RU208803U1 - CPU MODULE - Google Patents

CPU MODULE Download PDF

Info

Publication number
RU208803U1
RU208803U1 RU2021123955U RU2021123955U RU208803U1 RU 208803 U1 RU208803 U1 RU 208803U1 RU 2021123955 U RU2021123955 U RU 2021123955U RU 2021123955 U RU2021123955 U RU 2021123955U RU 208803 U1 RU208803 U1 RU 208803U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
board
ram
module according
edges
module
Prior art date
Application number
RU2021123955U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Тепляков
Original Assignee
Акционерное общество «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ «АТРОНИК» (АО «НПК «АТРОНИК»)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ «АТРОНИК» (АО «НПК «АТРОНИК») filed Critical Акционерное общество «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОМПАНИЯ «АТРОНИК» (АО «НПК «АТРОНИК»)
Priority to RU2021123955U priority Critical patent/RU208803U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU208803U1 publication Critical patent/RU208803U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements

Abstract

Модуль центрального процессора (ЦП) содержит многослойную печатную плату, с верхней и нижней сторон которой выполнены плоские проводники в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение между собой несимметрично смонтированных на плате элементов электрической цепи, контроллером шины, предназначенным для обмена данными по шине между модулем центрального процессора и модулями ввода и/или вывода промышленного контроллера, и микроконтроллер, при этом он снабжен радиатором под естественную конвекцию, установленным параллельно плате с верхней стороны и выполненным с ребристостью, образованной параллельно ориентированными каналами, продуваемыми атмосферным воздухом и направленными в противоположную от платы сторону. На верхней стороне платы вдоль одного ее края установлены интерфейс тестирования и импульсный регулятор напряжения, а жесткий диск установлен над датчиком температуры, формирователь тактовых импульсов установлен ниже интерфейса тестирования над центральным процессором, который установлен над оперативной памятью между жестким диском и кнопкой сброса, размещенной между контроллером источников питания и детектором питания. На нижней стороне платы вдоль одного ее края установлены оперативная память DDR3 и преобразователь PCIе в PCI, а вдоль двух других, перпендикулярно расположенных ее краев, установлены попарно разъемы ETX, причем на одном из этих краев между разъемами установлен переключатель, а вблизи винта установлен разъем COM3. За счет использования заявленного технического решения осуществляется реализация расширения арсенала модулей ЦП за счет создания альтернативной конструкции, при расширении функциональных возможностей, высокой надежности, удобства в эксплуатации и высокой ремонтопригодности.The central processing unit (CPU) module contains a multilayer printed circuit board, on the upper and lower sides of which flat conductors are made in the form of sections of a metallized coating, placed on a dielectric base and providing interconnection of electrical circuit elements asymmetrically mounted on the board, by a bus controller designed for data exchange via the bus between the CPU module and the input and/or output modules of the industrial controller, and the microcontroller, while it is equipped with a heatsink for natural convection, installed parallel to the board from the top side and made with ribs formed by parallel oriented channels blown by atmospheric air and directed to opposite side of the board. On the top side of the board, along one edge, there is a test interface and a switching voltage regulator, and a hard disk is installed above the temperature sensor, a clock generator is installed below the test interface above the central processor, which is installed above the RAM between the hard disk and the reset button located between the controller power supplies and a power detector. On the bottom side of the board, along one of its edges, DDR3 RAM and a PCIe to PCI converter are installed, and along the other two, perpendicularly located edges, ETX connectors are installed in pairs, and a switch is installed on one of these edges between the connectors, and a COM3 connector is installed near the screw . Through the use of the claimed technical solution, the implementation of the expansion of the arsenal of CPU modules is carried out by creating an alternative design, with the expansion of functionality, high reliability, ease of use and high maintainability.

Description

Полезная модель относится к области вычислительной техники, в частности к архитектуре модуля центрального процессора (далее по тексту - модуль ЦП) промышленного контроллера с программируемой логикой (далее по тексту ПЛК). ПЛК является вычислительной и управляющей единицей в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП). Расширяющаяся область применения и объем производства АСУ ТП требуют расширения арсенала и усовершенствования технических средств, пригодных для использования в качестве модуля ЦП с программируемой логикой. Модуль ЦП предназначен для построения высоконадежных встраиваемых энергоэффективных систем с малыми габаритными размерами.The utility model relates to the field of computer technology, in particular to the architecture of the central processor module (hereinafter referred to as the CPU module) of an industrial controller with programmable logic (hereinafter referred to as the PLC). PLC is a computing and control unit in automated process control systems (APCS). The expanding field of application and production volume of process control systems require the expansion of the arsenal and the improvement of technical means suitable for use as a CPU module with programmable logic. The CPU module is designed to build highly reliable embedded energy-efficient systems with small overall dimensions.

Известно устройство, состоящее из объединительной платы с возможностью установки модуля процессора и плат расширения, в которой модуль процессора и не менее четырех плат расширения устанавливаются непосредственно в мезонинные разъемы объединительной платы в одной плоскости, параллельной объединительной плате, что позволяет уменьшить пространственный объем и повысить надежность вычислительных узлов на базе данной объединительной платы. Объединительная плата содержит мезонинный разъем для установки модуля процессора, интерфейсные разъемы, преобразователь напряжения, разъем питания, усилитель-формирователь шинных сигналов, группу мезонинных разъемов для установки плат расширения (RU 165470).A device is known that consists of a backplane with the possibility of installing a processor module and expansion cards, in which the processor module and at least four expansion cards are installed directly into the mezzanine connectors of the backplane in one plane parallel to the backplane, which reduces the spatial volume and improves the reliability of computing nodes based on this backplane. The backplane contains a mezzanine connector for installing a processor module, interface connectors, a voltage converter, a power connector, a bus signal conditioner, a group of mezzanine connectors for installing expansion cards (RU 165470).

