CN217333201U - 一种6u vpx飞腾计算机主控板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种6U VPX飞腾计算机主控板，该飞腾计算机主控板可以实现显示、控制、存储和对外数据接口功能。飞腾计算机主控板板载显卡、DDR4内存和SSD存储器。飞腾计算机主控板提供了千兆以太网接口、USB接口、UART接口、VGA显示接口、HDMI显示接口、PCIE接口和XMC接口便于客户根据需求灵活选取。板卡还支持温度、电压监控，通过MCU实现上下电管理等功能。通过本实用新型开发出来的飞腾计算机主控板能够满足复杂应用场景下的性能需求和安全可信需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及6U VPX架构的信息处理领域，具体涉及一种6U VPX飞腾计算机主控板。
背景技术
中央处理器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。
飞腾处理器中国最具有自主知识产权的4核CPU。FT2000/4通用计算机处理芯片集成4个飞腾自主研发的处理器核心FTC663，兼容64位ARNv8指令集，采用国际先进的16nm制程。该处理器具有高性能、低功耗等特点，因而被广泛应用于服务器、高性能计算机、高端嵌入式应用等产品。
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，一种基于飞腾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6U VPX飞腾计算机主控板，可以实现显示、控制、存储和对外数据接口功能。板载显卡、DDR4内存和SSD存储器。飞腾计算机主控板提供了千兆以太网接口、USB接口、UART接口、VGA显示接口、HDMI显示接口、PCIE接口和XMC接口便于客户根据需求灵活选取。板卡还支持温度、电压监控，通过MCU实现上下电管理等功能。通过本实用新型开发出来的飞腾计算机主控板能够满足复杂应用场景下的性能需求和安全可信需求。
为实现上述功能，本实用新型的技术方案如下：
一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：该飞腾计算机主控板以飞腾CPU为核心，能够实现显示、控制、存储和对外数据接口功能；所述飞腾计算机主控板板载显卡、DDR4内存和SSD存储器；所述飞腾计算机主控板上包括千兆以太网接口、USB接口、RS232接口、VGA显示接口、HDMI显示接口、PCIE接口和XMC接口；所述飞腾计算机主控板支持温度、电压监控，通过MCU芯片实现上下电管理功能。
进一步的，所述飞腾CPU上集成两路RGMII千兆以太网，该RGMII千兆以太网使用PHY以太网芯片转换后通过RJ45以太网接口对外引出；一路PCIE X8接口对外连接XMC接口可根据用户需求灵活扩展，一路PCIE X8通过第一PCIE桥片扩展2路PCIE3.0 X16接口，一路PCIE X8接口连接第二PCIE桥片扩展显卡和NVME连接器可以实现显示输出和数据存储；所述飞腾CPU通过QSPI接口连接NOR Flash用存放CPU固件，通过IIC接口连接EEPROM用于存储系统日志；所述飞腾CPU外接4片容量为2GB的DDR4芯片，用作数据缓冲；飞腾CPU上的UART0和UART1接口通过RS232转换芯片转换为所述RS232接口，所述UART1接口用作CPU调试接口通过RJ45以太网接口引至前面板，所述UART0接口用于数据通信接口直接引至VPX连接器。
进一步的，所述VGA显示接口和HDMI显示接口均由显卡扩展而来，其中VGA显示接口引出到前面板，HDMI显示接口被引出到后面板；显卡通过PCIE X4接口与第二PCIE桥片连接，可以实现显示输出的功能，显卡显存为1GB。
进一步的，所述飞腾计算机主控板共有6路千兆以太网，其中飞腾CPU集成了2路RGMII千兆以太网通过RJ45以太网接口引出至前面板，另外4路通过一路PCIE X1接口连接到以太网转换芯片扩展出4路千兆以太网引至VPX连接器。
进一步的，所述USB接口主要用于挂载支持USB接口的外围设备，飞腾计算机主控板上的4路USB接口由USB扩展芯片提供，USB扩展芯片通过PCIE X1接口与飞腾CPU互连。
进一步的，XMC连接器通过PCIE X8接口与飞腾CPU相连，以用于用户扩展XMC设备。
进一步的，所述飞腾计算机主控板的两路PCIE X16接口是通过第一PCIE桥片扩展而来，该两路接口分别引至VPX连接器的P1和P2上，用于扩展支持PCIE接口的外设。
进一步的，所述飞腾计算机主控板的存储接口由第二PCIE桥片上的1路PCIE X4接口提供，在该接口上挂载了一块NVME SSD用于存储数据信息和文件系统；该存储接口读写速率不小于2GB/S，可实现大数据量的高速存储功能。
进一步的，所述飞腾计算机主控板还包括CPLD，用于电平转换和控制飞腾CPU上电时序。
进一步的，所述MCU芯片用于飞腾计算机主控板的温度、电压监控，I2C总线经过缓冲芯片连接至VPX连接器上，通过该总线可以与其它板卡进行通讯；MCU芯片外挂一片EEPROM用于存储相关管理信息。
