CN207380490U - 具有三防功能的工业手持pad - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有三防功能的工业手持PAD，包括安全加密模块，处理器模块，网络传输模块，按键模块，前后置摄像头模块，GPS模块，电源管理模块和音频模块，处理器为RK3288模块，采用PMU作为主控制芯片，外挂两颗DDR芯片和eMMC FLASH芯片，网络传输模块包括WIFI、公网和专网，wife采用的AP6441芯片，采用U8300C全网通模块。本实用新型中本产品具有定位功能，支持北斗/GPS双模定位系统。三防设计，IP68防护等级，1.5米跌落。坚固性，军用保护等级。多功能，支持WiFi、蓝牙、多种传感器、NFC、条码扫描。屏幕强化，全钢化高强度电容触摸屏。大容量电池：6000mAh大容量锂电池。

Description

具有三防功能的工业手持PAD

技术领域

本实用新型属于便携终端改进技术领域，具体涉及一种具有三防功能的工业手持PAD 。

背景技术

智能终端设备是结合了主控制PMU（电源管理单元），公网模块、GPS模块和前后置摄像头功能，可供客户浏览网页、收发电子邮件的智能便携终端。智能便携终端为了节约电量，通常会减少硬件本身的功率消耗，并且关闭当前未处于工作状态的设备，或者使这些设备进入低功耗的状态，从而减少智能便携终端整体的电量消耗，延长使用时间。

目前现有智能便携终端在实现功能时采用 AP(Application Processor，应用处理器 ) 与CP(Communication Processor，通信处理器 ) 结合的架构，其中，AP 完成如音视频播放、文档阅读与处理等功能；CP 为应用处理器提供通信通路，实现通信功能。由于智能便携终端的无线网络信号会随着终端所处位置的不同而发生变化，每当 CP 获知无线网络信号发生改变时，会将处于休眠状态的 AP 唤醒，由 AP 通过 CP 读取无线网络信号，并根据读取的信号更新显示屏上的信号显示，使智能便携终端用户可以实时了解当前的无线网络信号状态。

目前现有智能便携终端存在问题：当无线网络信号发生变化时，AP 和 CP 都将处于工作状态，而不是处于低功耗的休眠状态，特别当智能便携终端处于移动状态时，可能会引起无线网络信号的频繁变化，而此时 AP 可能除了更新信号显示外，不进行其它应用处理，并且用户也并不关注此时的无线网络信号变化情况，但 AP 仍然需要根据网络信号的频繁变化被不断从休眠状态唤醒，由此增加了智能便携终端的功耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对目前现有智能终端设备仍然存在的问题和不足，提供一种具有三防功能的工业手持PAD 。

为实现上述目的采用如下技术方案：一种具有三防功能的工业手持PAD ，包括安全加密模块，处理器模块，网络传输模块，按键模块，前后置摄像头模块，GPS模块，电源管理模块和音频模块，处理器为RK3288，采用PMU作为电源主控制芯片，外挂两颗DDR芯片和eMMCFLASH芯片，网络传输模块包括WIFI、公网和专网，WIFI采用的AP6441芯片，采用U8300C全网通模块，主控制PMU的电源输出端口与MOS管Q0的源极连接，MOS管Q0的漏极与各模块的电源端连接，MOS管Q0的源极与漏极之间并列有电阻R1，主控制PMU的电源输出端口通过电阻R2与MOS管栅极连接，MOS管栅极通过电阻R3与三极管Q1的集电极连接，三极管的基极通过电阻R4与主控制PMU的控制端连接，三极管Q1的基极通过电阻R5与地连接，三极管Q1的发射极与地连接。

所述GPS模块：主控制PMU的VCC_IO端口与MOS管一的源极连接，MOS管一的漏极与GPS模块的电源端连接，MOS管一的源极与漏极之间并列有电阻R6，主控制PMU的VCC_IO端口通过电阻R7与MOS管栅极连接，MOS管栅极通过电阻R8与三极管Q1的集电极连接，三极管的基极通过电阻R9与主控制PMU的控制端连接，三极管Q1的基极通过电阻R10与地连接，三极管Q1的发射极与地连接。