Известно устройство, содержащее:Known device containing:

- шасси половинной ширины;- half-width chassis;

- одну или несколько сборок печатных плат, прикрепленных к шасси половинной ширины, в основном ориентированных горизонтально;- one or more circuit board assemblies attached to a half-width chassis, generally oriented horizontally;

- один или несколько процессоров, установленных по меньшей мере на одной из сборок печатных плат;one or more processors mounted on at least one of the printed circuit board assemblies;

- радиаторы, смонтированные на процессорах;- heatsinks mounted on processors;

- один или несколько стеков из двух 3,5-дюймовых жестких дисков, прикрепленных к шасси, в котором вычислительное устройство половинной ширины имеет высоту более 1U и не более 1,5U, причем вычислительное устройство половинной ширины выполнено с возможностью установки в стойку, содержащую множество стандартных слотов, таким образом, что по меньше мере часть ширины одного из стандартных слотов, частично занятого вычислительным устройством половинной ширины, доступна для установки по меньшей мере части дополнительного устройства; при этом вычислительное устройство половинной ширины имеет ширину, равную или меньшую, чем половина ширины стандартного 19-дюймового слота. Высота вычислительного устройства составляет около 1,5U. По меньшей мере один стек из двух 3,5-дюймовых жестких дисков установлен на шасси половинной ширины позади от по меньшей мере одного процессора (RU 2610445).one or more stacks of two 3.5-inch hard drives attached to a chassis in which the half-width computing device is greater than 1U and no greater than 1.5U, the half-width computing device being rack-mountable containing a plurality of standard slots such that at least a portion of the width of one of the standard slots partially occupied by the half-width computing device is available for installation of at least a portion of an additional device; wherein the half-width computing device has a width equal to or less than half the width of a standard 19-inch slot. The height of the computing device is about 1.5U. At least one stack of two 3.5-inch hard drives is mounted on a half-width chassis behind at least one processor (RU 2610445).

Известен модуль ЦП промышленного контроллера с программируемой логикой, содержащий:Known CPU module industrial controller with programmable logic, containing:

- центральный микропроцессор, предназначенный для выполнения задачи прикладной программы, в результате которой обрабатываются входные данные от датчиков, и результатом обработки которых являются выходные данные, предназначенные для управления исполнительными механизмами;- a central microprocessor designed to perform the task of the application program, as a result of which the input data from the sensors are processed, and the result of the processing of which is the output data intended for controlling the actuators;

- дополнительный микропроцессор с архитектурой ядра, отличной от архитектуры ядра центрального микропроцессора, и предназначенный для выполнения точно такой же задачи с точно такими же входными данными от датчиков, что и в центральном микропроцессоре, он дополнительно содержит программируемую логическую интегральную схему с контроллером шины, предназначенным для обмена данными по шине между модулем ЦП и модулями ввода и/или вывода промышленного контроллера, и микроконтроллер Центральный микропроцессор (ЦМ), предназначен для выполнения задачи прикладной программы;- an additional microprocessor with a different core architecture from the core architecture of the central microprocessor and designed to perform exactly the same task with exactly the same sensor inputs as in the central microprocessor, it additionally contains a programmable logic integrated circuit with a bus controller designed to data exchange on the bus between the CPU module and the input and / or output modules of the industrial controller, and the microcontroller The central microprocessor (CM) is designed to perform the task of the application program;

- дополнительный микропроцессор (ДМ), предназначен для выполнения точно такой же задачи с теми же входными данными от датчиков, что и ЦМ;- an additional microprocessor (DM), designed to perform exactly the same task with the same input data from the sensors as the CM;

- контроллер шины (КШ), сформированный в ПЛИС, предназначен для обмена данными по шине;- bus controller (CS), formed in the FPGA, is designed to exchange data over the bus;

- микроконтроллер безопасности (МБ) для контроля работы своего функционального ядра, содержит контролирующее ядро и модуль сравнения, который предназначен для сравнения результатов вычислений с параллельно работающих функционального и контролирующего ядер, МБ разрешает КШ передачу выходных данных в шину в случае, если выполнено условие равенства результатов обработки из ЦМ и ДМ, и время выполнения задачи ЦМ и ДМ находится в заданном интервале времени, и результаты вычислений функционального и контролирующего ядер равны (RU 2703681, прототип).- security microcontroller (MB) to control the operation of its functional core, contains a control core and a comparison module, which is designed to compare the results of calculations from parallel operating functional and control cores, the MB allows KSh to transfer output data to the bus if the condition for equality of results is met processing from the CM and DM, and the execution time of the task of the CM and DM is in a given time interval, and the results of the calculations of the functional and controlling cores are equal (RU 2703681, prototype).

Недостатками известных технических решений являются узость функциональных возможностей, которая определяется неоптимальным размещением аппаратов на плате, значительный объем неиспользуемого пространства и отсутствие надежного теплоотвода от них, связи с компоновкой его составных частей, не учитывающие возможностей возникновения шумов и местных взаимных нагревов оборудования, возбуждающих помехи, обусловленные взаимным влиянием аппаратов.The disadvantages of the known technical solutions are the narrowness of functionality, which is determined by the non-optimal placement of devices on the board, a significant amount of unused space and the lack of reliable heat removal from them, connections with the layout of its components that do not take into account the possibility of noise and local mutual heating of equipment that excite interference due to mutual influence of devices.

Технической проблемой, разрешаемой с помощью настоящей полезной модели, является создание энергоэффективного компактного модуля ЦП с программируемой логикой и расширение арсенала модулей ЦП.The technical problem solved by this utility model is the creation of an energy-efficient compact CPU module with programmable logic and the expansion of the arsenal of CPU modules.

Технический результат, обеспечивающий разрешение указанной проблемы, достигается благодаря расширению арсенала модулей ЦП за счет создания альтернативной конструкции указанного назначения, с увеличением функциональных возможностей, высокой надежности, удобства в эксплуатации, и высокой ремонтопригодности.The technical result, which provides a solution to this problem, is achieved by expanding the arsenal of CPU modules by creating an alternative design for the specified purpose, with an increase in functionality, high reliability, ease of use, and high maintainability.