进一步的，利用温度传感器监测飞腾计算机主控板的温度，实现实时监测。
进一步的，采用电压监控芯片对飞腾计算机主控板主要电压进行监控，该飞腾计算机主控板支持8路电压监测。
本实用新型具有以下有益效果：
通过本实用新型开发出来的6U VPX飞腾计算机主控板，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6U VPX飞腾计算机主控板整体模块框图；
图2为本实用新型的6U VPX飞腾计算机主控板结构要素。
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，显然，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。
本实施例，本实用新型的一种6U VPX飞腾计算机主控板，如图1所示，CPU模块的主要芯片由FT-2000/4CPU、PHY芯片AR8035、DDR4芯片MT40A1G16RC-062E IT、USB扩展芯片upd720201、NOR Flash芯片S25FL256SAGMFV000、CPLD芯片XC2C256-7FT256I、EEPROM芯片AT24C02-10TU-1.8和XMC连接器组成；
其中CPU采用FT-2000/4，该CPU是一款面向桌面应用的高性能通用处理器。FT-2000/4集成了4个64位高性能核，主频2.6～3.0GHz，CPU的信息采集、数据处理、数据存储和对外显示控制出输出主要通过PCIE总线与外部设备通讯进行。CPU通过NOR flash加载固件，来执行相关的指令操作，具体的，CPU通过QSPI作为CPU启动加载的唯一接口，CPU启动后，首先通过片内可信根验签片外固件，验签通过后，根据QSPI的QSPI_CS0片选的NORflash加载固件，来执行相关的指令操作，NOR Flash型号选用S25FL256SAGMFV000；FT2000/4支持片外大容量存储DDR控制器和DDR PHY，其主要功能是负责管理全芯片的存储空间，控制器上共挂载4片DDR4芯片，单片容量为2GB，DDR4型号为镁光MT40A1G16RC-062E IT分别放在两个通道上，每个通道2片DDR4芯片，用作数据缓存。EEPROM选用AT24C02-10TU-1.8，用于存放系统日志；XMC连接器则用于扩展基于XMC接口的外设；FT2000/4集成有2路RGMII千兆网接口，支持10/100/1000Mbps自适应，通过PHY芯片AR8035引出为通用网络接口连接至RJ45引至前面板；RS232芯片采用Maxim的MAX3387EEUG+实现将UART信号转换为RS232信号并对外输出。
所述显卡选用siliconMotion公司的高性能的显示控制器SM768，显示接口包括HDMI，DisplayPort，DVI，VGA，LVDS和数字接口。本实用新型中将SM768挂载到PEX8724P的PCIE接口上作为从设备使用，本板卡提供前面板的VGA接口和HDMI接口，用户可根据需求选择需要的显示接口，显存为1GB，显存芯片选用DDR3型号为MT41K512M16HA-125-IT。图2为6UVPX飞腾计算机主控板的结构要素。
第一PCIE桥片的型号为PEX8749，是将CPU上的1路PCIE3.0 X8接口扩展出2路PCIE3.0 X16接口，这两路接口分别引至VPX连接器的P1和P2上，每一路PCIE3.0 X16可根据需要配置成2路PCIE3.0 X8或4路PCIE3.0 X4或2路PCIE3.0 X4和4路PCIE3.0X2，该P1和P2两路PCIE3.0 X16共支持8路PCIE3.0 X2,用于扩展支持PCIE接口的外设。
第二PCIE桥片的型号为PEX8724，通过该桥片将CPU上一路PCIE3.0 X8接口扩展为1路PCIE3.0 X1、1路PCIE3.0 X4和1路PCIE3.0 X8，PCIE3.0 X1连接SM768显卡，PCIE3.0 X4连接NVME SSD存储器，PCIE3.0 X8则连接至VPX连接器。
所述板卡共支持6路千兆以太网，其中CPU集成了2路RGMII千兆以太网，两路RGMII千兆以太网经过PHY芯片转换后通过RJ45引出，PHY芯片选用型号AR8035；另外4路以太网通过一路PCIE X1接口连接到以太网转换芯片扩展出4路千兆以太网引至VPX连接器，以太网转换芯片选用使用INTEL公司的I350。
所述板卡提供4路USB接口，由挂载在FT2000/4上的upd720201提供，USB信号经过静电保护电路后输出，其中两路引至前面板的USB连接器上，另外两路则引至VPX连接器。
所述XMC接口引至XMC连接器，点号定义符合XMC 2.0标准。FT2000/4提供1路PCIE2.0X8接口引至XMC连接器上，使用时只需将XMC连接器当PCIE的从设备，直接安装子卡驱动即可。
所述板卡上的NVME SSD硬盘挂载在PEX8724桥片上引出的1路PCIE3.0 X4接口上，硬盘容量为256GB用于存储数据信息和文件系统等。该存储接口读写速率不小于2GB/S，可实现大数据量的高速存储功能。
所述CPLD的主要作用是电平转换和控制CPU上电时序，CPLD芯片选用赛灵思的XC2C256-7FT256I，该芯片有184个用户IO接口。
