CN216352080U - 一种基于国产处理器的高密度工控主板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于国产处理器的高密度工控主板，包括CPU单元；与CPU单元连接的SODIMM内存插糟单元；通过SATA3.0通道分别与CPU单元连接的SATA3.0接口单元以及M.2连接器接口单元；与CPU单元连接的显示接口单元；与CPU单元连接的PCIEx16显卡接口单元；与CPU单元连接以实现异步通信的MCU微控制单元；与CPU单元连接，且通过采用实现单口千兆的型号I210以太网控制器所建立工控主板网络架构的以太网接口单元；与CPU单元连接，以建立工控主板数据传输通道的USB3.0接口单元。本实用新型采用国产化海光X863000系列处理器应用于工控主板上，使得处理器自主可控，同时，在原有mini‑ITX(170mmx170mm)尺寸上，采用了高集成度的模块化设计，确保工控主板多种功能的扩展和应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及计算机硬件技术领域，具体为一种基于国产处理器的高密度工控主板。
背景技术
随着半导体和集成电路技术的发展，当前主流X86架构计算机的性能不断得到提升。在工业控制行业内，工控主板主要使用的X86架构的CPU多以Intel或AMD的为主。工业控制主板上使用国产CPU以及发展国产CPU应用开发显得尤为重要。当前工控主板基本都采用MicroATX标准(244mmx244mm)，板上通常集成基本的VGA、COM、USB、LAN、Audio、PCIE Slot，由于板型尺寸大且功能接口集成度较低，普遍存在不满足于对小型板卡高集成度多接口的场景使用，造成通用性差的缺陷。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种基于国产处理器的高密度工控主板，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种基于国产处理器的高密度工控主板，包括：
CPU单元；
与所述CPU单元连接，以建立所述工控主板内部存储器的SODIMM内存插糟单元；
通过SATA3.0通道分别与所述CPU单元连接，提升所述工控主板传输性能的SATA3.0接口单元以及M.2连接器接口单元；
通过PCI-E3.0x2通道与所述CPU单元连接，为所述CPU单元提供媒体数据输入的显示接口单元；
与所述CPU单元连接以优化工控主板上GPU显卡性能的PCIEx16显卡接口单元；
与所述CPU单元连接以实现异步通信的MCU微控制单元；
与所述CPU单元连接，且通过采用实现单口千兆的型号I210以太网控制器所建立所述工控主板网络架构的以太网接口单元；
与所述CPU单元连接，以建立工控主板数据传输通道的USB3.0接口单元。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板，还包括：
采用标准的miniPCIE接口并通过PCI-Ex1通道或USB2.0x通道，与所述CPU单元连接以用于增加所述工控主板无线通信功能的MiniPCIE接口单元，其中，
所述MiniPCIE接口单元外接无线通信单元，所述无线通信单元由WiFi单元或蓝牙单元或移动通信单元组成。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板的改进，还包括：
采用FintekF81866UART扩展芯片且通过LPC总线通道与所述CPU单元连接的SIO串行接口单元，其中，所述SIO串行接口单元外接电平转换收发器单元，用于连接 RS422/RS285接口或RS232接口或工控主板风扇控制接口。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板的改进，还包括：
采用40pin标准连接器与所述CPU单元连接的B2B接口单元，其中，所述B2B接口单元通过PCIEx1通道或I2C总线通道与CPU单元进行交互通信。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板的改进，还包括：
采用10pin标准连接器且与所述CPU单元连接的GPIO程序配置接口单元，用于对CPU的GPIO功能进行调试和对外扩展。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板的改进，还包括与所述CPU单元连接的工控主板风扇接口单元。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板的改进，所述CPU 单元采用国产海光3000系列处理器。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板的改进，所述显示接口单元包括：
通过PCI-E3.0x2通道分别与CPU单元连接的VGA标准输出数据接口单元、HDMI 多媒体数据显示接口单元以及LVDS图像数据显示接口单元；
通过USB2.0x1通道与CPU单元连接的音频USB总线接口单元，其中，