Сущность полезной модели заключается в том, что модуль центрального процессора (ЦП) содержит многослойную печатную плату с верхней и нижней сторон которой выполнены плоские проводники в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение между собой несимметрично смонтированных на плате элементов электрической цепи, контроллером шины, предназначенным для обмена данными по шине между модулем центрального процессора и модулями ввода и/или вывода промышленного контроллера, и микроконтроллер, при этом он снабжен радиатором под естественную конвекцию, установленным параллельно плате с верхней стороны и выполненным с ребристостью, образованной параллельно ориентированными каналами, продуваемыми атмосферным воздухом и направленными в противоположную от платы сторону, на первой стороне платы размещены:The essence of the utility model lies in the fact that the central processing unit (CPU) module contains a multilayer printed circuit board on the upper and lower sides of which flat conductors are made in the form of sections of a metallized coating placed on a dielectric base and providing interconnection of electrical circuit elements asymmetrically mounted on the board, a bus controller designed to exchange data via the bus between the central processor module and the input and / or output modules of the industrial controller, and the microcontroller, while it is equipped with a natural convection heatsink installed parallel to the board from the top side and made with ribs formed by parallel oriented channels , purged with atmospheric air and directed in the opposite direction from the board, on the first side of the board there are:

- центральный процессор VX86DX3, со встроенным графическим сопроцессором;- Central processing unit VX86DX3, with built-in graphics coprocessor;

- температурный датчик;- temperature sensor;

- жесткий SATА диск;- SATA hard disk;

- схема управления питанием ОЗУ; -импульсный регулятор напряжения;- RAM power management scheme; - pulse voltage regulator;

- двойной синхронный понижающий регулятор напряжения;- double synchronous step-down voltage regulator;

- контроллер источников питания;- power supply controller;

- оперативная память DDR3;- DDR3 RAM;

- формирователь тактовых сигналов;- generator of clock signals;

- детектор (супервизор) питания;- power supply detector (supervisor);

- разъем JTAG тестирования и отладки;- JTAG connector for testing and debugging;

- кнопка Сброс;- Reset button;

- светодиоды.- LEDs.

а на нижней стороне платы:and on the underside of the board:

- оперативная память DDR3;- DDR3 RAM;

- преобразователь PCIe в PCI, представляющий собой шину ввода и вывода для внешних периферийных устройств;- PCIe to PCI converter, which is an input and output bus for external peripherals;

- переключатель;- switch;

- группа разъемов ЕТХ на 100 контактов;- a group of ETX connectors for 100 pins;

- разъем COM3 представляющий собой двунаправленный последовательный интерфейс.- COM3 connector is a bidirectional serial interface.

Предпочтительно, на верхней стороне платы вдоль одного ее края установлены интерфейс тестирования и импульсный регулятор напряжения, а жесткий SATA диск установлен над датчиком температуры, формирователь тактовых импульсов установлен ниже интерфейса тестирования над центральным процессором, который установлен над оперативной памятью между жестким SATA диском и кнопкой сброса, размещенной между контроллером источников питания и детектором питания.Preferably, the test interface and switching voltage regulator are mounted on the top side of the board along one edge of the board, and the SATA hard drive is mounted above the temperature sensor, the clock driver is mounted below the test interface above the CPU, which is mounted above the RAM between the SATA hard drive and the reset button located between the power supply controller and the power detector.

Предпочтительно, на нижней стороне платы вдоль одного ее края установлены оперативная память DDR3 и преобразователь PCIe в PCI, а вдоль двух других, перпендикулярно расположенных ее краев, установлены попарно разъемы ЕТХ, причем на одном из этих краев между разъемами установлен переключатель, а вблизи винта установлен разъем COM3.Preferably, DDR3 RAM and a PCIe to PCI converter are installed on the bottom side of the board along one of its edges, and ETX connectors are installed in pairs along the other two, perpendicularly located edges, and a switch is installed on one of these edges between the connectors, and a switch is installed near the screw. COM3 connector.

Предпочтительно, радиатор выполнен с площадью, равной площади платы.Preferably, the heatsink is made with an area equal to that of the board.

Предпочтительно, радиатор выполнен из алюминиевого сплава и закреплен винтами по углам платы.Preferably, the heatsink is made of aluminum alloy and is screwed into the corners of the board.

Предпочтительно, микросхемы Flash SSD оперативной памяти DDR3 общим объемом 2 Гбайт напаяны на плату.Preferably, 2GB DDR3 Flash SSD chips are soldered onto the board.

Предпочтительно, часы реального времени встроены в процессор, имеющий тактовую частоту 800 МГц.Preferably, the real time clock is built into a processor having a clock frequency of 800 MHz.

Предпочтительно, жесткий SATA диск выполнен с объемом 8 ГБPreferably a 8 GB SATA hard drive

Предпочтительно, кнопка сброс (RESET) выполнена с возможностью перезапуска модуля в произвольный момент времени и снабжена дополнительно установленными рядом с ней светодиодами.Preferably, the reset button (RESET) is configured to restart the module at any time and is provided with additional LEDs installed next to it.

Предпочтительно, модуль выполнен с возможностью подключения/отключения к нему внешних устройств и плат расширения при выключенном состоянии.Preferably, the module is configured to connect/disconnect external devices and expansion cards to it in the off state.

На чертеже фиг. 1 изображен общий вид модуля ЦП под углом сверху, со снятым радиатором; на чертеже фиг. 2 изображен общий вид модуля ЦП под углом сверху, с установленным радиатором; на фиг. 3 - расположение элементов модуля ЦП на лицевой стороне платы; на фиг. 4 расположение элементов модуля ЦП на нижней стороне платы; на фиг.5 функциональная схема модуля ЦП.In the drawing of FIG. 1 shows a general view of the CPU module at an angle from above, with the heatsink removed; in the drawing of Fig. 2 shows a general view of the CPU module at an angle from above, with a heatsink installed; in fig. 3 - location of the elements of the CPU module on the front side of the board; in fig. 4 the location of the elements of the CPU module on the bottom side of the board; figure 5 is a functional diagram of the CPU module.

Модуль ЦП содержит многослойную печатную плату, с обеих сторон которой выполнены плоские проводники в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение между собой несимметрично смонтированных на плате элементов электрической цепи, и контроллером шины, предназначенным для обмена данными по шине между модулем ЦП и модулями ввода и/или вывода промышленного контроллера, и микроконтроллер.The CPU module contains a multilayer printed circuit board, on both sides of which flat conductors are made in the form of sections of a metallized coating, placed on a dielectric base and providing interconnection of electrical circuit elements asymmetrically mounted on the board, and a bus controller designed for data exchange via the bus between the CPU module and input and/or output modules of an industrial controller, and a microcontroller.

