用户若想使用COM-Express，为了保证自主可控和安全性等，大多需要再进行自主的COM-Express的设计和研发，由此导致延长了构建国产自主计算机产品的研发时间。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种COM-Express计算机模块和计算机，以缩短用户构建自主计算机产品的设计周期。
第一方面，本实用新型提供一种COM-Express计算机模块，包括：片上系统SoC、COMe连接器、分别与SoC连接的基本输入输出系统BIOS芯片和内存，SoC通过COMe接口与COMe连接器连接；
COMe接口包括：数字视频输出DVO接口、高速串行计算机扩展总线标准PCIE接口、以太网接口、通用串行总线USB接口、串行高级技术附件SATA接口、内部集成电路总线I2C接口、串行外设接口SPI接口、安全数字输入输出SDIO接口和通用输入输出GPIO接口；
DVO接口与COMe连接器之间连接有DVO转换芯片。
在本实用新型的一实施例中，DVO转换芯片与COMe连接器上数字视频接口DVI、低电压差分信号LVDS接口、高清晰度多媒体接口HDMI、视频图形阵列VGA接口的其中之一连接。
在本实用新型的一实施例中，DVO接口为两个。
在本实用新型的一实施例中，COMe接口还包括：高级配置和电源管理接口ACPI。
在本实用新型的一实施例中，COMe接口还包括：音频接口。
在本实用新型的一实施例中，COMe接口还包括：通用异步收发传输器UART接口。
在本实用新型的一实施例中，COMe接口还包括：与COMe连接器的风扇控制信号接口连接的脉冲宽度调制PWM接口。
在本实用新型的一实施例中，以太网接口具体为简化的吉比特媒体独立接口RGMII，RGMII通过物理层PHY芯片与COMe连接器上的局域网LAN接口连接。
在本实用新型的一实施例中，SoC为龙芯2K型号处理器。
第二方面，本实用新型提供一种计算机，包括上述任一实施方式所述的COM-Express计算机模块。
本实用新型实施例提供的COM-Express计算机模块和计算机，集成CPU、内存、BIOS芯片、COMe连接器等设备，COMe接口100集成DVO接口、PCIE接口、以太网接口、USB接口、SATA接口、I2C接口、SPI接口、SDIO接口和GPIO接口等常用的主流外设，实现了符合PICMG规范的计算机模块；并且，为用户提供了灵活的COM-Express扩展形式，可以缩短用户基于LS2K处理器构建自主计算机产品的设计周期。
附图说明
图1为本实用新型提供的COM-Express计算机模块实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型提供的COM-Express计算机模块实施例一的电路连接原理示意图；
图3为本实用新型提供的COM-Express计算机模块实施例二的结构示意图；
图4为本实用新型提供的COM-Express计算机模块实施例二的电路连接原理示意图。
附图标记说明：
10-SoC； 20-COMe连接器；
30-BIOS芯片； 40-内存；
50-DVO转换芯片； 60-PHY芯片；
100-COMe接口； 101-DVO接口；
102-PCIE接口； 103-以太网接口；
104-USB接口； 105-SATA接口；
106-I2C接口； 107-SPI接口；
108-SDIO接口； 109-GPIO接口；
110-ACPI； 111-音频接口；
112-UART接口； 113-PWM接口。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的实施例进行描述。
图1为本实用新型提供的COM-Express计算机模块实施例一的结构示意图，图2为本实用新型提供的COM-Express计算机模块实施例一的电路连接原理示意图，如图1和图2所示，本实施例提供的COM-Express计算机模块包括：片上系统(System on Chip，SoC)10、COMe连接器20、分别与SoC10连接的基本输入输出系统(Basic Input Output System，BIOS)芯片30和内存40，SoC10通过COMe接口100与COMe连接器20连接；COMe接口100包括：数字视频输出(Digital Visual Output，DVO)接口101、高速串行计算机扩展总线标准(peripheral component interconnect express，PCIE)接口102、以太网接口103、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口104、串行高级技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment，SATA)接口105、内部集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，I2C)接口106、串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)接口107、安全数字输入输出(Secure Digital Input and Output，SDIO)接口108和通用输入输出(GeneralPurpose Input Output，GPIO)接口109；DVO接口101与COMe连接器20之间连接有DVO转换芯片50。
