CN210627095U

CN210627095U - 一种通用包含各种总线主板的加固计算机

Info

Publication number: CN210627095U
Application number: CN201922405008.7U
Authority: CN
Inventors: 梁允; 徐健茹; 刘阳; 张玮; 任高祥; 李猛飞
Original assignee: LUOYANG WEIXIN ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: LUOYANG WEIXIN ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2029-12-27

Abstract

本实用新型介绍一种通用包含各种总线主板的加固计算机，包括主机箱、多路总线工控主板总成；多个航空插头在主机箱的侧面；主板总成包括主板、COMe主机、核心板、1553B总线、ARINC 429总线、ADDA模块、DIDO、CAN总线、422/485串口、网络、电源等,接口包括1553B、CAN、ARINC429、RS422/RS232/RS485总线、以太网、离散量输入输出、AD、DA、PCIe扩展接口，为PCIe 16X、LVDS、HDMI、USB、LAN、音频信号提供过线通道。本计算机的主板包含几乎所有常用总线；各个模块都以连接器和螺钉固定子卡方式；因而维修性强，互换性好。

Description

一种通用包含各种总线主板的加固计算机

技术领域

本实用新型涉及一种加固计算机，特别是一种通用包含各种总线主板的加固计算机。

背景技术

随着计算机网络技术发展，计算机应用领域也越来越广，汽车、军工、生活、工业等领域需求的计算机要求和环境各不相同，尤其是军工行业所要求的计算机要参与各种关键武器设备的系统，因此计算机的功性能、维修性、互换性等都有更高的要求。

市面上的计算机实现基本功能适应生活还行，但是明显存在一下不足：

功能非常少，性能不稳定。

互换性差：在一个功能出现故障时，无法及时拆除不影响其他功能也正常工作。

维修性差：在工作中出现故障时，因为功能集中化不能在短时间内排除故障。

随着信息技术的快速发展，以及便携式电脑笔记本的需求越来越大，需要提供多种功能和多个设备的连接，于是有限的机箱空间和目前CPU模块提供的PCIE和PCI总线插槽和总线接口路数已经不能满足需求，因此对多总线通用加固计算机的推出已经刻不容缓。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种通用包含各种总线主板的加固计算机，安装有多路总线工控主板，主板上安装各个模块都以连接器和螺钉固定子卡方式连接和固定，每一个子卡独立，可以逐一排查，维修性强，互换性好。

为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种通用包含各种总线主板的加固计算机，包括主机箱、多路总线工控主板总成；其中：

主机箱包括箱体、风扇、多个航空插头，其中，

主机箱体的内侧固定多路总线工控主板，上面固定装有把手，风扇安装在主机箱的后面和内部，多个航空插头设置在主机箱的侧面；

多路总线工控主板总成包括COMe主机模块、核心板、1553B总线模块、ARINC 429总线模块、ADDA模块、DIDO模块、CAN总线模块、422/485串口模块、网络模块、电源等模块、信号连接电缆；其中，多路总线工控主板固定在箱体内侧；

多路总线工控主板设置在接口包括1553B、CAN、ARINC429、RS422/RS232/RS485总线接口、以太网接口、离散量输入输出接口、AD接口、DA接口，以及512G MSATA接口电子盘和PCIE扩展接口，这些接口为PCIe 16X、LVDS、HDMI、USB、LAN、音频信号提供过线通道。

具体的，所述的1553B、ARINC429、AD、DA、RS422/RS232/RS485接口都以子卡形式设置在多路总线工控主板上；这种设计为调试提供了方便；

所述的多路总线工控主板，主板上安装各个模块都以连接器和螺钉固定子卡方式连接和固定。

进一步具体的，所述的含有1553B、ARINC429、AD、DA、RS422/RS232/RS485接口的子卡均为标准尺寸，并使用相同的连接器；这样就可以灵活实现各种功能组合，即在429功能不需要时候可以变成8路1553B，1553B总线不需要时候可以变为32路429，其他功能板卡可以互换和改变；