Модуль снабжен радиатором под естественную конвекцию, установленным параллельно плате с верхней стороны и выполненным с ребристостью, образованной параллельно ориентированными каналами, продуваемыми атмосферным воздухом и направленными в противоположную от платы сторону. Изделие имеет следующие основные функциональные аппараты:The module is equipped with a heatsink for natural convection, installed parallel to the board on the upper side and made with ribbing formed by parallel oriented channels blown through with atmospheric air and directed in the opposite direction from the board. The product has the following main functional devices:

Процессор Vortex86DX3 с низким энергопотреблением и мощностью рассеивания;Vortex86DX3 processor with low power consumption and power dissipation;

Оперативная память DDR3-800 SDRAM oбъeмoм 2 Гбайт, напаянная на плату.2 GB DDR3-800 SDRAM soldered on the board.

Режим работы - одноканальный, 32-бит;Operating mode - single-channel, 32-bit;

FLASH-диск объемом 8 Гбайт;FLASH disk with a capacity of 8 GB;

Порт HDD* с поддержкой двух устройств UltraDMA/100;HDD port* supporting two UltraDMA/100 devices;

Порт CompactFlash* (совмещен с портом HDD);CompactFlash* port (shared with HDD port);

Последовательные порты:Serial ports:

СОМ1*: RS-232, 9 проводов (полный); максимальналекорость обмена-до 115,2 кбит/с, с возможностью консольного ввода/вывода;COM1*: RS-232, 9 wires (full); maximum speed of exchange - up to 115.2 kbps, with the possibility of console input / output;

COM2*: RS-232, 9 проводов (полный); максимальная скорость обмена до 115,2 кбит/с, с возможностью консольного ввода/вывода;COM2*: RS-232, 9 wires (full); maximum exchange rate up to 115.2 kbps, with the possibility of console input / output;

COM3: 3 провода; максимальная скорость обмена - до 115,2 кбит/с, с возможностью консольного ввода/вывода.COM3: 3 wires; maximum exchange rate - up to 115.2 kbps, with the possibility of console input / output.

Один канал Ethernetl0/100 Мбит/с;One channel Ethernetl0/100 Mbps;

Четыре канала USB 2.0*;Four USB 2.0 channels*;

Шины расширения ISА и PCI*:Expansion buses ISA and PCI*:

16-разрядная шина ISA и16-bit ISA bus and

32-разрядная шина PCI32-bit PCI bus

Сторожевой таймер;Watchdog;

CMOS+FRAM для хранения конфигурации;CMOS+FRAM for configuration storage;

FlashBIOS объемом 2 Мб, встроена в процессор;FlashBIOS 2 MB built into the processor;

Часы реального времени;Real time clock;

Порт PS/2 клавиатуры и мыши*;PS/2 keyboard and mouse port*;

Видеоконтроллер:Video controller:

2D-акселератор;2D accelerator;

объем видеопамяти - до 64 Мбайт (выделяется из системной);video memory - up to 64 MB (allocated from the system);

возможность подключения RGB-монитора* с разрешением до 1920x1440 (60 Гц).the ability to connect an RGB monitor* with a resolution of up to 1920x1440 (60 Hz).

На верхней стороне платы размещены, в частности, следующие активные элементы:On the top side of the board are placed, in particular, the following active elements:

- центральный процессор VX86DX3 (тактовая частота 800 МГц) со встроенным графическим сопроцессором- VX86DX3 CPU (800 MHz) with integrated graphics coprocessor

- температурный датчик;- temperature sensor;

- флеш-накопитель SSD объемом 8 Гбайт;- 8 GB SSD flash drive;

- схема управления питанием ОЗУ;- RAM power management scheme;

- импульсный регулятор напряжения (стабилизатор напряжения);- pulse voltage regulator (voltage stabilizer);

- двойной синхронный понижающий регулятор напряжения;- double synchronous step-down voltage regulator;

- контроллер источников питания;- power supply controller;

- оперативная память DDR3;- DDR3 RAM;

- формирователь тактовых сигналов;- generator of clock signals;

- детектор (супервизор) питания;- power supply detector (supervisor);

- разъем JTAG тестирования и отладки (сервисный разъем для программирования);- JTAG connector for testing and debugging (service connector for programming);

- кнопка сброса Reset.- Reset button.

На верхней стороне платы вдоль одного ее края установлены разъем тестирования и импульсный регулятор напряжения, а флеш-накопитель установлен над датчиком температуры, формирователь тактовых импульсов установлен ниже разъема тестирования над микросхемой ЦП, которая установлена над микросхемой оперативной памяти между флеш-накопителем и кнопкой сброса, размещенной между контроллером источников питания и детектором питания.On the top side of the board, along one edge, there is a test connector and a switching voltage regulator, and a flash drive is mounted above the temperature sensor, a clock generator is installed below the test connector above the CPU chip, which is installed above the RAM chip between the flash drive and the reset button, located between the power supply controller and the power detector.

На нижней стороне платы размещены, в частности, следующие активные элементы:On the bottom side of the board are placed, in particular, the following active elements:

- оперативная память DDR3;- DDR3 RAM;

- преобразователь интерфейса PCIe в PCI;- PCIe to PCI interface converter;

- группа разъемов ЕТХ (порт) на 100 контактов;- a group of ETX connectors (port) for 100 pins;

- разъем последовательного интерфейса COM3.- COM3 serial interface connector.

На нижней стороне платы вдоль одного ее края установлены оперативная память DDR3 и контроллер\преобразователь PCIe в PCI, а вдоль двух других, перпендикулярно расположенных ее краев, установлены попарно разъемы ЕТХ, а вблизи винта установлен разъем COM3.On the bottom side of the board, along one of its edges, DDR3 RAM and a PCIe to PCI controller/converter are installed, and along the other two, perpendicularly located edges, ETX connectors are installed in pairs, and a COM3 connector is installed near the screw.

Радиатор выполнен с площадью, практически равной площади платы. Радиатор выполнен из алюминиевого сплава и закреплен винтами по углам платы.The radiator is made with an area almost equal to the area of the board. The heatsink is made of aluminum alloy and fixed with screws at the corners of the board.

