CN218298995U - 机器视觉主板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，提供了一种机器视觉主板，该主板上设置芯片组和与芯片组连接的CPU模块、桥接芯片、模数转换芯片和集成音效芯片；CPU模块上连接有显示输出接口、PCIE接口；芯片组上连接有USB接口、数据传输接口和硬盘接口；桥接芯片用于提供PCI接口，连接显卡或其它外部设备；模数转换芯片用于提供GPIO接口、KB/MS接口、COM接口，通过GPIO接口、KB/MS接口、COM接口中的一种或多种连接外部串口设备；集成音效芯片用于提供AUDIO接口，连接外部音源设备。本实用新型所提供的机器视觉主板，支持多显示通道和多数据连接接口，以使得提高了工业自动化和控制领域的主板采用处理器性能。

Description

机器视觉主板

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种机器视觉主板。

背景技术

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。机器视觉系统是通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉对计算机的CPU、内存、显卡、硬盘都有较高要求。目前市面上常见的采用Intel平台的主板，以入门级居多，特别是在工业自动化和控制的领域，处理器性能都较低，实时性不及时；多媒体支持少，不够安全稳定；支持的显示通道少，数据连接接口少，跟不上实际的需要或应用；系统安全性差，工作温度范围小；应用范围窄，不够全面。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种机器视觉主板。

第一方面，本实用新型提供一种机器视觉主板，所述主板上设置有芯片组和与所述芯片组连接的CPU模块、桥接芯片、模数转换芯片和集成音效芯片；

所述CPU模块上连接有显示输出接口、PCIE接口；所述芯片组上连接有USB接口、数据传输接口和硬盘接口；所述桥接芯片用于提供PCI接口，以连接显卡或其它外部设备；所述模数转换芯片用于提供GPIO接口、KB/MS接口、COM接口，通过所述GPIO接口、KB/MS接口、COM接口中的一种或多种连接外部串口设备；所述集成音效芯片用于提供AUDIO接口，以连接外部音源设备。

在可选的实施方式中，所述USB接口包括USB 2.0接口、USB 3.0接口中的一种或多种。

在可选的实施方式中，所述PCIE接口包括PCIE×16接口、PCIE×4接口、PCIE×8接口中的一组或多组。

在可选的实施方式中，所述CPU模块的PCIE_PEG引脚连接所述PCIE×16接口；

所述芯片组的PCIE引脚连接所述PCIE×4接口。

在可选的实施方式中，所述数据传输接口选用MINI PCIE接口或LAN/RJ45网口；

所述MINI PCIE接口用于传输无线数据；

所述LAN/RJ45网口用于传输有线数据。

在可选的实施方式中，所述机器视觉主板还包括网卡芯片，所述网卡芯片用于提供LAN/RJ45网口；

所述芯片组通过USB-PCIE引脚连接MINI PCIE接口。

在可选的实施方式中，所述硬盘接口选用M.2SSD 2280接口或SATA43.0硬盘接口。

在可选的实施方式中，所述芯片组的SATA引脚连接所述M.2SSD 2280接口或所述SATA4 3.0硬盘接口。

在可选的实施方式中，所述CPU模块的DDI引脚连接所述显示输出接口；

所述显示输出接口包括VGA接口、DP接口、HDMI接口中的一种或多种。

在可选的实施方式中，所述CPU模块选用Intel 10代处理器；

所述桥接芯片选用IT8892芯片；

所述模数转换芯片选用F818866AD芯片；

所述集成音效芯片选用ALC888芯片。

本实用新型提供的机器视觉主板的有益效果是：

本实用新型提供了一种机器视觉主板，该主板上设置有芯片组和与芯片组连接的CPU模块、桥接芯片、模数转换芯片和集成音效芯片；CPU模块上连接有显示输出接口、PCIE接口；芯片组上连接有USB接口、数据传输接口和硬盘接口；桥接芯片用于提供PCI接口，以连接显卡或其它外部设备；模数转换芯片用于提供GPIO接口、KB/MS接口、COM接口，通过GPIO接口、KB/MS接口、COM接口中的一种或多种连接外部串口设备；集成音效芯片用于提供AUDIO接口，以连接外部音源设备。本实用新型所提供的机器视觉主板，支持多显示通道和多数据连接接口，以使得提高了工业自动化和控制领域的主板采用处理器性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的机器视觉主板的第一个结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的机器视觉主板的第二个结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的机器视觉主板的第三个结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的MINI PCIE接口的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的PCIE×16接口的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的LAN/RJ45网口的示意图；

图7为本实用新型实施例提供的DP接口的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的HDMI接口的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

