CN210867753U

CN210867753U - 一种基于arm的边缘计算网关模块

Info

Publication number: CN210867753U
Application number: CN202020052596.0U
Authority: CN
Inventors: 张中昱
Original assignee: Wuhan Vientiane Aoke Electronics Co ltd
Current assignee: Wuhan Vientiane Aoke Electronics Co ltd
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2030-01-10

Abstract

本实用新型提出了一种基于ARM的边缘计算网关模块，包括CPU及分别与所述CPU电连接的存储器芯片、内存芯片、电源芯片，所述基于ARM的边缘计算网关模块还包括与所述CPU电连接的板对板连接器，所述CPU通过所述板对板连接器引出串口、以太网接口、USB接口、IIC接口、SPI接口、数字量输入接口、数字量输出接口、存储接口及扩展总线接口。本实用新型提供了丰富的接口资源，支持扩展总线、USB、IIC、SPI，能够灵活扩展各种接口资源，解决了传统网关模块扩展性、集成度不足的问题。

Description

一种基于ARM的边缘计算网关模块

技术领域

本实用新型涉及网关技术领域，尤其涉及一种基于ARM的边缘计算网关模块。

背景技术

基于ARM的边缘计算网关主要由ARM、以太网接口、CAN接口、高速存储器、JTAG口、复位电路和电源等组成，ARM移植TCP/IP通信协议和CAN协议，可完成以太网协议和CAN总线协议转换，实现以太网接口和CAN接口通信数据的透明传输。传统的网关支持以太网接口、RS232接口、RS485接口、4G或WiFi通讯方式等，但功能接口固定、配置固化，在不同成本要求、不同安装方式、不同体积要求下的改动设计的周期久、改动设计的投入高，尺寸固定不灵活、接口种类不丰富、功能扩展不方便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种基于ARM的边缘计算网关模块，以解决传统基于ARM的边缘计算网关接口种类不丰富、功能扩展不方便的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种基于ARM的边缘计算网关模块，包括CPU及分别与所述CPU电连接的存储器芯片、内存芯片、电源芯片，所述基于ARM的边缘计算网关模块还包括与所述CPU电连接的板对板连接器，所述CPU通过所述板对板连接器引出串口、以太网接口、USB接口、IIC接口、SPI接口、数字量输入接口、数字量输出接口、存储接口及扩展总线接口。

可选的，所述板对板连接器具有四组，每组所述板对板连接器具有80根信号管脚，四组所述板对板连接器引出1路千兆以太网接口、2路USB3.0接口、5路串口接口、1路PCIe接口、2路CAN接口、2路SD卡接口、4路IIC接口、3路SPI接口、70路GPIO接口、1路CSI接口、1路HDMI接口、1路LVDS接口、1路LCD接口、1路MIPI接口、1路扩展总线接口。

可选的，所述基于ARM的边缘计算网关模块还包括复位电路，所述复位电路包括TPS3838芯片U1、74HC125芯片U2、按键S1、电阻R1、电阻R2；TPS3838芯片U1的

引脚经按键S1接地，3.3V电源依次经电阻R1、74HC125芯片U2的输出端、74HC125芯片U2的输入端接地，74HC125芯片U2的控制端与TPS3838芯片U1的

引脚相连，TPS3838芯片U1的

引脚还经电阻R3接地，电阻R1、74HC125芯片U2的公共端与所述CPU的复位引脚相连。

可选的，所述复位电路还包括电容C1，所述3.3V电源经电容C1接地。

可选的，TPS3838芯片U1的CT引脚与所述3.3V电源相连。

可选的，所述复位电路还包括AMS1117芯片U4、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，AMS1117芯片U4的IN引脚接入5V电源，AMS1117芯片U4的IN引脚还分别经电容C2、电容C3接地，AMS1117芯片U4的OUT引脚输出所述3.3V电源，AMS1117芯片U4的OUT引脚还分别经电容C4、电容C5接地。

可选的，所述复位电路还包括电感L1、电感L2，AMS1117芯片U4的OUT引脚经电感L1输出所述3.3V电源，电容C4、电容C5并联后经电感L2接地。

可选的，所述复位电路还包括二极管D1，二极管D1接入所述5V电源与AMS1117芯片U4的IN引脚之间，二极管D1的正极与所述5V电源相连。

可选的，所述复位电路还包括发光二极管D2、电阻R4，所述5V电源经发光二极管D2的正极、发光二极管D2的负极、电阻R4接地。

本实用新型的基于ARM的边缘计算网关模块相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型的基于ARM的边缘计算网关模块集成了串口、以太网接口、USB接口、IIC接口、SPI接口、数字量输入接口、数字量输出接口、存储接口及扩展总线接口等多种接口，提供了丰富的接口资源；支持扩展总线、USB、IIC、SPI，能够灵活扩展各种接口资源，解决了传统网关模块扩展性、集成度不足的问题；