COMe主机模块作为整个模块的核心，以PCIE总线的形式连接其他模块包括核心板、1553B总线模块、ARINC 429总线模块、ADDA模块、DIDO模块、CAN总线模块、422/485串口模块、网络模块；电源模块作为主机模块和子卡的供电源；信号连接电缆将主板上的总线引出到机箱面板上以供调试。

机箱为加固机箱抗震、防潮、防霉菌为高可靠性机箱。

本专利所述的航空插头，为微矩形低频插头。

进一步的，主机箱内部安装有PCI-Express（简称PCIE）信号转换为多路PCIE和PCI信号的模块。

进一步的，多路总线工控主板上装有的核心板为FPGA核心板。

进一步的，所述的COMe主机模块为COMe Type6标准模块，选用Intel i7-4700QE内核，搭载QM87芯片组；

进一步具体的，所述的COMe主控模块功性能参数为：

（a）支持Intel® Core™I7-4700EQ Processor @ 2.4GHz 4核处理器；

（b）支持3个DDI、1个双通道LVDS、1个VGA显示接口；

（c）DDR3L内存4G；

（d）4路SATA3.0；

（e）1路10/100/1000M自适应以太网；

（f）7路PCIE x1，1路PCIE x16；

（g）3路DDI信号；

（h）4路USB3.0，4路USB2.0；

（i）支持Windows XP、Windows7；

进一步的，所述网络模块为CPCI双冗余千兆/百兆以太网模块。

进一步的，所述COMe主机模块为宽温，高可靠功性能模块。

进一步的，所述的1553B总线模块为4通道冗余多功能模块。

进一步的，所述ARINC429总线模块为16收16发多通道模块。

进一步的，电源模块为宽温高可靠性能、环境适应性好的模块。

进一步的，所述的RS232/422/485总线，实现形式为子板，子板包括通讯信号RS232/485/422传输单元，RS422串口协议采用FPGA的IP核实现，对外输出以及对内输入采用磁耦ADuM5402芯片进行隔离，收发驱动芯片选用MAX3160；采用12片ADuM5402、12片MAX3160实现12路串口通道的全双工通讯。

进一步的，所述的AD接口\ DA接口采用子板形式，包括AD电路和DA电路，AD电路包含AD放大、AD选择、ADC转换、ADC采集电路； DA电路为DA输出电路，采用的芯片是AD5360FPGA，通过SPI将输出电压值发送给AD5360，AD5360按照接收的数据进行输出。更具体的，AD放大、AD选择、ADC转换、ADC采集电路，所用芯片分别为OP462GS、ADG409、AD8251、AD7671。

进一步的，所述的音频芯片采用ALC892-CG，输出一路音频，并采集一路麦克风。

多路总线工控主板主要功能为：（1）由于设置有1553B、CAN、ARINC429、RS422/RS232/RS485、以太网、离散量输入输出、AD、DA接口，以及512G MSATA接口电子盘和PCIe扩展接口，这些接口为PCIe 16X、LVDS、HDMI、USB、LAN、音频提供过线通道；（2）具备4通道1553B总线、16收16发ARINC429总线、2路CAN总线、12通道RS232/422/485、5-96路离散量输入、5-96路离散量输出、16路AD、16路DA 等多种功能的接口或者连接结构；（3）支持电子开关调整功能；（4）扩展音频接口，1路MIC输入，1路LINE输出；（5）提供CPCI接口，PCIE接口。

所述的多路总线工控主板特点在于一个主板集成了多路航空总线，较普通主板多了航空总线；并且将AD、DA、离散量等集成在这一块多路总线工控主板上，且以可插拔的子卡的形式来实现，方便灵活。