Многослойная печатная плата имеет внешние слои и сквозные отверстия для установки компонентов, а во внутренних слоях располагаются полигоны питания и межсоединения. Имеется возможность нанесения влагозащитного покрытия для обеспечения работы изделия в условиях повышенной влажности.A multilayer printed circuit board has outer layers and through holes for installing components, and power and interconnect polygons are located in the inner layers. It is possible to apply a moisture-proof coating to ensure the operation of the product in conditions of high humidity.

Микросхемы оперативной памяти DDR3 общим объемом 2 Гбайт напаяны на плату. Часы реального времени встроены в процессор, имеющий тактовую частоту 800 МГц. Флеш-накопитель SSD выполнена с объемом 8 Гбайт. Кнопка сброс (RESET) выполнена с возможностью перезапуска модуля в произвольный момент времени. Модуль выполнен с возможностью подключения/отключения к нему внешних устройств и плат расширения при выключенном состоянии.DDR3 RAM chips with a total capacity of 2 GB are soldered onto the board. The real-time clock is built into the processor, which has a clock frequency of 800 MHz. The SSD flash drive is made with a capacity of 8 GB. The reset button (RESET) is configured to restart the module at any time. The module is configured to connect/disconnect external devices and expansion cards to it in the off state.

Поскольку модуль предназначен преимущественно для использования в специализированных изделиях для транспорта в нем не используются (отсутствуют) интерфейсы: SATA, LPT, Audio, LVDS.Since the module is intended primarily for use in specialized products for transport, it does not use (absent) interfaces: SATA, LPT, Audio, LVDS.

На чертеже фиг. 1 обозначены:In the drawing of FIG. 1 marked:

1 - Многослойная печатная плата;1 - Multilayer printed circuit board;

2 - Центральный процессор VX86DX3 (тактовая частота 800 МГц) со встроенным графическим сопроцессором;2 - Central processor VX86DX3 (clock frequency 800 MHz) with integrated graphics coprocessor;

5 - Флеш-накопитель SSD объемом 8 Гбайт;5 - 8 GB SSD flash drive;

10 - Память RAM DDR3 (оперативная память);10 - RAM DDR3 memory (RAM);

21 - Крепежное отверстие.21 - Mounting hole.

На чертеже фиг.2. обозначены: 1 - Многослойная печатная плата; 14 - Кнопка сброса Reset.In the drawing of Fig.2. marked: 1 - Multilayer printed circuit board; 14 - Reset button.

22 - Радиатор отвода тепла центрального процессора (радиатор охлаждения);22 - Radiator for heat removal of the central processor (cooling radiator);

23 - Крепежный винт;23 - Fixing screw;

На чертеже фиг. 3. обозначены:In the drawing of FIG. 3. marked:

1 - Многослойная печатная плата;1 - Multilayer printed circuit board;

2 - Центральный процессор VX86DX3 (тактовая частота 800 МГц) со встроенным графическим сопроцессором;2 - Central processor VX86DX3 (clock frequency 800 MHz) with integrated graphics coprocessor;

3 - Приемопередатчик интерфейса RS-232;3 - RS-232 interface transceiver;

4 - Датчик температуры цифровой;4 - digital temperature sensor;

5 - Флеш-накопитель SSD объемом 8 Гбайт;5 - 8 GB SSD flash drive;

6 - Микросхема памяти FRAM, энергонезависимая оперативная память;6 - FRAM memory chip, non-volatile random access memory;

7 - Формирователь опорного напряжения для ОЗУ;7 - Shaper reference voltage for RAM;

9 - Катушки индуктивности в цепях питания;9 - Inductors in power circuits;

9 - Контроллеры источников питания (управление включения источников питания);9 - Controllers of power supplies (management of turning on power supplies);

10 - Память RAM DDR3 (оперативная память);10 - RAM DDR3 memory (RAM);

11 - Стабилизатор напряжения (регулятор напряжения постоянного тока) 1В;11 - Voltage stabilizer (DC voltage regulator) 1V;

12 - Супервизор питания (схема контроля напряжения питания микропроцессора 3В);12 - Power Supervisor (3V microprocessor supply voltage control circuit);

13 - Разъем JTAG тестирования и отладки (сервисный разъем для программирования);13 - JTAG connector for testing and debugging (service connector for programming);

14 - Кнопка сброса Reset;14 - Reset button;

15 - Защитный диод в цепях питания от переполюсовки;15 - Protective diode in power circuits against polarity reversal;

16 - Стабилизатор напряжения (регулятор напряжения постоянного тока) 3.3В и 1.8 В;16 - Voltage stabilizer (DC voltage regulator) 3.3V and 1.8V;

17 - Стабилизатор напряжения (регулятор напряжения постоянного тока) 1.2В;17 - Voltage stabilizer (DC voltage regulator) 1.2V;

18 - Стабилизатор напряжения (регулятор напряжения постоянного тока) ядра процессора 0.95 В;18 - Voltage stabilizer (DC voltage regulator) of the processor core 0.95 V;

19 - Стабилизатор напряжения (регулятор напряжения постоянного тока) 3.3В;19 - Voltage stabilizer (DC voltage regulator) 3.3V;

20 - Генератор тактовой частоты шины PCIe (Clock Generators PCIe).20 - PCIe clock generator (Clock Generators PCIe).

На чертеже фиг. 4. обозначены:In the drawing of FIG. 4. marked:

10 - Память RAM (оперативная память);10 - RAM memory (random access memory);

13 - Разъем JTAG тестирования и отладки (сервисный разъем для программирования);13 - JTAG connector for testing and debugging (service connector for programming);

24 - Контроллер\преобразователь интерфейса PCI (PCIe-to-PCI Bridge);24 - PCI interface controller/converter (PCIe-to-PCI Bridge);

25 - Разъем (порт) последовательного интерфейса COM3;25 - Connector (port) of the serial interface COM3;

26 - Разъемы (порты) высокой плотности стандарта ЕТХ (ЕТХ Connector).26 - High-density connectors (ports) of the ETX standard (ETX Connector).

Основные технические характеристики изделия.Main technical characteristics of the product.