(2)本实用新型的基于ARM的边缘计算网关模块可对CPU和以太网控制器进行手动和自动复位，单个复位电路可同时对多个芯片进行复位操作，扩展性强、可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的基于ARM的边缘计算网关模块的结构框图；

图2为本实用新型的复位电路的部分电路图；

图3为本实用新型的复位电路的另一部分电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的基于ARM的边缘计算网关模块，包括CPU及分别与所述CPU电连接的存储器芯片、内存芯片、电源芯片、板对板连接器，所述CPU通过所述板对板连接器引出串口、以太网接口、USB接口、IIC接口、SPI接口、数字量输入接口、数字量输出接口、存储接口及扩展总线接口。

本实施例中，基于ARM的边缘计算网关模块支持更换不同性能的ARM CPU(单核、双核、四核)及不同大小的内存(512MB、1GB、2GB)，以满足不同成本、不同计算需求的应用，引脚全兼容，用户基于模块设计的硬件和软件无需更改，更换软硬件完全兼容的模块即可实现不同性能等级的网关产品。边缘计算网关模块仅80mm*60mm，扩展外设或其他功能接口极为方便，基于模块能够快速设计不同种类边缘计算网关。板对板连接器具有四组，每组所述板对板连接器具有80根信号管脚，四组所述板对板连接器具有的320根管脚一共引出1路千兆以太网接口、2路USB3.0接口、5路串口接口、1路PCIe接口、2路CAN接口、2路SD卡接口、4路IIC接口、3路SPI接口、70路GPIO接口、1路CSI接口、1路HDMI接口、1路LVDS接口、1路LCD接口、1路MIPI接口、1路扩展总线接口，这样在紧凑的空间上提供了更丰富的接口资源，支持了扩展总线(16位地址总线、32位数据总线)、USB、IIC、SPI，能够灵活扩展各种接口资源，解决了扩展性、集成度、稳定性的问题，从而使模块的功能扩展更方便。本实施例优选板对板连接器为DF30FC-80DP芯片。

可选的，如图1所示，所述基于ARM的边缘计算网关模块还包括复位电路，如图2所示，所述复位电路包括TPS3838芯片U1、74HC125芯片U2、按键S1、电阻R1、电阻R2；TPS3838芯片U1的

引脚相连，TPS3838芯片U1的

本实施例的CPU在上电过程中，电源电压未达到正常工作电压时，逻辑电路会发生工作混乱。上电复位电路在电源电压上升过程中首先输出无效复位电平，直到电源电压达到系统规定的正常工作电压后才迅速产生一个有效复位电平，以对数字电路进行复位操作。由于工艺的改进和设计水平的不断提高，系统的开发朝着低功耗和高可靠性的方向发展。传统的复位电路较为简单，可靠性差，无法满足高可靠性的需求，影响着整个系统的稳定性。

本实施例采用了电压监控芯片TPS3838，其复位延时为10ms或200ms，延时时间可选。3.3V电源也为CPU的电源，当TPS3838芯片U1的VDD电压低于复位门槛电压或TPS3838芯片U1的

引脚为低电平时

引脚输出有效复位电平。本实施例中，按下按键S1，

引脚接地，

引脚输出有效复位低电平对CPU进行复位，从而提供了CPU的手动复位功能。TPS3838芯片U1的VDD电压低于复位门槛电压时，

引脚输出有效复位低电平至74HC125芯片U2的控制端，74HC125芯片U2的输入端接地，从而74HC125芯片U2的输出端输出低电平对CPU进行复位，这样本实施例的复位电路可对CPU进行手动和自动复位，可靠性高。

可选的，如图2所示，所述复位电路还包括74HC125芯片U3、电阻R2，所述3.3V电源还依次经电阻R2、74HC125芯片U3的输出端、74HC125芯片U3的输入端接地，TPS3838芯片U1的

引脚还与74HC125芯片U3的控制端相连，电阻R2、74HC125芯片U3的公共端与以太网控制器相连。以太网控制器一般同样采用3.3V供电，与CPU共用同一个3.3V电源，这样本实施例的复位电路还可对以太网控制器进行手动和自动复位，从而单个复位电路可同时对多个芯片进行复位操作，扩展性强。

可选的，如图2所示，所述复位电路还包括电容C1，所述3.3V电源经电容C1接地。电容C1用于对TPS3838芯片U1的供电电压进行滤波，以提高电压监控的准确性。

可选的，如图2所示，TPS3838芯片U1的CT引脚与所述3.3V电源相连。TPS3838芯片U1的复位延时通过CT引脚控制，若CT引脚接地，则复位延时10ms，若CT引脚与3.3V电源相连，则复位延时200ms，本实施例选择复位延时200m，以保证CPU充分完成上电过程。