所述音频USB总线接口单元连接AP8248音频控制器，以实现音频输出输入功能，
所述音频USB总线接口单元的输入状态包括Line Out、Line In和MIC话筒线路输入状态。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板的改进，所述MCU 微控制单元外接单板电压检测接口单元、温度检测接口单元以及FRU信息存储接口单元。
作为对本实用新型中所述一种基于国产处理器的高密度工控主板的改进，所述MCU 微控制单元采用GD32E230型号。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
本实用新型采用国产化海光X863000系列处理器应用于工控主板上，使得处理器自主可控，无物料供货短缺风险，供应链稳定性远优于使用国外处理器X86主板；
其次，本实用新型在原有mini-ITX(170mm x 170mm)尺寸上，采用了高集成度的模块化设计，确保了多种功能的扩展和应用，功能接口主要包括DDR4 SODIMM内存条 2槽，SATA3.0接口2个，M.2连接器接口1个，VGA接口1个，HDMI接口1个，LVDS 接口1个，音频接口1个，千兆网口2个，USB3.0接口4个，miniPCIE接口1个，RS232 接口2个，RS485/RS422接口4个，B2B连接器接口1个以及板载电源，使得本实用新型的整体单板的集成度高，满足需求板卡尺寸小且同时具备功能接口多的工控应用场景的特性。
附图说明
参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为本实用新型一实施例中所提出基于国产处理器的高密度工控主板的结构示意图。
具体实施方式
容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
如图1所示，作为本实用新型的一个实施例，本实用新型提供技术方案：一种基于国产处理器的高密度工控主板，包括：
CPU单元，需要说明的是，CPU单元采用国产海光3000系列处理器，主频高达3.2GHz，核数为4核8线程，功耗为65W；
与CPU单元连接，以建立工控主板内部存储器的SODIMM内存插糟单元，可以理解的是，SODIMM内存插糟单元采用DDR4 SODIMM接口，即，260针SO-DIMM，支持 ECC功能，容量支持高达32GB；
通过SATA3.0通道分别与CPU单元连接，提升工控主板传输性能的SATA3.0接口单元以及M.2连接器接口单元，在具体实施时，一方面，SATA3.0接口单元采用标准 7PinSATA连接器，支持SATA3.0标准的速率，另一方面，M.2连接器接口单元支持Type 2280标准M.2卡；
与CPU单元连接，为CPU单元提供媒体数据输入的显示接口单元，需要说明的是，显示接口单元采用SM768嵌入式显示控制芯片，其包括：通过PCI-E3.0x2通道分别与 CPU单元连接的VGA标准输出数据接口单元、HDMI多媒体数据显示接口单元以及 LVDS图像数据显示接口单元；通过USB2.0x1通道与CPU单元连接的音频USB总线接口单元，其中，
音频USB总线接口单元连接AP8248音频控制器，以实现音频功能，
音频USB总线接口单元的输入状态包括Line Out、LineIn和MIC话筒线路输入状态；
与CPU单元连接以优化工控主板上GPU显卡性能的PCIEx16显卡接口单元，可以理解的是，PCIEx16显卡接口单元采用标准的PCIE x16 slot连接器，便于再扩展高性能 GPU显卡；
与CPU单元连接以实现异步通信的MCU微控制单元，需要说明的是，MCU微控制单元采用GD32E230型号，在具体实施时，可通过与之外接的单板电压检测接口单元、温度检测接口单元以及FRU信息存储接口单元，实现单板电压检测、温度检测和FRU 信息存储功能；
与CPU单元连接，且通过采用实现单口千兆的型号I210以太网控制器所建立工控主板网络架构的以太网接口单元，用于支持x86主板的有线板载千兆通信和PXE方式启动操作系统；
与CPU单元连接，以建立工控主板数据传输通道的USB3.0接口单元，可以理解的是，USB3.0接口单元内置USB控制器，用于实现四路数据传输接口。
在本实用新型所提出的基于国产处理器的高密度工控主板的一种可能实现方式中，还包括，采用标准的miniPCIE接口并通过PCI-Ex1通道或USB2.0x通道，与CPU单元连接以用于增加工控主板无线通信功能的MiniPCIE接口单元，其中，
MiniPCIE接口单元外接无线通信单元，无线通信单元由WiFi单元或蓝牙单元或移动通信单元组成，用于支持x86主板的无线通信功能。
需要说明的是，本实用新型还包括：
采用FintekF81866UART扩展芯片且通过LPC总线通道与CPU单元连接的SIO串行接口单元，其中，SIO串行接口单元外接电平转换收发器单元，用于连接RS422/RS285 接口或RS232接口或工控主板风扇控制接口，可以理解的是，RS422/RS285接口或RS232 接口或工控主板风扇控制接口的接线路数可以依据要求设定。