本实用新型提供了一种机器视觉主板，请一并参照图1、图2和图3，下面对该机器视觉主板进行详细说明。

该机器视觉主板上芯片组20和与芯片组20连接的CPU模块10、桥接芯片30、模数转换芯片40和集成音效芯片50；CPU模块10上连接有显示输出接口、PCIE接口；芯片组20上连接有USB接口、数据传输接口和硬盘接口；桥接芯片30用于提供PCI接口，以连接显卡或其它外部设备；模数转换芯片40用于提供GPIO接口、KB/MS接口、COM接口，通过GPIO接口、KB/MS接口、COM接口中的一种或多种连接外部串口设备；集成音效芯片50用于提供AUDIO接口，以连接外部音源设备。

可选的，CPU模块10与芯片组20通过DMI接口(如DMI 3.0×4)或其他接口或总线连接。可选的，CPU模块10选用Intel 10代处理器，如Intel10代Core I3/I5/I7/I9处理器；该芯片组20中的芯片选用Intel芯片，芯片组20为计算机主板或扩展卡上的芯片；桥接芯片30为PCIE转PCI的桥接芯片，可选用IT8892芯片；模数转换芯片40可选用F818866AD芯片；集成音效芯片50可选用ALC888芯片。其中，若采用的是Intel 10代处理器时，该CPU模块10最高可支持I9-10900K模式，该CPU模块10与其他处理器相比，在同频率下性能平均提升18％，最高频率提升了0.4GHz，十代处理器全系支持WIFI 6协议，和九代处理器相比，能获得更稳定和高速的WIFI网络。

进一步地，芯片组20通过IT8892芯片连接PCI接口(如PCI1、PCI2)；芯片组20通过F818866AD芯片连接GPIO接口(如8×GPIO)、KB/MS接口、COM接口(如COM232×6)；芯片组20通过ALC888芯片连接AUDIO接口。

其中，芯片组20通过IT8892芯片连接PCI接口(插槽)时，PCI接口可用于连接显卡或其它设备，如网卡、声卡、调制解调器等等。

在一实施方式中，该机器视觉主板还包括网卡芯片60，该网卡芯片60用于提供LAN/RJ45网口。可选的，该网卡芯片60选用I225芯片、I219芯片中的一种或多种。芯片组20通过I225芯片、I219芯片分别连接LAN/RJ45网口(如GLAN1、GLAN2)；芯片组20通过USB-PCIE引脚连接MINI PCIE接口(如MINI PCIE 3G/4G)。例如，如图4所示的MINI PCIE接口的示意图。

USB是一个外部总线标准，规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口具有热插拔功能。USB接口可连接多种外部设备，如鼠标和键盘等。USB是一种常用的PC(个人计算机)接口，它只有4根线，两根电源两根信号，故信号是串行传输的，USB接口也称为串行口，USB2.0的速度可以达到480Mbps，可以满足各种工业和民用需要。

在一实施方式中，USB接口包括USB 2.0接口、USB 3.0接口中的一种或多种；芯片组20通过USB 2.0引脚连接USB 2.0接口(如USB Port 7-13)；芯片组20通过USB 3.0引脚连接USB 3.0接口(如USB Port 1-6)。

GPIO接口是通用输入输出端口，即引脚，可以通过它们输出高低电平或者通过它们读入引脚状态，是高电平还是低电平。

KB/MS接口为键盘鼠标串口；COM接口为串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口，是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口(Serial Interface)是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线)，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。

AUDIO接口为音频接口，可以连接耳机、音箱、麦克风等外部音源设备。AUDIO接口总线类型主要有：I2S(IIS)、PCM、PDM等。其中，I2S(IIS)是比较常见的音频数据总线主要用于主控器和音频芯片之间的数据传输。PCM用于不同数字音频子系统比如DSP与音频器件的数据转换。PDM多用于传输麦克风录音的数据处理场景。

在一实施方式中，PCIE接口包括PCIE×16接口、PCIE×4接口、PCIE×8接口中的一组或多组。CPU模块10的PCIE_PEG引脚连接PCIE×16接口；芯片组20的PCIE引脚连接PCIE×4接口。其中，PCIE×16接口可支持PCIE×16信号，PCIE×8接口、PCIE×4接口均可支持PCIE×4信号。

PCIE(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准，由英特尔在2001年提出的，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准。