STM32F429控制芯片，用于对板卡的温度、电压监控以及板卡的上下电管理。I2C总线经过缓冲芯片LTC4303连接至VPX(P0)连接器上，通过该总线将本板卡的信息汇报给主机系统。STM32F429将外挂一片EEPROM用于记录传感器在板卡上采集的温度和电压等信息。
所述温度管理利用温度传感器DS18B20监测板卡的温度，实现实时监测。
所述电压监控采用LINEAR公司电压监控芯片LTC2991，用于对板卡主要电压进行监控，支持8路电压监测。
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 (12)
1.一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：该飞腾计算机主控板以飞腾CPU为核心，能够实现显示、控制、存储和对外数据接口功能；所述飞腾计算机主控板板载显卡、DDR4内存和SSD存储器；所述飞腾计算机主控板上包括千兆以太网接口、USB接口、RS232接口、VGA显示接口、HDMI显示接口、PCIE接口和XMC接口；所述飞腾计算机主控板支持温度、电压监控，通过MCU芯片实现上下电管理功能。
2.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
所述飞腾CPU上集成两路RGMII千兆以太网，该RGMII千兆以太网使用PHY以太网芯片转换后通过RJ45以太网接口对外引出；一路PCIE X8接口对外连接XMC接口，一路PCIE X8通过第一PCIE桥片扩展2路PCIE3.0 X16接口，一路PCIE X8接口连接第二PCIE桥片扩展显卡和NVME连接器可以实现显示输出和数据存储；所述飞腾CPU通过QSPI接口连接NOR Flash用存放CPU固件，通过IIC接口连接EEPROM用于存储系统日志；所述飞腾CPU外接4片容量为2GB的DDR4芯片，用作数据缓冲；飞腾CPU上的UART0和UART1接口通过RS232转换芯片转换为所述RS232接口，所述UART1接口用作CPU调试接口通过RJ45以太网接口引至前面板，所述UART0接口用于数据通信接口直接引至VPX连接器。
3.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
所述VGA显示接口和HDMI显示接口均由显卡扩展而来，其中VGA显示接口引出到前面板，HDMI显示接口被引出到后面板；显卡通过PCIE X4接口与第二PCIE桥片连接，可以实现显示输出的功能，显卡显存为1GB。
4.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
所述飞腾计算机主控板共有6路千兆以太网，其中飞腾CPU集成了2路RGMII千兆以太网通过RJ45以太网接口引出至前面板，另外4路通过一路PCIE X1接口连接到以太网转换芯片扩展出4路千兆以太网引至VPX连接器。
5.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
所述USB接口主要用于挂载支持USB接口的外围设备，飞腾计算机主控板上的4路USB接口由USB扩展芯片提供，USB扩展芯片通过PCIE X1接口与飞腾CPU互连。
6.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
XMC连接器通过PCIE X8接口与飞腾CPU相连，以用于用户扩展XMC设备。
7.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
所述飞腾计算机主控板的两路PCIE X16接口是通过第一PCIE桥片扩展而来，该两路接口分别引至VPX连接器的P1和P2上，用于扩展支持PCIE接口的外设。
8.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
所述飞腾计算机主控板的存储接口由第二PCIE桥片上的1路PCIE X4接口提供，在该接口上挂载了一块NVME SSD用于存储数据信息和文件系统；该存储接口读写速率不小于2GB/S，可实现大数据量的高速存储功能。
9.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
所述飞腾计算机主控板还包括CPLD，用于电平转换和控制飞腾CPU上电时序。
10.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
所述MCU芯片用于飞腾计算机主控板的温度、电压监控，I2C总线经过缓冲芯片连接至VPX连接器上，通过该总线可以与其它板卡进行通讯；MCU芯片外挂一片EEPROM用于存储相关管理信息。
11.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
利用温度传感器监测飞腾计算机主控板的温度，实现实时监测。
12.根据权利要求1所述的一种6U VPX飞腾计算机主控板，其特征在于：
采用电压监控芯片对飞腾计算机主控板主要电压进行监控，该飞腾计算机主控板支持8路电压监测。
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