所述电源管理模块：主控制PMU的VCC_BAT端口与MOS管二的源极连接，MOS管二的漏极与公网模块的电源端连接，MOS管二的源极与漏极之间并列有电阻R11，主控制PMU的VCC_BAT端口通过电阻R12与MOS管栅极连接，MOS管栅极通过电阻R13与三极管Q1的集电极连接，三极管的基极通过电阻R14与主控制PMU的控制端连接，三极管Q1的基极通过电阻R15与地连接，三极管Q1的发射极与地连接。

所述前后置摄像头模块：主控制PMU的VCC与SOT25封装的芯片电源输入端连接，主控制PMU的信号端之一与SOT25封装的芯片信号输入端连接，SOT25封装的芯片信号输出端通过电感L后与前置摄像头的电源控制端连接；主控制PMU的VCC与SOT25封装的芯片电源输入端连接，主控制PMU的信号端之一与SOT25封装的芯片信号输入端连接，SOT25封装的芯片信号输出端与后置摄像头的电源控制端连接。主控制PMU采用RK3288芯片。主要是通过LDO单独控制相机的三路电源，通过主控的IO口来控制LDO的工作，当打开相机的时候，触发IO口输出高电平使得LDO工作，此时可以进行正常拍照，录像等，当关闭相机是，电源断开，这种设计达到降低了系统的功耗，延长待机时机。

有益效果：1.本产品主要包括处理器模块、网络传输、音频传输模块，WIFI/BT/NFC模块、电源管理模块、GPS/北斗、按键模块、前后置摄像头、硬件加密模块及LCD显示模块。具有定位功能：支持北斗/GPS双模定位系统。三防设计：IP68防护等级，1.5米跌落。坚固性：军用保护等级。多功能：支持WiFi、蓝牙、多种传感器、NFC、条码扫描。屏幕强化：全钢化高强度电容触摸屏。大容量电池：5000mAh大容量锂电池。可根客户要求定制开发。

2.本实用新型中，GPS控制模块和全网通/专网部分主要是通过MOS管和三极管来控制电源电路，GPS控制模块和全网通/专网部分的电源由MOS管Q8001来控制，休眠状态下关闭此电源，以降低功耗，为防止MOS管不完全导通，增加了三极管Q8013，以保证系统工作的稳定。启动APP时，才触发前后之摄像头的电源管理模块，对摄像头的各路电源进行供电，来启动相机进行拍照，这样做合理的控制的相机的电，做的更加灵活和智能，硬件流出控制结合，配合软件来控制，比传统的控制更加方便快捷。

3.硬件安全加密。用安全加密芯片来设计，这是其他平板（手机现在可能是有加密的）现在都不太具备的，通过SPI进行通信。

4.全网通和专网模块。采用usb来控制，用一个PCIE接口的全网通模块和专网模块，区别于别人的全网通芯片结合主控来实现，主要能够支持专网，切换方便，还可以将我们的平板做成WIFI版本的，接口做到了一直，方便灵活，具体的电器连接性相见原理图。

5.GPS模块。GPS采用的集成化的模块来实现，主要功能支持差分和北斗，并且支持千寻的服务，定位精度高，通过串口来控制模块和主控之间的通信。

6.按键模块。主要的亮点是拍照键的多功能。拍照键：短按进入相机，长按是闪光灯，再长按关闭闪光灯；这样在行业内使用的时候方便快捷。

7.SIM部分、TF卡。Sim卡，信号、时钟及复位信号增加了ESD保护，比传统的抗干扰会更强；TF卡，信号线、时钟、数据及控制信号都加了ESD保护，比传统的抗干扰会更强。