通过采用上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

安装有多路总线工控主板包含了几乎所有飞机常用总线，功能比一般加固计算机强大，而且现有加固计算机没有把总线做在主板上的。

主机箱内部安装有多路总线工控主板，主板上安装各个模块都以连接器和螺钉固定子卡方式，每一个子卡都为独立的，如果主板有问题可以逐一排查，谁有问题更换谁，维修性强，互换性好。

信号连接电缆采用带屏蔽差分快锁型矩形连接器，比市场上普通连接器使用方便，连接牢靠传输速率高。

附图说明

图1和图2是主机箱结构。

图3是主板组成框图

图4是主板实现形式图。

图5是PCI-Express（简称PCIE）信号转换模块。

图6是核心板原理框图。

图7是1553B总线电路。

图8是ARINC429总线模块。

图中：1为电源模块，2为机箱壳体，3为PCIE信号转换模块，4为扩展PCI卡槽机笼，5为工控主板，6为两个风扇，7为航空插头，8为信号连接电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

如图1和图2，本实用新型的一种通用包含各种总线主板的加固计算机，包括主机箱、多路总线工控主板总成；主机箱包括箱体、风扇、多个航空插头，主机箱体的内侧固定多路总线工控主板，上面固定装有把手，主机箱体的后面和内部安装又风扇，侧面有多个航空插头。机箱为加固机箱抗震、防潮、防霉菌为高可靠性机箱。

如图3，RS232/422/485总线，实现形式为子板，子板包括通讯信号RS232/485/422传输单元，RS422串口协议采用FPGA的IP核实现，对外输出以及对内输入采用磁耦ADuM5402芯片进行隔离，收发驱动芯片选用MAX3160。采用12片ADuM5402、12片MAX3160实现12路串口通道的全双工通讯。

AD\DA采用子板形式，包括AD电路和DA电路，AD电路包含AD放大、AD选择、ADC转换、ADC采集电路；所用芯片分别为OP462GS、ADG409、AD8251、AD7671。DA电路为DA输出电路采用的芯片是AD5360 FPGA通过SPI将输出电压值发送给AD5360，AD5360按照接收的数据进行输出。

音频芯片采用ALC892-CG，输出一路音频，并采集一路麦克风。

存储单元通过SATA接口直接也COMe模块相连，同时预留一路SATA信号采用SN75LVCP600SDSKT进行均衡。电子盘容量为512G满足技术协议要求，接口定义满足mSata协议。

进一步RTC电源部分为主控模块提供备份电源，方案选用一片纽扣电池CR1220提供。

如图4所示，为了扩展PCIE信号，通过对PCIESwitch芯片进行复用，将芯片组如CPU提供的一组PCIEX16信号（或者PCIex8、PCIex4）输入到PCIESwitch芯片的输入口，可以通过转换输出4组PCIEX4信号（或者2路PCIex8、1路PCIex8和2路PCIex4），这么多的PCIE总线可以支持所需要的PCIE总线设备。

再将第一PCIESwitch芯片输出的某一组PCIE信号再次接入到第二PCIESwitch芯片中，以此来实现扩展更多路PCIE信号；同时将第一PCIESwitch芯片输出的某一组PCIE信号输入到PCISwitch芯片转换为CPCI标准信号，一条PCI总线上可以挂多个PCI设备。

如图5所示核心板为FPGA模块，主要用来实现PCIE总线协议、串口总线数据的接收/发送、数据存储及逻辑的配置等功能。

如图6所示,网络模块采用的Intel的WG82574IT桥片架构，通过一路PCIE扩展出1路以太网。WG82574IT桥片外部需要扩展非易失存储器（EEPROM或FLASH）配置LAN空间参数，WG82574IT启动首先识别非易失存储器的类型，然后通过SPI接口读取其内部配置信息。方案中采用Atmel公司的AT25DF021作为外扩非易易失存储器,网络模块功能性能均为高可靠。

