CN216817401U - 一种国产化龙芯加固计算机主板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种国产化龙芯加固计算机主板，所述主板通过触摸屏和前面板按键进行交互操作；包括2路显示输出、3路千兆自适应以太网接口、4路USB2.0接口、2路CAN接口、2路RS232通信串口、1路RS422通信串口、1路RS232调试串口、1路SATA2.0接口、3路PCIE x1接口；具有SATA盘带数据自毁功能，以及其电源通过上一级的PGOOD控制下一级的EN来实现上下电管理等功能。通过本实用新型能够满足复杂应用场景下的性能需求和安全可信需求，另外所选用元器件均可以采用国产器件，达到百分百国产化。

Description

一种国产化龙芯加固计算机主板

技术领域

本实用新型涉及计算机主板领域，具体涉及以龙芯2K1000为核心的一种国产化龙芯加固计算机主板。

背景技术

CPU用于解析计算机指令以处理计算机软件中的数据，是计算机的运算核心和控制核心。主控板是计算机最基本的重要部件之一，用于安装组成计算机的主要电路系统，是连接计算机各个部位的集成电路板。

龙芯2K1000处理器是中国具有自主知识产权的2核CPU，采用40nm工艺。CPU片内集成2个GS264处理器核，主频1GHz，64位DDR3控制器，以及各种系统IO接口，兼容MIPS64体系结构。该处理器具有高性能、低功耗等特点，因而被广泛应用于于网络应用，兼顾平板应用及工控领域应用。

目前，多数计算机产品均采用国外CPU芯片。但是，由于国外CPU芯片的核心技术不能掌握，使用中的安全性无法保证。因此，一种基于龙芯处理器的主控板设计成为迫切需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通用的国产化龙芯加固计算机主板，可以实现显示、控制、存储和对外数据接口功能。板载DDR3和NAND Flash存储器，国产化龙芯加固计算机主板提供了千兆自适应以太网接口、USB接口、UART接口、LVDS显示接口、HDMI显示接口、PCIE接口、CAN接口和SATA接口，便于客户根据需求灵活选取。CPU片内集成了温度传感器，可以实时监测CPU温度；上电过程中通过上一级的电源的PGOOD控制下一级电源的EN来实现上下电管理等功能，通过本实用新型开发出来的国产化龙芯加固计算机主板能够满足复杂应用场景下的性能需求和安全可信需求。

本实用新型所提供的技术方案如下：

一种国产化龙芯加固计算机主板，该国产化龙芯加固计算机主板以CPU为核心，实现显示、控制、存储和对外数据接口功能；所述CPU为龙芯2K1000；

所述主板板载DDR3和NAND-Flash存储器；

所述主板具有多个外围接口，包括4路USB2.0接口、3路千兆自适应以太网接口、2路CAN接口、2路RS232通信接口、1路RS422通信接口、1路RS232调试串口、1路SATA2.0接口、3路PCIE x 1接口；

所述主板具有待机和睡眠功能，所述CPU内部集成有温度传感器用于实时监测CPU温度；所述CPU与FPGA通过RGMII接口和PCIE x 1接口进行互联，以实现CPU与FPGA之间的数据传输。

进一步的，所述CPU主要用于数据处理、数据存储和对外控制输出；

所述CPU片内集成GPU和显示控制器，显示信号通过DVO分别经LVDS芯片和HDMI芯片转换后通过连接器引出；

所述CPU片内集成2路RGMII接口，其中1路使用PHY芯片转换后通过RJ45接口对外引出，另外1路与FPGA连接；

所述CPU片内集成2路PCIE x 4接口，其中1路PCIE x 4接口与WX1860AL2网络控制器连接，实现2路自适应千兆以太网接口，另外1路PCIE x 4接口拆分成4路PCIE x 1接口，其中一路PCIE x 1接口与FPGA连接，另外3路PCIE x 1接口通过连接器引出；

所述CPU通过SPI接口连接SPI-Flash用于存放PMON；

所述CPU外接4片容量为512MB的DDR3芯片，用作数据缓冲；

所述CPU片内集成12个UART控制器，通过RS232收发器和RS422收发器后实现2路RS232通信串口、1路RS232调试串口和1路RS422通信串口；

所述CPU片内集成2路CAN控制器，通过CAN收发器后实现CAN接口。

进一步的，所述CPU片内集成了显示控制器，支持双路DVO显示，通过转换芯片分别将DVO0和DVO1转换成HDMI接口信号和LVDS接口信号。

进一步的，所述CPU片内集成2路RGMII接口、2路PCIE x 4接口；所述主板对外输出3路千兆自适应以太网接口，其中1路使用PHY芯片转换后通过RJ45接口对外引出，另外2路由WX1860AL2网络控制器实现。