8.USB部分。USB控制器的参考电阻采用的1%精度的，此电阻关系到USB眼图的好坏。

附图说明

图1是RK3288的外部资源和功能模块图。

图2为RK3288的电源模块图。

图3为RK3288控制PMU部分的控制信号图。

图4为RK3288控制DDR部分的数据、地址信号图。

图5为RK3288控制FLASH部分的数据信号图。

图6为RK3288控制USB部分的数据和控制信号图。

图7为RK3288控制按键控制信号图。

图8为RK3288控制后置摄像头的信号图。

图9为RK3288控制LCD显示和前置摄像头的信号图。

图10为RK3288的GPIO信号图。

图11是USB OTG部分的电路设计图。

图12为EMMC FLASH部分的电路设计图。

图13为摄像头闪光灯的电路设计图。

图14是后置摄像头的电路设计图。

图15是前置摄像头的电路设计图。

图16是显示屏电路。

图17是背光电路。

图18是WIFI/蓝牙/NFC电路的设计图。

图19是GPS模块的电源及电路设计图。

图20是触摸屏电路设计和安全加密的电路设计图。

图21是GPS电源控制部分的电路图。

图22是全网通/专网部分的电源控制电路图。

图23是前置摄像头电源控制电路图。

具体实施方式

具有三防功能的工业手持PAD ，包括安全加密模块，处理器模块，网络传输模块，按键模块，前后置摄像头模块，GPS模块，电源管理模块和音频模块，等。

安全加密：

采用国家认证的信大捷安加密芯片，该芯片出厂即配备唯一privatekey，无法通过移植芯片破解。可以通过高精度的加密算法，对第三方等软件进行加密，保证网络安全和个人隐私；通过SPI接口与主控制芯片进行通信，来控制加密芯片。

处理器模块：

CPU： 四核ARM Cortex-A7，主频达1.3GHz ；

GPU ：ARM Mali-400MP2 GPU，支持OpenGL ES1.1/2.0 ；图像处理 ：内嵌高性能2D加速硬件；1080P 多种格式视频解码，包含1080P H265硬件解码 ；1080P 视频编码，支持H.264 ；

Flash：支持MLC NAND，eMMC ；

内存 ： 支持LPDDR2，DDR3，DDR3L ；

集成度： 集成了CVBS、HDMI、Ethernet MAC、S/PDIF、Audio DAC、USB ；

本设备采用的是RK3288作为主控制芯片，外挂2颗DDR芯片（共4G），和32G的eMMCFLASH，；

CPU：超强四核Cortex-A17，频率高达1.8GHz；

GPU：ARM Mali-T764 GPU, 支持TE, ASTC, AFBC内存压缩技术；

图像处理：支持OPENGL ES1.1/2.0/3.0, OPEN VG1.1, OPENCL, Directx11

内嵌高性能2D/3D加速硬件；

支持4K、H.265硬解码10bits色深、HDMI2.0；

支持1080P多格式视频解码1080P视频编码，支持H.264, VP8 和MVC图像增强处理；

Geomerics Enlighten的全局实时光引擎；

硬件提升低功耗下显示效果：

显示：最高支持3840X2160 分辨率显示, 以及HDMI2.0输出；

安全：硬件安全系统, 支持 HDCP 2.X；

内存：双通道DRAM 控制器, 64 bits 存储接口；

支持DDR3L, LPDDR2, LPDDR3；

接口：内嵌13M ISP 及 MIPI-CSI 接口；

丰富的外围接口支持。

网络传输：

1、WIFI

WIFI采用的AP6441，集成了WIFI、蓝牙及NFC功能，通过SDIO和主控进行通信，能够通过连接外部的网络进行通信，传输距离有400m左右，在主端信号良好的情况下可以快速上网。

2、公网

采用龙尚的U8300C的全网通模块，U8300C是一款Mini PCI-E接口的LTE 模块，U8300C是一款适用于FDD-LTE/TDD-LTE/TD

-SCDMA/UMTS/EVDO/EDGE/GPRS/GSM/CDMA多种网络制式和GPS定位服务的无线终端产品，在FDD-LTE网络下，接入速度下行可达到100Mbps，上行可达50Mbps，在TDD-LTE网络下，接入速度下行可达到61Mbps，上行可达18Mbps，在没有LTE覆盖的地方可以通过TD-SCDMA接入，速度下行可达到4.2Mbps，上行可达2.2Mbps，通过UMTS接入速率下行可达到42Mbps，上行可达5.7Mbps，等等，主要还是通过USB来控制U8300C，功耗低，灵敏度高。

3、专网

采用的是专网模块，支持专网400MHz、1.4GHz和1.8GHz频段，再有网络覆盖的地方可以接入4G网络，主要也是通过USB来控制专网模块，功耗低，灵敏度高。

模块：

搜星时间小于8S，热启动时间20S，冷启动时间1分30秒，能搜到40dB的信号4个以上，定位精度1.5m，支持北斗差分和千寻服务；低功耗，高精度，精准定位，通过串口来控制GPS模块。

按键模块：

主要有开关键按键、音量加减按键和拍照按键。开机键：按下2S开机，长按5s关机。音量加减：作为音量加减的按键功能，音量加和开机键组合可以进入load界面（先按音量加在按开机键）。拍照键：短按进入相机，长按是闪光灯，再长按关闭闪光灯。