如图7所示，工控主板中1553B接口单元实现形式是核心板加子板的形式，核心板为自主研发的成品，子板包含电源转换、驱动（收发和隔离）。1553B协议采用FPGA的IP核实现，单个通道驱动芯片选用HI-1573（COMS/TTL电平兼容），对外接口变压器选用PM-DB2725。

如图8所示，429模块实现形式是子板的形式，子板包含电源转换、驱动（收发和隔离）。ARINC429总线协议采用FPGA的IP核实现，对外输出以及对内输入采用磁耦芯片进行隔离，发送驱动选用驱动芯片，接收驱动选用驱动芯片。一片磁耦实现一路全双工信号隔离，方案中采用16片磁耦满足16路全双口信号传输；HI-8570和HI-8588各一片配合使用完成单路ARINC429的驱动，方案为实现16收16发的功能，每个驱动芯片均选用16片。

电源模块结构为标准3u模块为通用模块，兼容性好。

转接板桥片要求VDD5先上电，其后是3.3V和1.5V。3.3V由电源芯片LTM4616提供，1.5V经TPS74401转换产生。与PCI接口对应的桥片中的VDD5采用5V供电，对于与核心板互连的桥片，其VDD5采用3.3V供电，由芯片LTM4644提供。

核心板需要三种电源，分别为3.3V、2.5V、1.2V。方案采用4片ADP3339ACK-3.3为数据处理单元中的FPGA及配置FLASH供电。

DDR芯片MT47H32M16HR-3IT需要1.8V供电，方案中为其专配一片ADP3338ACK。

进一步信号连接电缆，此电缆采用带屏蔽差分快锁型矩形连接器，可以同时传输PCIEx16的32对差分，传输信号多，连接牢靠传输速率高。

Claims

1.一种通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：包括主机箱、多路总线工控主板总成；其中：

主机箱包括箱体、风扇、多个航空插头，其中，

主机箱体的内侧固定多路总线工控主板，风扇安装在主机箱的后面和内部，多个航空插头设置在主机箱的侧面，所述的航空插头，为微矩形低频插头；

多路总线工控主板总成包括多路总线工控主板、COMe主机模块、核心板、1553B总线模块、ARINC 429总线模块、ADDA模块、DIDO模块、CAN总线模块、422/485串口模块、网络模块、电源等模块、信号连接电缆；其中，多路总线工控主板固定在箱体内侧；

2.根据权利要求1所述通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：所述的1553B、ARINC429、AD、DA、RS422/RS232/RS485接口都以子卡形式设置在多路总线工控主板上。

3.根据权利要求2所述通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：所述的含有1553B、ARINC429、AD、DA、RS422/RS232/RS485接口的子卡均为标准尺寸，并使用相同的连接器。

4.根据权利要求1所述通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：所述的多路总线工控主板上装有的核心板为FPGA核心板。

5.根据权利要求1所述通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：所述的S232/422/485总线，实现形式为子板，子板包括通讯信号RS232/485/422传输单元，RS422串口协议采用FPGA的IP核实现，对外输出以及对内输入采用磁耦ADuM5402芯片进行隔离，收发驱动芯片选用MAX3160；采用12片ADuM5402、12片MAX3160实现12路串口通道的全双工通讯。

6.根据权利要求1所述通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：所述的AD接口\ DA接口采用子板形式，包括AD电路和DA电路，AD电路包含AD放大、AD选择、ADC转换、ADC采集电路；DA电路为DA输出电路，采用的芯片是AD5360 FPGA，通过SPI将输出电压值发送给AD5360，AD5360按照接收的数据进行输出。

7.根据权利要求1所述通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：所述的1553B总线模块为4通道冗余多功能模块。

8.根据权利要求1所述通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：所述的ARINC429总线模块为16收16发多通道模块。

9.根据权利要求1所述通用包含各种总线主板的加固计算机，其特征是：所述的多路总线工控主板，主板上安装各个模块都以连接器和螺钉固定子卡方式连接和固定。