进一步的，所述CPU片内集成了4个USB2.0接口，通过连接器将USB2.0接口引出。

进一步的，所述CPU片内集成了2路CAN控制器，将CAN收发器与CPU连接，CPU与CAN收发器之间采用光电耦合器进行隔离，并设置隔离电源以实现电源隔离。

进一步的，所述CPU片内集成1路SATA2.0接口，所述主板外挂512GB的SATA盘，其中SATA盘具有自毁功能，通过按键进行自毁，所述自毁包括软销毁和硬销毁。

进一步的，所述CPU片内集成12路UART控制器，通过串口芯片引出2路RS232通信串口、1路RS232调试串口、1路RS422通信串口，串口芯片与CPU之间采用光耦进行隔离，同时设置隔离电源以实现电源隔离。

进一步的，所述CPU片内集成2路PCIE x 4接口，其中1路PCIE x 4接口拆分成4路PCIE x 1接口，将其中3路PCIE x 1接口通过连接器引出，用扁平线与外设连接，实现数据传输功能。

进一步的，所述CPU片内集成2路RGMII接口和2路PCIE x 4接口，1路RGMII接口用于将CPU与FPGA连接，其中1路PCIE x 4接口拆分成4路PCIE x 1接口，其中1路PCIE x 1接口用于将CPU与FPGA连接。

本实用新型国产化龙芯加固计算机主板板载DDR3和NAND Flash存储器，通过触摸屏和前面板按键进行交互操作；2路显示输出(1路HDMI信号输出到外部连接器，1路LVDS信号输出到触摸显示屏)、3路千兆自适应以太网接口、4路USB2.0接口、2路CAN接口、2路RS232通信串口、1路RS422通信串口、1路RS232调试串口、3路PCIE x 1接口、1路SATA2.0接口；外挂512GB的SATA盘，其中SATA盘具有自毁功能，通过按键进行自毁，自毁设计有软销毁和硬销毁，软销毁是擦除硬盘中的所有数据，重启后SATA盘仍然可以使用，硬销毁是将SATA盘内的电源进行短接，不可恢复烧毁硬盘。CPU片内集成了温度传感器，可以实时监测CPU温度；上电过程中通过上一级的电源的PGOOD控制下一级电源的EN来实现上下电管理等功能。

有益效果：

通过本实用新型开发出来的国产化龙芯加固计算机主板，可以实现显示、控制、存储和对外数据接口功能，能够满足复杂应用场景下的性能需求和安全可信需求。

附图说明

图1为本实用新型的国产化龙芯加固计算机主板组成框图；

图2为本实用新型的国产化龙芯加固计算机主板结构要素。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1所示为本实用新型的国产化龙芯加固计算机主板组成框图，本实用新型国产化龙芯加固计算机主板板载DDR3和NAND Flash存储器，通过触摸屏和前面板按键进行交互操作；2路显示输出(1路HDMI信号输出到外部连接器，1路LVDS信号输出到触摸显示屏)、3路千兆自适应以太网接口、4路USB2.0接口、2路CAN接口、2路RS232通信串口、1路RS422通信串口、1路RS232调试串口、3路PCIE x 1接口、1路SATA2.0接口；外挂512GB的SATA盘，其中SATA盘具有自毁功能，通过按键进行自毁，自毁设计有软销毁和硬销毁，软销毁是擦除硬盘中的所有数据，重启后SATA盘仍然可以使用，硬销毁是将SATA盘内的电源进行短接，不可恢复烧毁硬盘。CPU片内集成了温度传感器，可以实时监测CPU温度；上电过程中通过上一级的电源的PGOOD控制下一级电源的EN来实现上下电管理等功能。

所述CPU采用龙芯2K1000(LS2K1000)，该CPU是一款面向网络应用，兼顾平板应用及工控领域应用的处理器。LS2K1000集成了2个GS264处理器核，主频1GHz，64位DDR3控制器；CPU通过SPI Flash加载固件，来执行相关的指令操作，SPI Flash型号选用珠海博雅科技有限公司的BY25Q64ASSIG，DDR3选用4片西安紫光国芯半导体有限公司的内存颗粒，型号为SCB13H2G160EF-09NI，工作温度-40℃～+95℃容量为512MB，内存总容量为2GB。

龙芯2K1000片内集成GPU、显示控制器，支持双路DVO显示，每路显示最大支持至1920x1080@60Hz，支持RGB444/RGB555/RGB565/RGB888四种色深，DVO接口工作频率范围为50M-200MHz，设计中采用DVO0转HDMI和DVO1转LVDS来实现显示接口设计，DVO转LVDS选用成都振芯科技股份有限公司的GM8285C，工作温度-40℃～+85℃，GM8285C兼容TI公司型号DS90C383MTD，可以原位替代；DVO转HDMI选用成都振芯科技股份有限公司的GM7510，工作温度-55℃～+125℃，GM7510兼容TI公司型号TFP410PAP，可以原位替代。