可选的，如图3所示，所述复位电路还包括AMS1117芯片U4、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，AMS1117芯片U4的IN引脚接入5V电源，AMS1117芯片U4的IN引脚还分别经电容C2、电容C3接地，AMS1117芯片U4的OUT引脚输出所述3.3V电源，AMS1117芯片U4的OUT引脚还分别经电容C4、电容C5接地。

一般的，开关电源通常输出5V电压，而本实施例中CPU、以太网控制器均采用3.3V供电，需要将5V电压转化为3.3V。本实施例采用AMS1117-33芯片将5V电压转化为3.3V，以对CPU、以太网控制进行供电，从而提供复位电路的监控输入电压。其中，电容C2、电容C3为电压转化电压的输入滤波电容，电容C4、电容C5为电压转化电压的输出滤波电容，电容C2、电容C4为低频滤波电容，可为电解电容，电容C3、电容C5为高频滤波电容，可为瓷片电容。

可选的，如图3所示，所述复位电路还包括电感L1、电感L2，AMS1117芯片U4的OUT引脚经电感L1输出所述3.3V电源，电容C4、电容C5并联后经电感L2接地。电感L1、电感L2为隔离滤波电感，以输出稳定的3.3V电压供模拟电路使用。所述复位电路还包括二极管D1，二极管D1接入所述5V电源与AMS1117芯片U4的IN引脚之间，二极管D1的正极与所述5V电源相连。二极管D1用于防止电路反接。所述复位电路还包括发光二极管D2、电阻R4，所述5V电源经发光二极管D2的正极、发光二极管D2的负极、电阻R4接地。发光二极管D2用于直观的指示系统的上电状态，电阻R4用于对流经发光二极管D2的电流进行限流，起到保护作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于ARM的边缘计算网关模块，包括CPU及分别与所述CPU电连接的存储器芯片、内存芯片、电源芯片、板对板连接器，其特征在于，所述CPU通过所述板对板连接器引出串口、以太网接口、USB接口、IIC接口、SPI接口、数字量输入接口、数字量输出接口、存储接口及扩展总线接口。

2.如权利要求1所述的基于ARM的边缘计算网关模块，其特征在于，所述板对板连接器具有四组，每组所述板对板连接器具有80根信号管脚，四组所述板对板连接器引出1路千兆以太网接口、2路USB3.0接口、5路串口接口、1路PCIe接口、2路CAN接口、2路SD卡接口、4路IIC接口、3路SPI接口、70路GPIO接口、1路CSI接口、1路HDMI接口、1路LVDS接口、1路LCD接口、1路MIPI接口、1路扩展总线接口。

3.如权利要求1所述的基于ARM的边缘计算网关模块，其特征在于，所述基于ARM的边缘计算网关模块还包括复位电路，所述复位电路包括TPS3838芯片U1、74HC125芯片U2、按键S1、电阻R1、电阻R2；TPS3838芯片U1的

引脚相连，TPS3838芯片U1的

4.如权利要求3所述的基于ARM的边缘计算网关模块，其特征在于，所述复位电路还包括电容C1，所述3.3V电源经电容C1接地。

5.如权利要求3所述的基于ARM的边缘计算网关模块，其特征在于，TPS3838芯片U1的CT引脚与所述3.3V电源相连。

6.如权利要求3所述的基于ARM的边缘计算网关模块，其特征在于，所述复位电路还包括AMS1117芯片U4、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5，AMS1117芯片U4的IN引脚接入5V电源，AMS1117芯片U4的IN引脚还分别经电容C2、电容C3接地，AMS1117芯片U4的OUT引脚输出所述3.3V电源，AMS1117芯片U4的OUT引脚还分别经电容C4、电容C5接地。

7.如权利要求6所述的基于ARM的边缘计算网关模块，其特征在于，所述复位电路还包括电感L1、电感L2，AMS1117芯片U4的OUT引脚经电感L1输出所述3.3V电源，电容C4、电容C5并联后经电感L2接地。

8.如权利要求6所述的基于ARM的边缘计算网关模块，其特征在于，所述复位电路还包括二极管D1，二极管D1接入所述5V电源与AMS1117芯片U4的IN引脚之间，二极管D1的正极与所述5V电源相连。

9.如权利要求6所述的基于ARM的边缘计算网关模块，其特征在于，所述复位电路还包括发光二极管D2、电阻R4，所述5V电源经发光二极管D2的正极、发光二极管D2的负极、电阻R4接地。