基于上述技术构思，本实用新型还包括采用40pin标准连接器与CPU单元连接的B2B接口单元，其中，B2B接口单元通过PCIEx1通道或I2C总线通道与CPU单元进行交互通信，在具体实施时，B2B接口单元支持2路PCIE x和1路I2C总线通道，方便两两工控主板的通信。
在本实用新型的一实施例中，还包括：
采用10pin标准连接器且与CPU单元连接的GPIO程序配置接口单元，用于对CPU 的GPIO功能进行调试和对外扩展；
与CPU单元连接的板载电源接口单元，用于在工控主板外部自身PCB集成电源模块，直接连接外部220交流，从而减少外接电源适配器。
基于上述构思，可以理解的是，本实用新型采用国产化海光X863000系列处理器应用于工控主板上，使得处理器自主可控，无物料供货短缺风险，供应链稳定性远优于使用国外处理器X86主板；
其次，在原有mini-ITX(170mm x 170mm)尺寸上，采用了高集成度的模块化设计，确保了多种功能的扩展和应用，在具体实施时，可设置功能接口为主要包括DDR4 SODIMM内存条2槽，SATA3.0接口2个，M.2连接器接口1个，VGA接口1个，HDMI 接口1个，LVDS接口1个，音频接口1个，千兆网口2个，USB3.0接口4个，miniPCIE 接口1个，RS232接口2个，RS485/RS422接口4个，B2B连接器接口1个以及板载电源，使得本实用新型的整体单板的集成度高，满足需求板卡尺寸小且同时具备功能接口多的工控应用场景的特性。
本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：包括：
CPU单元；
与所述CPU单元连接，以建立所述工控主板内部存储器的SODIMM内存插糟单元；
通过SATA3.0通道分别与所述CPU单元连接，提升所述工控主板传输性能的SATA3.0接口单元以及M.2连接器接口单元；
与所述CPU单元连接，为所述CPU单元提供媒体数据输入的显示接口单元；
与所述CPU单元连接以优化工控主板上GPU显卡性能的PCIEx16显卡接口单元；
与所述CPU单元连接以实现异步通信的MCU微控制单元；
与所述CPU单元连接，且通过采用实现单口千兆的型号I210以太网控制器所建立所述工控主板网络架构的以太网接口单元；
与所述CPU单元连接，以建立工控主板数据传输通道的USB3.0接口单元。
2.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：还包括：
采用标准的miniPCIE接口并通过PCI-Ex1通道或USB2.0x通道，与所述CPU单元连接以用于增加所述工控主板无线通信功能的MiniPCIE接口单元，其中，
所述MiniPCIE接口单元外接无线通信单元，所述无线通信单元由WiFi单元或蓝牙单元或移动通信单元组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：还包括：
采用FintekF81866UART扩展芯片且通过LPC总线通道与所述CPU单元连接的SIO串行接口单元，其中，所述SIO串行接口单元外接电平转换收发器单元，用于连接RS422/RS285接口或RS232接口或工控主板风扇控制接口。
4.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：还包括：
采用40pin标准连接器与所述CPU单元连接的B2B接口单元，其中，所述B2B接口单元通过PCIEx1通道或I2C总线通道与CPU单元进行交互通信。
5.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：还包括：
采用10pin标准连接器且与所述CPU单元连接的GPIO程序配置接口单元，用于对CPU的GPIO功能进行调试和对外扩展。
6.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：还包括：
与所述CPU单元连接的工控主板风扇接口单元。
7.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：所述CPU单元采用国产海光3000系列处理器。
8.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：所述显示接口单元包括：
通过PCI-E3.0x2通道分别与CPU单元连接的VGA标准输出数据接口单元、HDMI多媒体数据显示接口单元以及LVDS图像数据显示接口单元；
通过USB2.0x1通道与CPU单元连接的音频USB总线接口单元，其中，
所述音频USB总线接口单元连接AP8248音频控制器，以实现音频输出输入功能，
所述音频USB总线接口单元的输入状态包括Line Out、Line In和MIC话筒线路输入状态。
9.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：所述MCU微控制单元外接单板电压检测接口单元、温度检测接口单元以及FRU信息存储接口单元。
10.根据权利要求1所述的一种基于国产处理器的高密度工控主板，其特征在于：所述MCU微控制单元采用GD32E230型号。
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