前后置摄像头：

前置200万，后置1300万，画面清晰，录像拍摄清晰度高，曝光优化，拍照速度快，有连续拍照功能，能连续录像4小时以上； 前置摄像头是通过I2C、2组差分数据信号和几个控制信号来实现。后置摄像头是通过I2C、5组差分数据信号和几个控制信号来实现。前后置摄像头的电是打开相机的时候才有，很智能，也减小系统的功耗。

显示模块：

采用高清的屏幕，分辨率达1200*1920，触摸灵敏度高，体检感觉很好，亮度可调。主要是有五组差分信号和智能的电源来控制。

电源管理：

电源管理芯片是一款高集成度、将若干的分类电源集神于一体的芯片，实现更高的电源转换效率和更低的功耗，同时增强了系统的稳定性；牵扯到CPU的上电时序和之间的时间间隔有先后关系和时间要求，PMU的选取十分的关键，本设计就是采用了PMU以及外围芯片一站式供应，既节省了成本，又保证系统的可靠性，同时减少了输出电压不一致的风险。

同时此芯片还可以和电池进行充电，满足单节电池的功能设计，充电电流最大能支持到2A，功能相当全，稳定性相对好。

通过设计电池的曲线，对UBOOT进行初始化设计，完成电池电量的指示部分。

音频模块：

采用音频解码芯片来实现，是设备发出美妙的声音，包括蓝牙、耳机、mic和喇叭的声音都可以用这个集成度高，功能强大的芯片进行解码。通过I2S和主控进行通信。

模块：

采用一个集成的WIFI/BT/NFC/FM的为一体的芯片，此芯片在各个功能模块上都能体现各自的优点，性能相当好，功耗低，外形结构尺寸小，方便布局和贴片；蓝牙支持BTV4.0，及向下BT3.0/2.1+EDR/2.0兼容。

WIFI支持IEEE 802.11/a/b/g/n/ac，频段2.4G，传输距离室外500左右，穿透能力强，信号稳定。NFC在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换，鉴于NFC采用了独特的信号衰减技术，现还只适合接触式无线通信，NFC具有距离近、低功耗和带宽高等优点。现支持公交卡 银行卡等基础识别，启动时间3s。

部分：

RK3288共有三组USB接口，一组支持USB OTG，两个USB HOST，USB OTG接口可以通过检测VBUS和ID信号，配置为Host或Device功能，支持USB2.0，OTG可以实现外接U盘和鼠标等USB设备，U盘最大支持128G。USB具有高达480Mbps的传输速率，差分信号对于线路上的寄生电容非常敏感，要尽量选择低结电容的ESD保护器件。

为抑制电磁辐射，在信号线上加共模电感。

RK3288集成多种功能模块，每个模块基本上都是独立供电的模式，每个模块的电源都是受控制的，已达到按需求分配及降低功耗的作用，需要模块工作时供电运行，不需要时自动断电，不同的功能模块，根据供电不同来调整对应的输出驱动能力。电源设计时一定要满足上电时序 否则会出现死机，屏闪，休眠唤醒不了等问题，这点对整个系统的运行和功耗都至关重要。

GPS控制模块，主要是通过MOS管和三极管来控制电源电路，GPS_D3V3的电源由MOS管Q8001来控制，休眠状态下关闭此电源，以降低功耗，为防止MOS管不完全导通，增加了三极管Q8013，以保证系统工作的稳定。

全网通/专网部分、EMMC FLASH和前后置摄像头中，主控制PMU的电源输出端口与MOS管Q0的源极连接，MOS管Q0的漏极与各模块的电源端连接，MOS管Q0的源极与漏极之间并列有电阻R1，主控制PMU的电源输出端口端口通过电阻R2与MOS管栅极连接，MOS管栅极通过电阻R3与三极管Q1的集电极连接，三极管的基极通过电阻R4与主控制PMU的控制端连接，三极管Q1的基极通过电阻R5与地连接，三极管Q1的发射极与地连接。其中，前后置摄像头部分，主控制PMU的VCC与SOT25封装的芯片电源输入端连接，主控制PMU的信号端之一与SOT25封装的芯片信号输入端连接，SOT25封装的芯片信号输出端通过电感L后与前置摄像头的电源控制端连接；主控制PMU的VCC与SOT25封装的芯片电源输入端连接，主控制PMU的信号端之一与SOT25封装的芯片信号输入端连接，SOT25封装的芯片信号输出端与后置摄像头的电源控制端连接。主要是启动APP时，才触发DVP_PWR使能，对摄像头的各路电源进行供电，来启动相机进行拍照，这样做合理的控制的相机的电，做的更加灵活和智能，硬件流出控制结合，配合软件来控制，比传统的控制更加方便快捷。