PCIE属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。主要优势就是数据传输速率高，减少延迟。PCIE设备和PCIE总线直接相连，使缓存和数据更接近CPU。他们消除了传统存储协议的开销，在合适的条件下能实现远远优于串列SCSI和SATA的固态硬盘SSD的性能。其数据传输通道由两个差分信号对组成，一对用于接收数据，另一对用于发送。因此，每个通道由四条线或信号迹线组成。在概念上，每条通道用作全双工字节流，在链路端点之间的两个方向同时传输8位“字节”格式的数据包。物理PCIE链路可能包含1个到32个通道，更精确地包括1、2、4、8、12、16或32个通道。通道计数用“×”前缀(例如“×8”表示八通道卡或插槽)，×16是常用的最大尺寸。

PCIE卡适合其物理尺寸或更大的插槽(使用×16作为最大的)，但可能不适合更小的PCIE插槽；例如，×16卡可能不适合×4或×8插槽。一些插槽使用开放式插座来允许物理上更长的卡，并协商最佳的电子和逻辑连接。实际连接到插槽的通道数量也可能少于物理槽大小所支持的数量。例如，一个×16插槽可以运行×1、×2、×4、×8、×16的卡(PCIE卡)，当运行×4卡时只提供4条通道。其规格可以读为“×16(×4模式)”，而“×size@×速度”符号(“×16@×4”)也是常见的。优点是这样的插槽可以容纳更大范围的PCIE卡，而不需要主板硬件来支持全传输速率。

进一步地，如图5所示，PCIE×16接口(插槽)全长89mm，有164根针脚，靠主板外侧端有一卡口，将PCIE×16接口分为前后两组，较短的插槽有22根针脚，主要用于供电，较长的插槽142根，主要用于数据传输，具有16通道所带来的高带宽。

PCIE×8插槽全长56mm，有98根针脚，与PCIE×16比较，主要是数据针脚减少至76根，短的供电针脚仍然是22针脚。为了兼容性，PCIE×8插槽通常加工成PCIE×16插槽的形式，但数据针脚只有一半是有效的，也就是说实际带宽只有真正的PCIE×16插槽的一半。可以观察主板布线，PCIE×8的后半段没有线路连接，甚至针脚也没有焊接。

PCIE×4插槽的长度为39mm，同样是在PCIE×16插槽的基础上，以减少数据针脚的方式实现，主要用于PCIESSD固态硬盘，或者是通过PCIE转接卡安装的M.2SSD固态硬盘。

在一实施方式中，数据传输接口选用MINI PCIE接口或LAN/RJ45网口；MINI PCIE接口用于传输无线数据；LAN/RJ45网口用于传输有线数据。

MINI PCIE接口适用于安装无线网卡，MINI PCIE接口定义就有SATA定义，所以支持无驱使用，局限是只能扩展出一个SATA接口。芯片转接的有半高尺寸和全高尺寸两种，一般采用祥硕ASM1061芯片，支持MINI PCIE转双SATA3接口。

MINI PCIE是基于PCIE总线可以为工控一体机扩展外围设备，如蓝牙模块、4G模块、无线网卡模块MINI PCIE接口的固态硬盘等。不过MINI PCIE接口带宽不高，比较适合一些对数据吞吐量要求不是非常高的外围设备使用。部分主板内部有多个MINI PCIE接口，除了内置无线网卡外，还会多预留至少一个给4G模块用(并且预埋有天线)。二者虽然接口通用，但却有“半高卡”和“全高卡”的区别。

在一实施方式中，硬盘接口选用M.2SSD 2280接口或SATA4 3.0硬盘接口。芯片组20的SATA引脚连接M.2SSD 2280接口或SATA4 3.0硬盘接口。

M.2为NGFF接口，标准名称为PCI Express M.2Specification。它是为超极本(Ultrabook)量身定做的新一代接口标准，以取代原来基于MINI PCIE改良而来的mSATA固态硬盘。无论是更小巧的规格尺寸还是更高的传输性能M.2都远胜于mSATA。随着SATA接口瓶颈不断凸显，越来越多的主板厂商也开始在自家产品线上预留M.2接口，主流的M.2接口有三种尺寸，分别是M.2 2242、2260、2280。

M.2接口可以同时支持SATA及PCIE通道，后者更容易提高速度。这里需要注意的是，M.2的连接器有三种类型，被称为Socket 1、2、3。Socket1由于尺寸比较特殊，比较少用，最多是Socket 2和3。Socket 2支持SATA和PCIE×2接口，Socket 3则只支持PCIE×4接口。如果是SATA通道，那么传输速率就和SATA 6Gbps一模一样，没有区别，如果是走PCIE通道，才能享受到超过SATA的高速。