Процессор:CPU:

- Vortex86DX3, 2 ядра;- Vortex86DX3, 2 cores;

- Тактовая частота 800 МГц;- Clock frequency 800 MHz;

- 32-битное ядро х86;- 32-bit x86 kernel;

- 32 бит шина памяти;- 32 bit memory bus;

- Cache-память 1-го уровня (64 Кбайт);- Cache-memory of the 1st level (64 KB);

- Cache-память 2-го уровня (512 Кбайт);- Cache-memory of the 2nd level (512 KB);

- Расширения ММХ, SSE.- Extensions MMX, SSE.

Оперативная память:RAM:

- напаянная DDR3-800 SDRAM 2 Гбайт;- soldered DDR3-800 SDRAM 2 GB;

- частота шины 400 МГц.- bus frequency 400 MHz.

Встроенный графический сопроцессор:Integrated graphics coprocessor:

- 2D-акселератор;- 2D accelerator;

- объем видеопамяти, выделяемой из основной до 64 Мбайт.- the amount of video memory allocated from the main up to 64 MB.

Figure 00000001
Встроенная энергонезависимая память:
Figure 00000001
Built-in non-volatile memory:

- 8 Кбайт FRAM для хранения конфигурации;- 8 KB FRAM for configuration storage;

- при отсутствии батарейки настройки СМOS сохраняются в памяти FRAM.- in the absence of a battery, the CMOS settings are stored in the FRAM memory.

Figure 00000002
FLASH BIOS:
Figure 00000002
FLASH BIOS:

- 2 Мбайт, с возможностью модификации в системе.- 2 MB, with the possibility of modification in the system.

FLASH-диск:FLASH disk:

- напаянный диск объемом 8 Гбайт, контроллер диска подключен к интерфейсу SATA;- 8 GB soldered disk, disk controller connected to SATA interface;

- используемый тип памяти - NANDFlash (SLC).- used memory type - NANDFlash (SLC).

Порты ввода/вывода:I/O ports:

- ХР1: 32-разрядная шина PCI, частота 33 МГц;- XP1: 32-bit PCI bus, frequency 33 MHz;

- ХР1: подключение до четырех устройств USB 1.1/2.0, поддержка загрузки с устройств USB;- XP1: connect up to four USB 1.1/2.0 devices, support booting from USB devices;

- ХР1: линейный стереовход/выход, вход для подключения микрофона (моно);- XP1: stereo line input/output, microphone input (mono);

- ХР2: 16-разрядная шина ISA8/16 МГц;- XP2: 16-bit ISA8/16 MHz bus;

- ХР3: порт подключения RGB-монитора с разрешением до 1920×1440, 60 Гц;- XP3: RGB monitor port up to 1920×1440 @ 60Hz;

- ХР3: последовательные порты СОМ1/СОМ2 (полный набор сигналов), совместимость с моделью 16С550, скорость обмена до 3 Мбод;- XP3: serial ports COM1/COM2 (complete set of signals), compatible with model 16C550, baud rate up to 3 Mbaud;

- ХР3: порт клавиатуры и мыши PS/2;- XP3: PS/2 keyboard and mouse port;

- ХР4: порт подключения HDD, 1 канал Primary, подключение до двух устройств, поддержка Ultra-DMAIOO;- XP4: HDD connection port, 1 channel Primary, connection up to two devices, support for Ultra-DMAIOO;

- ХР4: порт LAN 10/100 Мбит;- XP4: LAN port 10/100 Mbps;

- ХР4: порт I2C, 100/400 Кбит;- XP4: I2C port, 100/400Kbps;

- ХР4: порт SMB;- XP4: SMB port;

- ХР4: порт "SpeakerOut" для подключения зуммера;- XP4: "SpeakerOut" port for connecting a buzzer;

- ХР4: порт "RTCbattery" для подключения батарейного питания.- XP4: "RTCbattery" port for connecting battery power.

Часы реального времени (батарейное питание обеспечивается платой-носителем);Real time clock (battery powered by carrier board);

Консольные порты:Console ports:

- СОМ1/СОМ2/СОМ3.- COM1/COM2/COM3.

Цифровой датчик температуры:Digital Temperature Sensor:

- измерение температуры от минус 55°С до плюс 125°С;- temperature measurement from minus 55°С to plus 125°С;

- разрешение 12 бит + знак;- resolution 12 bits + sign;

- цена единицы младшего разряда 0,0625°С;- unit price of the least significant digit 0.0625°С;

- время преобразования до 1000 мс.- conversion time up to 1000 ms.

Сторожевой таймер:Watchdog:

- Программируемый интервал срабатывания от 100 мкс до 3 мин.- Programmable response interval from 100 µs to 3 min.

Программная совместимость с ОС:OS Software Compatibility:

- FreeDOS;- FreeDOS;

- Linux Debian8;- Linux Debian8;

- Microsoft™ Windows 7 Embedded.- Microsoft™ Windows 7 Embedded.

Напряжение питания:Supply voltage:

- от плюс 4,75 до плюс 5,25 В;- from plus 4.75 to plus 5.25 V;

- от плюс 2,5 до плюс 3,3 В (напряжение питания батареи, используется для работы часов реального времени при отключенном основном напряжении питания).- from plus 2.5 to plus 3.3 V (battery supply voltage, used to operate the real time clock when the main supply voltage is off).

Потребляемая мощность: 6 Вт (5 В @ 1,2А);Power Consumption: 6W (5V @ 1.2A);

Рабочий температурный диапазон - от минус 40°С до плюс 85°С;Working temperature range - from minus 40°С to plus 85°С;

Влажность: до 80% без конденсации;Humidity: up to 80% non-condensing;

Ударо/вибростойкость: 50g/5g;Shock/vibration resistance: 50g/5g;

Время наработки на отказ (MTBF): не менее 50 ООО часов;Time Between Failures (MTBF): not less than 50,000 hours;

Габаритные размеры изделия: 114,0 × 95,0 × 14,0 мм;Overall dimensions of the product: 114.0 × 95.0 × 14.0 mm;

Масса изделия: не более 100 г. Product weight: no more than 100 g.

