CN209895229U

CN209895229U - 基于SoC的单板计算机

Info

Publication number: CN209895229U
Application number: CN201921189481.XU
Authority: CN
Inventors: 王微; 袁再松; 王开鑫
Original assignee: SHANGHAI LYNUC CNC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LYNUC NUMERICAL CONTROL TECHNOLOGY CO.,LTD.
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2029-07-26

Abstract

本实用新型提供一种基于SoC的单板计算机，包括SoC芯片、第一晶振、第二晶振、以太网模块、COMe接口模块；SoC芯片包括ARM核和可编程逻辑资源；ARM核与第一晶振连接，可编程逻辑资源与第二晶振连接；ARM核包括以太网数据接口，COMe接口模块包括千兆以太网接口；以太网数据接口与千兆以太网单元电连接，千兆以太网单元与千兆以太网接口电连接；可编程逻辑资源包括工业以太网数据接口，COMe接口模块还包括一对工业以太网接口，百兆以太网卡驱动单元与工业以太网接口电连接。该基于SoC的单板计算机同时支持千兆以太网接口和工业以太网接口，为单板计算机的工业应用提供了保证。

Description

基于SoC的单板计算机

技术领域

本实用新型涉及单板计算机技术领域，特别涉及一种基于SoC(System on Chip，片上系统)的单板计算机。

背景技术

目前，嵌入式系统在工业范围应用日益广泛，如伺服闭环控制，机器人控制等，对计算机性能和计算机集成度越来越高。传统单板计算机一般分为基于ARM(一种精简指令集微处理器)处理器和基于X86(一种复杂指令集处理器)处理器，匹配合适的外围电路。目前在工业控制领域，对于计算性能要求以及外设资源要求日益提高，要求支持Ethernet(以太网)资源实现局域网/互联网化，还要求EtherCAT(工业以太网)实现网络化闭环控制主流。基于ARM处理器或X86处理器的单板计算机，由于ARM处理器或X86处理器的引脚的限制，无法同时支持以太网和工业以太网，不利于单板计算机在工业控制领域的应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的单板计算机不能同时支持千兆以太网接口和工业以太网接口的缺陷，提供一种基于SoC的单板计算机。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供一种基于SoC的单板计算机，包括SoC芯片、第一晶振、第二晶振、以太网模块、COMe(即COM Express，国际工业电气协会定义的一种计算机模块标准)接口模块；SoC芯片包括ARM核和可编程逻辑资源；

ARM核与第一晶振连接，可编程逻辑资源与第二晶振连接；

ARM核包括以太网数据接口，以太网模块包括千兆以太网单元，COMe接口模块包括千兆以太网接口；以太网数据接口与千兆以太网单元电连接，千兆以太网单元与千兆以太网接口电连接；

可编程逻辑资源包括工业以太网数据接口，以太网模块还包括百兆以太网卡驱动单元，COMe接口模块还包括一对工业以太网接口，工业以太网数据接口与百兆以太网卡驱动单元电连接，百兆以太网卡驱动单元与工业以太网接口电连接。

较佳地，百兆以太网卡驱动单元包括以太网媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)。

较佳地，SoC芯片为Xilinx公司的Zynq系列芯片(美国赛灵思的SoC芯片)。

较佳地，COMe接口模块还包括I²C(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)接口、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口、LVDS(Low-Voltage DifferentialSignaling，低电压差分信号)接口、串口、ARM标准GPIO(General-purpose input/output，通用输入输出)接口和PL(Programmable Logic，可编程逻辑)标准IO(input/output，通用输入输出)接口；