本实施例中，SoC10具体可以采用龙芯2K型号(Loongson 2K，LS2K)处理器。LS2K处理器是拥有完全自主知识产权的国产中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，采用40nm工艺制造，在单个芯片内集成了2个64位四发射超标量GS264高性能处理器核，体系结构为无内部互锁流水级的微处理器(Microprocessor without interlocked pipedstages，MIPS)兼容的精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer，RISC)架构，工作主频为1GHz，内部集成64位DDR3控制器、2个千兆网媒体访问控制(Giga MediaAccess Control，GMAC)控制器、2个x4PCIE控制器(可配置成为6个x1模式)、片内图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、片内显示控制器、2个控制器局域网络(ControllerArea Network，CAN)控制器、计算机闪存设备NAND控制器、SDIO控制器、动态功耗控制模块以及包括上述COMe接口100在内的众多系统上使用的输入输出(Input Output，IO)接口。图2即以SoC10为LS2K处理器为例进行示例性说明，下面也以SoC10为LS2K处理器为例详细说明本实用新型的技术方案。
需要说明的是，上述COMe接口100只是用于表示SoC10(LS2K)在与COMe连接器20连接时所需要的接口组，其并非表示SoC10内部集成专门的COMe接口。当SoC10应用于其他场景，与其他器件连接时，其上的COMe接口100也可以被称为与该其他器件相关的名称。
LS2K处理器主要面向于网络应用，兼顾平板应用及工控领域应用，对国家安全和经济发展都有举足轻重的作用。采用LS2K处理器的COM-Express计算机模块，为用户提供了更为灵活的扩展形式，缩短了用户基于LS2K处理器构建自主计算机产品的设计周期，为COM-Express计算机系统迁移到龙芯平台的快速评估和替换升级提供了便利，具有重要的经济价值和战略意义；并且，能够与国内多家工控计算机研究机构的扩展板适配，支持了用户基于该模块进行加固扩展，如扩展为6U加固型计算机主板、加固笔记本等不同形态的应用，方便了LS2K处理器的在加固和安全领域的应用推广。
在与BIOS芯片30连接时，LS2K处理器具体可以通过SPI接口107与BIOS芯片30连接，也可以通过Linux-IO(LIO)接口、SDIO接口108或者NAND接口与BIOS芯片30连接。
内存40具体可以采用2GB DDR3内存40颗粒，或者，4GB DDR3内存40颗粒；其可以选择使用小外形双列直插式内存模块(Small Outline Dual Inline Memory Module，SO-DIMM)内存条模式，容量可根据需求自行增减。
DVO转换芯片50与COMe连接器20上数字视频接口(Digital Visual Interface，DVI)、LVDS接口、高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)、视频图形阵列(Video Graphics Array，VGA)接口的其中之一连接。也就是说，DVO转换芯片50可以是将DVO信号转换为DVI信号的DVO-to-DVI转换芯片，也可以是将DVO信号转换为LVDS信号的DVO-to-LVDS转换芯片，将DVO信号转换为HDMI信号的DVO-to-HDMI转换芯片，还可以是将DVO信号转换为VGA信号的DVO-to-VGA转换芯片。具体可以根据需要进行选择。
LS2K处理器上的DVO接口101为两个，如图2中所示的DVO0和DVO1。在与COMe连接器20连接时，具体可以选择连接其中一个DVO接口101，或者同时连接两个DVO接口101，对应的，可以通过两个DVO转换芯片50与COMe连接器20连接，例如图2中示例性示出的通过DVO-to-DVI转换芯片与COMe连接器20的ROW CD的DVI接口连接，通过DVO-to-LVDS转换芯片与COMe连接器20的ROW CD的LVDS接口连接。
LS2K处理器的2个x4PCIE控制器可配置成为6个x1模式，直接连接至COMe连接器20的RAW A；LS2K处理器的1个以太网接口(简化的吉比特媒体独立接口(Reduced GigabitMedia Independent Interface，RGMII))、4个USB2.0接口、1路SATA接口、至少1路SPI接口、1个SDIO接口、4个GPIO接口直接连接至COM-Express连接器的ROW AB；LS2K的I2C接口106有两个，分别连接至COM-Express连接器的I2C和系统管理总线(System Management Bus，SMBUS)接口。
其中，LS2K处理器中，SDIO接口108和GPIO接口109为复用接口，在具体应用中可根据需要通过软件进行选择。SPI接口107包括4路，可根据需要与COM-Express连接器连接至少1路。
本实施例提供的COM-Express计算机模块，集成CPU、内存、BIOS芯片、COMe连接器等设备，COMe接口100集成DVO接口、PCIE接口、以太网接口、USB接口、SATA接口、I2C接口、SPI接口、SDIO接口和GPIO接口等常用的主流外设，实现了符合PICMG规范的计算机模块；并且，为用户提供了灵活的COM-Express扩展形式，可以缩短用户基于LS2K处理器构建自主计算机产品的设计周期。
图3为本实用新型提供的COM-Express计算机模块实施例二的结构示意图，图4为本实用新型提供的COM-Express计算机模块实施例二的电路连接原理示意图，如图3和图4所示，本实施例提供的COM-Express计算机模块，COMe接口100还包括：高级配置和电源管理接口(Advanced Configuration and Power Management Interface，ACPI)110。