Специальные характеристики аппаратуры модуля центрального процессора (изделия):CPU Unit Hardware Special Features (Product):

Микропроцессор CPU Vortex86DX3 выполнен с низким энергопотреблением и мощностью рассеивания, тактовая частота 800 МГц.The microprocessor CPU Vortex86DX3 is designed with low power consumption and power dissipation, the clock frequency is 800 MHz.

На плату напаяны микросхемы DDR3-800 SDRAM общим объемом 2 Гбайт. Режим работы - одноканальный, 32-бит.DDR3-800 SDRAM chips with a total capacity of 2 GB are soldered onto the board. Operating mode - single-channel, 32-bit.

Для хранения основной (рабочей) копии BIOS используется встроенная в микросхему процессора SPI-Flash 2 Мбайт.To store the main (working) copy of the BIOS, a 2 MB SPI-Flash built into the processor chip is used.

Часы реального времени встроены в процессор. Работоспособность часов при отключенном питании обеспечивается через порт «RTCbattery» с платы-носителя. Настройки CMOS хранятся в энергонезависимой памяти FRAM. SATA Flash Disk -на плате устанавливается один SSDFlashDisk объемом 8ГБ РР15А423-32Г6 компании «Phison». Отличительные особенности: память SLC, поддержка ЕСС, расширенный температурный диапазон (от минус 40°С до плюс 85°С). Корпус FBGA 16×20 мм. Последовательные порты СОМ1, COM2 и COM3The real time clock is built into the processor. The operation of the clock when the power is off is provided through the "RTCbattery" port from the carrier board. The CMOS settings are stored in non-volatile FRAM. SATA Flash Disk - one 8GB SSDFlashDisk PP15A423-32G6 from Phison is installed on the board. Distinctive features: SLC memory, ECC support, extended temperature range (from minus 40°С to plus 85°С). FBGA 16x20mm package. Serial ports COM1, COM2 and COM3

Порты СОМ1 и COM2 работают в режиме полного 9-проводного интерфейса RS-232. Порт COM3 работает в режиме неполного 3-проводного интерфейса RS-232 и выведен на разъем ХР5 (IDCc шагом 2,54 мм) (Рис. 2.3). Разъем ХР5 расположен на плате изделия. Нумерация контактов начинается от маркировки ХР5.The COM1 and COM2 ports operate as a full 9-wire RS-232 interface. The COM3 port operates in the mode of an incomplete 3-wire RS-232 interface and is routed to the XP5 connector (IDC with a pitch of 2.54 mm) (Fig. 2.3). The XP5 connector is located on the product board. The pin numbering starts from the XP5 marking.

Кнопка сброса RESET (SW1) В изделии имеется кнопка RESET для перезапуска в произвольный момент времени. Кнопка расположена рядом со светодиодами.RESET button (SW1) The product has a RESET button to restart at any time. The button is located next to the LEDs.

Изделие полностью соответствует современной спецификации ЕТХ 3.0 (форм-фактор материнских плат), в части характеристик: габаритных размеров модуля и расположения присоединительных разъемов X1, Х2, Х3, Х4.The product fully complies with the modern ETX 3.0 specification (motherboard form factor), in terms of characteristics: the overall dimensions of the module and the location of the connecting connectors X1, X2, X3, X4.

Модуль центрального процессора (изделие) работает следующим образом.The CPU Unit (Product) works as follows.

Изделие эксплуатируется, преимущественно, в составе электронного оборудования, устанавливаемого на транспортные средства и необслуживаемого оборудования, эксплуатируемого во временном режиме 24x7.The product is used primarily as part of electronic equipment installed in vehicles and unattended equipment operated in a temporary mode 24x7.

Модуль центрального процессора питается от внешнего источника постоянного тока с фиксированным значением напряжения плюс 5 В±5%.The CPU module is powered by an external DC source with a fixed voltage value of plus 5V±5%.

При установке изделия в плату-носитель напряжение питания к изделию подается через контакты разъемов ХР1…ХР4. Для стабильной работы изделия (без учета дополнительных внешних устройств) внешний источник питания должен обеспечивать ток не менее 2,0 А.When the product is installed in the carrier board, the supply voltage to the product is supplied through the contacts of the XP1…XP4 connectors. For stable operation of the product (excluding additional external devices), an external power source must provide a current of at least 2.0 A.

Подключение (отключение) к внешнему источнику (от внешнего источника) постоянного тока, а также внешних устройств и плат расширения функциональных возможностей к изделию (от изделия) во включенном состоянии не допускается.Connection (disconnection) to an external source (from an external source) of direct current, as well as external devices and expansion boards of functionality to the product (from the product) in the switched on state is not allowed.

Допустимые условия эксплуатации диапазон рабочих температур - от минус 40°С до плюс 85°С; относительная влажность воздуха - до 80% (без конденсации влаги);Permissible operating conditions operating temperature range - from minus 40°С to plus 85°С; relative air humidity - up to 80% (without moisture condensation);

Допустимые механические воздействия: синусоидальная вибрация, амплитуда ускорения - 5 g; устойчивость к одиночным ударам, пиковое ускорение - 100 g; устойчивость к многократным ударам, пиковое ускорение - 50 g.Permissible mechanical effects: sinusoidal vibration, acceleration amplitude - 5 g; resistance to single impacts, peak acceleration - 100 g; resistance to multiple impacts, peak acceleration - 50 g.

В процессе работы контроллеры источника питания осуществляют управление включения питания. После подачи и стабилизации питания системой питания разъем JTAG осуществляется тестирование и отладка модуля. Активируется генератор тактовой частоты шины PCIe. Программирование модуля выполняется с персонального компьютера ПК (не изображен). Осуществляется загрузка программного обеспечения в микросхему FRAM энергонезависимой оперативной памяти и модуль приступает к мониторингу внешних интерфейсов или рассылке через эти интерфейсы данных, сохраненных в микросхеме оперативной памяти RAM DDR3 или в карте памяти.During operation, the power supply controllers perform power-on control. After the power is supplied and stabilized by the power supply system, the JTAG connector tests and debugs the module. The PCIe bus clock generator is activated. The module is programmed from a personal computer PC (not shown). The software is loaded into the FRAM chip of non-volatile random access memory and the module starts monitoring external interfaces or sending data stored in the DDR3 RAM chip or memory card through these interfaces.