本实用新型各模块主要有特点的功能特点。1、硬件安全加密。用安全加密芯片来设计，这是其他平板（手机现在可能是有加密的）现在都不太具备的，通过SPI进行通信。2、全网通和专网模块。采用usb来控制，用一个PCIE接口的全网通模块和专网模块，区别于别人的全网通芯片结合主控来实现，主要能够支持专网，切换方便，还可以将我们的平板做成WIFI版本的，接口做到了一直，方便灵活，具体的电器连接性相见原理图。3、GPS模块。GPS采用的集成化的模块来实现，主要功能支持差分和北斗，并且支持千寻的服务，定位精度高，通过串口来控制模块和主控之间的通信。4、按键模块。主要的亮点是拍照键的多功能。拍照键：短按进入相机，长按是闪光灯，再长按关闭闪光灯；这样在行业内使用的时候方便快捷。5、SIM部分、TF卡。 Sim卡，信号、时钟及复位信号增加了ESD保护，比传统的抗干扰会更强；TF卡，信号线、时钟、数据及控制信号都加了ESD保护，比传统的抗干扰会更强。6、USB部分。USB控制器的参考电阻采用的1%精度的，此电阻关系到USB眼图的好坏。

Claims (4)

1.一种具有三防功能的工业手持PAD，包括安全加密模块，处理器模块，网络传输模块，按键模块，前后置摄像头模块，GPS模块，电源管理模块和音频模块，其特征是，处理器为RK3288，采用PMU作为电源主控制芯片，外挂两颗DDR芯片和eMMC FLASH芯片，网络传输模块包括WIFI、公网和专网，WIFI采用的AP6441芯片，采用U8300C全网通模块，主控制PMU的电源输出端口与MOS管Q0的源极连接，MOS管Q0的漏极与各模块的电源端连接，MOS管Q0的源极与漏极之间并列有电阻R1，主控制PMU的电源输出端口通过电阻R2与MOS管栅极连接，MOS管栅极通过电阻R3与三极管Q1的集电极连接，三极管的基极通过电阻R4与主控制PMU的控制端连接，三极管Q1的基极通过电阻R5与地连接，三极管Q1的发射极与地连接。

2.根据权利要求1所述的具有三防功能的工业手持PAD，其特征是，所述GPS模块：主控制PMU的VCC_IO端口与MOS管一的源极连接，MOS管一的漏极与GPS模块的电源端连接，MOS管一的源极与漏极之间并列有电阻R6，主控制PMU的VCC_IO端口通过电阻R7与MOS管栅极连接，MOS管栅极通过电阻R8与三极管Q1的集电极连接，三极管的基极通过电阻R9与主控制PMU的控制端连接，三极管Q1的基极通过电阻R10与地连接，三极管Q1的发射极与地连接。

3.根据权利要求1所述的具有三防功能的工业手持PAD，其特征是，所述电源管理模块：主控制PMU的VCC_BAT端口与MOS管二的源极连接，MOS管二的漏极与公网模块的电源端连接，MOS管二的源极与漏极之间并列有电阻R11，主控制PMU的VCC_BAT端口通过电阻R12与MOS管栅极连接，MOS管栅极通过电阻R13与三极管Q1的集电极连接，三极管的基极通过电阻R14与主控制PMU的控制端连接，三极管Q1的基极通过电阻R15与地连接，三极管Q1的发射极与地连接。

4.根据权利要求1所述的具有三防功能的工业手持PAD，其特征是，所述前后置摄像头模块：主控制PMU的VCC与SOT25封装的芯片电源输入端连接，主控制PMU的信号端之一与SOT25封装的芯片信号输入端连接，SOT25封装的芯片信号输出端通过电感L后与前置摄像头的电源控制端连接；主控制PMU的VCC与SOT25封装的芯片电源输入端连接，主控制PMU的信号端之一与SOT25封装的芯片信号输入端连接，SOT25封装的芯片信号输出端与后置摄像头的电源控制端连接。