ARM标准GPIO接口、I²C接口、USB接口、LVDS接口、串口分别与ARM核电连接，PL标准IO接口与可编程逻辑资源电连接。

较佳地，单板计算机还包括NOR Flash(一种非易失闪存)模块，NOR Flash模块与ARM核电连接。

较佳地，单板计算机还包括SD存储卡(一种基于半导体快闪记忆器的记忆设备)接口模块，SD存储卡接口模块与ARM核电连接，SD存储卡接口模块设置有SD存储卡插槽。

较佳地，单板计算机还包括DDR(Double Data Rate，双倍速率)存储器模块，ARM核与DDR存储器模块电连接。

较佳地，单板计算机还包括电源管理模块，电源管理模块分别与以太网模块、COMe接口模块、ARM核和可编程逻辑资源电连接。

较佳地，单板计算机还包括温度检测模块，温度检测模块的检测端与目标检测点连接，目标检测点设置于SoC芯片、DDR存储器模块、电源管理模块中的至少一处。

较佳地，单板计算机还包括mini COMe主板(一种COMe总线规格)，SoC芯片、第一晶振、第二晶振、以太网模块、COMe接口模块、DDR存储器模块、电源管理模块、温度检测模块均设置于mini COMe主板上。

本实用新型的积极进步效果在于：该基于SoC的单板计算机同时支持千兆以太网接口和工业以太网接口，为单板计算机的工业应用提供了保证。

附图说明

图1为本实用新型的一较佳实施例的基于SoC的单板计算机的结构示意图。

具体实施方式

下面举一较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

本实施例提供一种基于SoC的单板计算机，参照图1，该单板计算机包括SoC芯片1、第一晶振2、第二晶振3、以太网模块4、COMe接口模块5。SoC芯片1包括ARM核101和可编程逻辑资源102。ARM核101与第一晶振2连接，可编程逻辑资源102与第二晶振3连接。ARM核101包括以太网数据接口111，以太网模块4包括千兆以太网单元401，COMe接口模块5包括千兆以太网接口501；以太网数据接口111与千兆以太网单元401电连接，千兆以太网单元401与千兆以太网接口501电连接。可编程逻辑资源102包括工业以太网数据接口121，以太网模块4还包括百兆以太网卡驱动单元402，COMe接口模块5还包括一对工业以太网接口502，工业以太网数据接口121与百兆以太网卡驱动单元402电连接，百兆以太网卡驱动单元402与工业以太网接口502电连接。百兆以太网卡驱动单元402包括以太网媒体接入控制器和物理接口收发器。

作为一种较佳的实施例，该SoC芯片采用Xilinx公司的Zynq系列芯片，Zynq芯片包含ARM核101以及FPGA/PL(FPGA，Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列；PL，Programmable Logic，可编程逻辑)资源。SoC芯片内部实现工业以太网传输功能的逻辑根据工业以太网协议对FPGA/PL资源进行配置实现，相应地，FPGA/PL资源所包含的对应输入输出引脚被配置为工业以太网数据接口，具体配置方式是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

本实施例的基于SoC的单板计算机同时支持千兆以太网接口和工业以太网接口，为单板计算机的工业应用提供了保证。并且，ARM核用以高速串行计算，可编程逻辑资源用于数据并行高速处理，提高了单板计算机的数据运算能力。

在其他可选的实施方式中，百兆以太网卡驱动单元的以太网媒体接入控制器由FPGA/PL资源实现；千兆以太网单元所包括的以太网媒体接入控制器由Zynq系列芯片自身所包括的内核提供。

作为一种较佳的实施方式，COMe接口模块5还包括I²C接口503、三个USB接口504、LVDS接口505、两个串口506、ARM标准GPIO接口507和PL标准接口508。ARM标准GPIO接口、I²C接口503、USB接口504、LVDS接口505、串口506分别与ARM核101电连接，PL标准IO接口508与可编程逻辑资源102电连接。USB接口支持USB 2.0协议(一种USB协议)。这使得本实施例的基于SoC的单板计算机具备了良好的可扩展性。

本实施例的基于SoC的单板计算机还包括NOR Flash模块8，NOR Flash模块8与ARM核101电连接，用于存储ARM核101运行的程序。

该单板计算机还包括SD存储卡接口模块7，SD存储卡接口模块7与ARM核101电连接，SD存储卡接口模块7设置有SD存储卡插槽，SD存储卡插槽可供Micro SD卡(一种快闪存储器卡)插入，以实现扩展存储功能。

本实施例的单板计算机还包括DDR存储器模块6，ARM核101与DDR存储器模块6电连接。作为一种较佳的实施例，该DDR存储器模块包括512MB(兆字节)的标准电压DDR3(一种计算机内存规格)颗粒，并可兼容DDR3、DDR3L(一种计算机内存规格)、DDR2(一种计算机内存规格)和LPDDR2(一种计算机内存规格)颗粒，能够兼容32位或16位DDR总线。