龙芯2K1000片内集成2路RGMII接口、2路PCIE x 4接口，其中1路RGMII接口与PHY连接实现1路千兆自适应以太网接口，网络PHY芯片选用32所的JEM88E1111HV(I)工业级芯片，工作温度-40℃～+85℃，兼容进口型号88E1111；另外2路千兆自适应以太网接口由北京网迅科技有限公司的WX1860AL2实现，WX1860AL2与2K1000通过PCIE x 4连接，PCIE x4符合PCIE2.0标准，WX1860AL2工作温度-40℃～+85℃。

龙芯2K1000片内集成4路USB2.0接口，用于挂载支持USB接口的外围设备，其中USB接口的过流检测功能通过XC3283ABA实现，XC3283ABA允许最大过流为3A，芯片工作-40℃～+125℃。

龙芯2K1000片内集成2路CAN控制器，2K1000与CAN收发器连接，CPU与CAN收发器之间用光电耦合器进行隔离，用隔离电源将CAN接口的电源进行隔离，起到抗干扰作用。CAN收发器选用江苏芯力特电子科技有限公司的SIT65HVD230DR，工作温度-40℃～+125℃，兼容进口型号SN65HVD230D；光耦选用成都市汉桐集成技术有限公司的HT063L，工作温度-55℃～+125℃，兼容进口型号HCPL-063L；隔离电源采用北京七星华创微电子有限责任公司的HDCP020503，工作温度-40℃～+125℃，兼容进口型号DCP020503U。

龙芯2K1000片内集成1路SATA2.0接口，外挂512GB的SATA盘，其中SATA盘具有自毁功能，通过按键进行自毁，自毁可以设计成软销毁和硬销毁，软销毁为擦除硬盘中的所有数据，重启后SATA盘仍然可以使用，但是数据已经被擦除，硬销毁为将SATA盘内存的电源进行短接，不可恢复烧毁硬盘，SATA盘工作温度-40℃～+85℃。

龙芯2K1000片内集成12个UART控制器，使用串口芯片引出4路串口，其中1路为RS23调试串口，2路RS232通信串口，1路RS422通信串口，将RS232/RS422收发器与CPU连接，CPU与收发器之间用光电耦合器进行隔离，用隔离电源将RS232/RS422的电源进行隔离，起到抗干扰作用。RS232收发器选用江苏芯力特电子科技有限公司的SIT3232EESE，RS422收发器选用SIT3490EESA，工作温度-40℃～+125℃；国产RS232芯片兼容进口型号MAX3232ESE，国产RS422芯片兼容进口型号MAX3490ESA；光耦选用成都市汉桐集成技术有限公司的HT063L，工作温度-55℃～+125℃，兼容进口型号HCPL-063L；隔离电源采用北京七星华创微电子有限责任公司的HDCP020503，工作温度-40℃～+125℃，兼容进口型号DCP020503U。

龙芯2K1000片内集成2路PCIE x 4接口，将PCIE1拆分成4路PCIE x 1接口，将其中3路PCIE x 1接口通过连接器引出，用扁平线与外设连接，实现数据传输功能。

CPU与FPGA分别通过PCIE x 1和RGMII连接，通过RGMII实现CPU与FPGA之间的数据传输，其中在PMON和系统内核中需要将对应的RGMII接口速率和工作模式写死，速率为1000M，工作模式为全双工，FPGA中模拟1个PHY接口，工作模式为全双工，速率为1000M，CPU和FPGA设置完成之后才可以实现数据的传输。

上电过程中通过上一级电源的PGOOD控制下一级电源的EN来实现上下电管理等功能。

具体实施例：

本实施例中，国产化龙芯加固计算机主板的主要芯片由LS2K1000、网络PHY芯片JEM88E1111HV(I)、网络控制器WX1860AL2、DDR3内存颗粒SCB13H2G160EF-09NIT、USB过流保护芯片XC3283ABA、SPI Flash芯片BY25Q64ASSIG、RS232芯片SIT3232EESEI、RS422芯片SIT3490EESA、光耦HT063L、隔离电源HDCP020503、DVO转LVDS芯片GM8285C、DVO转HDMI芯片GM7510、CAN收发器SIT65HVD230DR组成。