具体的，与同等性能的CPU相比，LS2K处理器具有更低的功耗特性，其通过ACPI110与COMe连接器20连接，在ACPI电源管理模式下功耗可以低至1W左右，平均功耗能低至3W左右，峰值功耗也不到5W，理论上可以实现无风扇设计。
本实施例中，COMe接口100还可以包括：音频接口111。
具体的，LS2K处理器可以通过音频接口111与COMe连接器20上的高保真音频(HighDefinition Audio，HD Audio)接口连接，该音频接口111具体可以是HAD(HD Audio)接口、AC97接口或集成电路内置音频总线(Inter-IC Sound，I2S)接口等传输音频信号的接口，具体可根据需要设计。
本实施例中，COMe接口100还可以包括：通用异步收发传输器(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，UART)接口112。
LS2K处理器上包括4路三线制的UART，在与COMe连接器20具体连接时，可以选择1路或2路连接，也可以选择不连接。具体设计时，可根据需要选择。
本实施例中，COMe接口100还可以包括：与COMe连接器20的风扇控制信号(Fancontrol signals)接口连接的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)接口113。LS2K处理器可以通过PWM接口113控制风扇装置。
本实施例中，以太网接口103具体可以为RGMII，RGMII通过物理层(PhysicalLayer，PHY)芯片60与COMe连接器20上的局域网(Local Area Network，LAN)接口连接。在具体连接时，可以如图4中所示的连接1路RGMII(RGMII0)至COMe连接器20上以太网接口(LAN0)，也可以根据需求连接2路RGMII(RGMII0和RGMII1)至COMe连接器20上以太网接口(LAN0和LAN1)。
COM-Express计算机模块有4种不同的尺寸标准：Mini、Compact、Basic与Extendedmodules，本实施例是采用Compact尺寸规格，95mm*95mm，在具体设计时可根据实际应用需求自行选择，例如通过上述实施例一来实现Mini尺寸规格的COM-Express计算机模块。
另外，COM Express规范中定义了不同类型COMe连接器20，最新的“COM.02.0版本”中定义了一种新的类型type6，允许将HDMI、DVI和DisplayPort作为显示接口，并且支持USB3.0和更多的PCI Express通道，本实施例提供的COM-Express计算机模块设计实现了符合PICMG COM.0R2.0type6规范的计算机模块。
本实用新型实施例还提供一种计算机，包括上述任一实施例提供的COM-Express计算机模块。
其中，COM-Express计算机模块的结构与原理参见如图1～图4所示实施例，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种COM-Express计算机模块，其特征在于，包括：片上系统SoC、COMe连接器、分别与所述SoC连接的基本输入输出系统BIOS芯片和内存，所述SoC通过COMe接口与所述COMe连接器连接；
所述COMe接口包括：数字视频输出DVO接口、高速串行计算机扩展总线标准PCIE接口、以太网接口、通用串行总线USB接口、串行高级技术附件SATA接口、内部集成电路总线I2C接口、串行外设接口SPI接口、安全数字输入输出SDIO接口和通用输入输出GPIO接口；
所述DVO接口与所述COMe连接器之间连接有DVO转换芯片。
2.根据权利要求1所述的COM-Express计算机模块，其特征在于，所述DVO转换芯片与所述COMe连接器上数字视频接口DVI、低电压差分信号LVDS接口、高清晰度多媒体接口HDMI、视频图形阵列VGA接口的其中之一连接。
3.根据权利要求2所述的COM-Express计算机模块，其特征在于，所述DVO接口为两个。
4.根据权利要求1所述的COM-Express计算机模块，其特征在于，所述COMe接口还包括：高级配置和电源管理接口ACPI。
5.根据权利要求1所述的COM-Express计算机模块，其特征在于，所述COMe接口还包括：音频接口。
6.根据权利要求1所述的COM-Express计算机模块，其特征在于，所述COMe接口还包括：通用异步收发传输器UART接口。
7.根据权利要求1所述的COM-Express计算机模块，其特征在于，所述COMe接口还包括：与所述COMe连接器的风扇控制信号接口连接的脉冲宽度调制PWM接口。
8.根据权利要求1所述的COM-Express计算机模块，其特征在于，所述以太网接口具体为简化的吉比特媒体独立接口RGMII，所述RGMII通过物理层PHY芯片与所述COMe连接器上的局域网LAN接口连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的COM-Express计算机模块，其特征在于，所述SoC为龙芯2K型号处理器。
10.一种计算机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的COM-Express计算机模块。
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