作为一种较佳的实施例，该单板计算机还包括电源管理模块9，电源管理模块9分别与以太网模块4、COMe接口模块5、ARM核101和可编程逻辑资源102、DDR存储器模块、SD存储卡接口模块、NOR Flash模块电连接，根据相应模块所处的电压域提供相应的电源。

该单板计算机还包括温度检测模块10，温度检测模块10的检测端与目标检测点连接，目标检测点分别设置于SoC芯片1、DDR存储器模块6、电源管理模块9上。SoC芯片1、DDR存储器模块6、电源管理模块9是单板计算机上容易发热的器件，通过检测SoC芯片1、DDR存储器模块6、电源管理模块9的温度，可以了解该单板计算机的工作状况，当温度高于预设阈值时，则表明该单板计算机工作异常，温度检测模块10发出报警信息，提示需要进行相应的保护措施，以免烧坏相关电路。

本实施例的单板计算机还包括mini COMe主板，SoC芯片1、第一晶振2、第二晶振3、以太网模块4、COMe接口模块5、DDR存储器模块6、电源管理模块9、温度检测模块10、SD存储卡接口模块7、NOR Flash模块8等均设置于mini COMe主板上。该mini COMe主板的长度为84毫米、宽度为55毫米，具有较高的集成度，占用面积较小。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于SoC的单板计算机，其特征在于，包括SoC芯片、第一晶振、第二晶振、以太网模块、COMe接口模块；所述SoC芯片包括ARM核和可编程逻辑资源；

所述ARM核与所述第一晶振连接，所述可编程逻辑资源与所述第二晶振连接；

所述ARM核包括以太网数据接口，所述以太网模块包括千兆以太网单元，所述COMe接口模块包括千兆以太网接口；所述以太网数据接口与所述千兆以太网单元电连接，所述千兆以太网单元与所述千兆以太网接口电连接；

所述可编程逻辑资源包括工业以太网数据接口，所述以太网模块还包括百兆以太网卡驱动单元，所述COMe接口模块还包括一对工业以太网接口，所述工业以太网数据接口与所述百兆以太网卡驱动单元电连接，所述百兆以太网卡驱动单元与所述工业以太网接口电连接。

2.如权利要求1所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述百兆以太网卡驱动单元包括以太网媒体接入控制器和物理接口收发器。

3.如权利要求1所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述SoC芯片为Xilinx公司的Zynq系列芯片。

4.如权利要求1所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述COMe接口模块还包括I²C接口、USB接口、LVDS接口、串口、ARM标准GPIO接口和PL标准IO接口；

所述ARM标准GPIO接口、所述I²C接口、所述USB接口、所述LVDS接口、所述串口分别与所述ARM核电连接，所述PL标准IO接口与所述可编程逻辑资源电连接。

5.如权利要求1所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述单板计算机还包括NORFlash模块，所述NOR Flash模块与所述ARM核电连接。

6.如权利要求5所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述单板计算机还包括SD存储卡接口模块，所述SD存储卡接口模块与所述ARM核电连接，所述SD存储卡接口模块设置有SD存储卡插槽。

7.如权利要求1所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述单板计算机还包括DDR存储器模块，所述ARM核与所述DDR存储器模块电连接。

8.如权利要求7所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述单板计算机还包括电源管理模块，所述电源管理模块分别与所述以太网模块、所述COMe接口模块、所述ARM核和所述可编程逻辑资源电连接。

9.如权利要求8所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述单板计算机还包括温度检测模块，所述温度检测模块的检测端与目标检测点连接，所述目标检测点设置于所述SoC芯片、所述DDR存储器模块、所述电源管理模块中的至少一处。

10.如权利要求9所述的基于SoC的单板计算机，其特征在于，所述单板计算机还包括mini COMe主板，所述SoC芯片、所述第一晶振、所述第二晶振、所述以太网模块、所述COMe接口模块、所述DDR存储器模块、所述电源管理模块、所述温度检测模块均设置于所述miniCOMe主板上。