CPU是国产化龙芯加固计算机主板的核心，主要用于数据处理、数据存储和对外控制输出。CPU片内集成GPU和显示控制器，通过DVO转LVDS和HDMI芯片转换后通过连接器引出；CPU片内集成2路RGMII接口，其中1路使用PHY芯片转换后通过RJ45对外引出，另外1路与FPGA连接；CPU片内集成2路PCIE x 4接口，其中1路PCIE x 4与WX1860AL2连接，实现2路千兆自适应以太网接口，另外1路PCIE x 4拆分成4路PCIE x1，其中一路PCIE x 1与FPGA连接，另外3路PCIE x 1通过连接器引出；CPU通过SPI接口连接SPI-Flash用存放PMON；CPU外接4片容量为512MB的DDR3芯片，用作数据缓冲；CPU片内集成12个UART控制器，通过RS232收发器和RS422收发器后实现RS232和RS422接口；CPU片内集成2路CAN控制器，通过CAN收发器实现CAN接口。

图2为国产化龙芯加固计算机主板的结构要素。

上面参照附图说明了本实用新型的优选实施方式，但是，应当理解，上述说明仅是示例性的。本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，对本实用新型作出各种修改和变型。本实用新型的保护范围由所附的权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：该国产化龙芯加固计算机主板以CPU为核心，实现显示、控制、存储和对外数据接口功能；所述CPU为龙芯2K1000；

所述主板板载DDR3和NAND-Flash存储器；

所述主板具有多个外围接口，包括4路USB2.0接口、3路千兆自适应以太网接口、2路CAN接口、2路RS232通信接口、1路RS422通信接口、1路RS232调试串口、1路SATA2.0接口、3路PCIE x 1接口；

所述主板具有待机和睡眠功能，所述CPU内部集成有温度传感器用于实时监测CPU温度；所述CPU与FPGA通过RGMII接口和PCIE x 1接口进行互联，以实现CPU与FPGA之间的数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU主要用于数据处理、数据存储和对外控制输出；

所述CPU片内集成GPU和显示控制器，显示信号通过DVO分别经LVDS芯片和HDMI芯片转换后通过连接器引出；

所述CPU片内集成2路RGMII接口，其中1路使用PHY芯片转换后通过RJ45接口对外引出，另外1路与FPGA连接；

所述CPU片内集成2路PCIE x 4接口，其中1路PCIE x 4接口与WX1860AL2网络控制器连接，实现2路自适应千兆以太网接口，另外1路PCIE x 4接口拆分成4路PCIE x 1接口，其中一路PCIE x 1接口与FPGA连接，另外3路PCIE x 1接口通过连接器引出；

所述CPU通过SPI接口连接SPI-Flash用于存放PMON；

所述CPU外接4片容量为512MB的DDR3芯片，用作数据缓冲；

所述CPU片内集成12个UART控制器，通过RS232收发器和RS422收发器后实现2路RS232通信串口、1路RS232调试串口和1路RS422通信串口；

所述CPU片内集成2路CAN控制器，通过CAN收发器后实现CAN接口。

3.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU片内集成了显示控制器，支持双路DVO显示，通过转换芯片分别将DVO0和DVO1转换成HDMI接口信号和LVDS接口信号。

4.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU片内集成2路RGMII接口、2路PCIE x 4接口；所述主板对外输出3路千兆自适应以太网接口，其中1路使用PHY芯片转换后通过RJ45接口对外引出，另外2路由WX1860AL2网络控制器实现。

5.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU片内集成了4个USB2.0接口，通过连接器将USB2.0接口引出。

6.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU片内集成了2路CAN控制器，将CAN收发器与CPU连接，CPU与CAN收发器之间采用光电耦合器进行隔离，并设置隔离电源以实现电源隔离。

7.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU片内集成1路SATA2.0接口，所述主板外挂512GB的SATA盘，其中SATA盘具有自毁功能，通过按键进行自毁，所述自毁包括软销毁和硬销毁。

8.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU片内集成12路UART控制器，通过串口芯片引出2路RS232通信串口、1路RS232调试串口、1路RS422通信串口，串口芯片与CPU之间采用光耦进行隔离，同时设置隔离电源以实现电源隔离。

9.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU片内集成2路PCIE x 4接口，其中1路PCIE x 4接口拆分成4路PCIE x 1接口，将其中3路PCIE x 1接口通过连接器引出，用扁平线与外设连接，实现数据传输功能。

10.根据权利要求1所述的一种国产化龙芯加固计算机主板，其特征在于：

所述CPU片内集成2路RGMII接口和2路PCIE x 4接口，其中1路RGMII接口用于将CPU与FPGA连接，其中1路PCIE x 4接口拆分成4路PCIE x 1接口，其中1路PCIE x1接口用于将CPU与FPGA连接。

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