采用PCIE和M.2接口的固态硬盘(SSD)可以使用PCIE总线，其中最为顶级的PCIE3.0×4的总线带宽为32Gbps，实际传输速度可以轻松突破1000MB/s，甚至可以达到2000MB/s以上。

LAN接口和RJ45接口都是网络连接的接口，但还是有一定区别的。RJ45接口，指的是RJ45的网线能够插上去的接口，有可能是LAN，也有可能是WAN(广域网)。LAN接口，指的是局域网的接口。LAN接口就是RJ45接口。RJ45通常用于计算机网络数据传输。又名8J水晶头，RJ45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。RJ45是连接电脑与交换机，MODEN，光猫等外部网络连接的接口。例如，如图6所示的LAN/RJ45网口的示意图。

在一实施方式中，CPU模块10的DDI引脚连接显示输出接口；显示输出接口包括VGA接口、DP接口、HDMI接口中的一种或多种。可选的，CPU模块10还用于分别连接IMVP接口(如IMPV8)、PCIE接口(如PCIE×16)、UDIMM接口，以通过对应接口与相应的外部设备连接。

其中，VGA接口即电脑采用VGA标准输出数据的专用接口。VGA接口共有15针，分成3排，每排5个孔，显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。

DP接口为显示接口，通过主动或被动适配器，该接口可与传统接口(如HDMI和DVI)向后兼容。例如，如图7所示的DP接口的示意图。

HDMI接口为高清多媒体接口，能够同时传输视频与音频信号，而且质量很高。常用HDMI接口有HDMI1.4、2.0和2.1，分别支持最高2k60hz、4K60hz和4K120hz(8K60hz)。例如，如图8所示的HDMI接口的示意图。

本实施例的机器视觉主板内部以ESD保护电路器件为基础，设置连接芯片组20、CPU模块10、桥接芯片30、模数转换芯片40和集成音效芯片50；后续可基于标准信号时序，进行长时间的稳定性测试，以保证其机器视觉主板的高稳定性。

本实用新型所提供的机器视觉主板，支持多显示通道和多数据连接接口，以使得提高了工业自动化和控制领域的主板采用处理器性能，可适用于机器视觉与深度学习领域，拓展了机器视觉主板的使用场景，具有较好地实用性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种机器视觉主板，其特征在于，所述主板上设置有芯片组和与所述芯片组连接的CPU模块、桥接芯片、模数转换芯片和集成音效芯片；

所述CPU模块上连接有显示输出接口、PCIE接口；所述芯片组上连接有USB接口、数据传输接口和硬盘接口；所述桥接芯片用于提供PCI接口，以连接显卡或外部设备；所述模数转换芯片用于提供GPIO接口、KB/MS接口、COM接口，通过所述GPIO接口、KB/MS接口、COM接口中的一种或多种连接外部串口设备；所述集成音效芯片用于提供AUDIO接口，以连接外部音源设备。

2.根据权利要求1所述的机器视觉主板，其特征在于，所述USB接口包括USB 2.0接口、USB 3.0接口中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的机器视觉主板，其特征在于，所述PCIE接口包括PCIE ×16接口、PCIE ×4接口、PCIE ×8接口中的一组或多组。

4.根据权利要求3所述的机器视觉主板，其特征在于，所述CPU模块的PCIE_PEG引脚连接所述PCIE ×16接口；

所述芯片组的PCIE引脚连接所述PCIE×4接口。

5.根据权利要求1所述的机器视觉主板，其特征在于，所述数据传输接口选用MINIPCIE接口或LAN/RJ45网口；

所述MINI PCIE接口用于传输无线数据；

所述LAN/RJ45网口用于传输有线数据。

6.根据权利要求5所述的机器视觉主板，其特征在于，所述机器视觉主板还包括网卡芯片，所述网卡芯片用于提供LAN/RJ45网口；

所述芯片组通过USB-PCIE引脚连接MINI PCIE接口。

7.根据权利要求1所述的机器视觉主板，其特征在于，所述硬盘接口选用M.2 SSD 2280接口或SATA4 3 .0硬盘接口。

8.根据权利要求7所述的机器视觉主板，其特征在于，所述芯片组的SATA引脚连接所述M.2 SSD 2280接口或所述SATA4 3 .0硬盘接口。

9.根据权利要求1所述的机器视觉主板，其特征在于，所述CPU模块的DDI引脚连接所述显示输出接口；

所述显示输出接口包括VGA接口、DP接口、HDMI接口中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的机器视觉主板，其特征在于，所述CPU模块选用Intel 10代处理器；

所述桥接芯片选用IT8892芯片；

所述模数转换芯片选用F818866AD芯片；

所述集成音效芯片选用ALC888芯片。

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