При подключении модуля процессорного к ПК, модуль процессорный принимает сигналы, содержащие данные и инструкции (опрос интерфейсов, запрос данных из памяти, запрос вычислений над данными) и выдает сигналы с обработанными данными обратно в ПК через соответствующую шину.When a processor module is connected to a PC, the processor module receives signals containing data and instructions (interface interrogation, request for data from memory, request for calculations on data) and outputs signals with processed data back to the PC via the corresponding bus.

В общем случае, выполнение программы состоит в считывании данных ввода-вывода данных и с внешних контролируемых и управляемых устройств, последующей обработки данных по алгоритму, заданному программой и выдачи результирующих управляющих данных в модули ввода-вывода данных и на внешние контролируемые и управляемые устройства Считывание данных с модулей ввода-вывода данных производится циклически, с заданным периодом времени.In the general case, the execution of the program consists in reading input/output data from external controlled and controlled devices, subsequent data processing according to the algorithm specified by the program and issuing the resulting control data to data input/output modules and external controlled and controlled devices. data input-output modules are processed cyclically, with a specified period of time.

Детальный алгоритм взаимодействия с ПК настраивается с помощью ПО, установленного на модуле процессорном. При подключении сетевых модулей к разъемам и наличии сетевого подключения к микросхемам сетевых интерфейсов осуществляется автоматический выбор протоколов согласно настройкам для достижения заданной или наиболее эффективной работы сети. По завершении настроек происходит обмен данными с одним или двумя внешними узлами сети. Одновременно через соединители может осуществляться прием и выдача дискретных сигналов. При необходимости через порт Micro USB осуществляется подключение внешних USB-устройств. Если при перезагрузке вычислителя выявляется ошибка контрольной суммы параметров BIOS, то загрузка параметров BIOS производится из микросхемы памяти FRAM. Это позволяет повысить надежность работы модуля при длительной необслуживаемой эксплуатации.A detailed algorithm for interaction with a PC is configured using the software installed on the processor module. When network modules are connected to the connectors and there is a network connection to the network interface chips, protocols are automatically selected according to the settings to achieve the specified or most efficient network operation. Upon completion of the settings, data is exchanged with one or two external network nodes. At the same time, discrete signals can be received and output through the connectors. If necessary, external USB devices can be connected via the Micro USB port. If an error in the checksum of the BIOS parameters is detected during the reset of the calculator, then the BIOS parameters are loaded from the FRAM memory chip. This improves the reliability of the module during long-term maintenance-free operation.

Данные, полученные процессором VX86DX3 от ПК, могут передаваться непосредственно в соответствующие средства ввода-вывода, а также восприниматься как задание или команды для исполнения процессором VX86DX3, в соответствии с программой, заложенной в постоянное запоминающее устройство (RAM DDR3, RAM)..Data received by the VX86DX3 processor from a PC can be transferred directly to the appropriate I / O means, and also perceived as a task or commands for execution by the VX86DX3 processor, in accordance with the program embedded in the read-only memory device (RAM DDR3, RAM).

При функционировании изделия, его аппаратура выполняет, в частности, следующее:During the operation of the product, its equipment performs, in particular, the following:

Флеш-накопитель SSD служит как компьютерное энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Кроме микросхем памяти, он содержит управляющий контроллер.The SSD flash drive serves as a computer non-volatile non-mechanical storage device based on memory chips. In addition to memory chips, it contains a control controller.

ОЗУ реализует назначение модулей динамической памяти, содержащих полупроводниковые интегральные схемы, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа имеет плотность выше, что позволяет на той же площади кремниевого кристалла разместить больше ячеек памяти.RAM implements the purpose of dynamic memory modules containing semiconductor integrated circuits organized according to the principle of random access devices. Dynamic type memory has a higher density, which allows more memory cells to be placed on the same area of \u200b\u200bthe silicon crystal.

Приемопередатчик интерфейса RS-232 служит для согласования электрических параметров, обработки и передачи информации, использующих последовательные каналы передачи данных.The RS-232 interface transceiver is used to coordinate electrical parameters, process and transmit information using serial data channels.

Микросхема памяти FRAM (оперативная память) использует слой сегнетоэлектрика для обеспечения энергонезависимости.The FRAM (Random Access Memory) memory chip uses a ferroelectric layer to provide non-volatility.

Формирователь опорного напряжения для ОЗУ поддерживает на своем выходе высокостабильное постоянное электрическое напряжение для задания величины выходного напряжения стабилизированного источника электропитания аналого-цифровых преобразователей, режимов работы аналоговых и цифровых интегральных схем и систем, и как эталон напряжения.The reference voltage driver for the RAM maintains a highly stable constant voltage at its output to set the output voltage of the stabilized power supply of analog-to-digital converters, the operating modes of analog and digital integrated circuits and systems, and as a voltage standard.

Контроллеры источников питания обеспечивают выдачу управляющих воздействий и контроль выходных параметров источников питания.Power supply controllers provide the issuance of control actions and control of the output parameters of power supplies.

Память RAM DDR3 (оперативная память) реализует функции синхронной динамической памяти с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данныхDDR3 RAM (Random Access Memory) implements Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory functions

Стабилизатор напряжения реализует поддержание выходного напряжения в узких пределах, при существенном изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки.The voltage stabilizer implements the maintenance of the output voltage within narrow limits, with a significant change in the input voltage and output load current.

Супервизор питания обеспечивает удержание контроллера в состоянии сброса до тех пор, пока напряжение питания не достигнет заданного значения и не стабилизируется, или сброс контроллера при снижении напряжения питания ниже критического уровня или при внезапном провале напряжения. Защитный диод служит для защиты от пробоя.The power supervisor ensures that the controller is held in a reset state until the supply voltage reaches a set value and stabilizes, or the controller resets when the supply voltage drops below a critical level or during a sudden voltage drop. The protective diode serves to protect against breakdown.

Генератор тактовых импульсов (генератор тактовой частоты) предназначен для синхронизации протекающих процессов.The clock pulse generator (clock frequency generator) is designed to synchronize ongoing processes.

Импульсные регуляторы напряжения служит для регулирования постоянного напряжения, при котором источник постоянного тока периодически включается с некоторой частотой.Switching voltage regulators are used to regulate the DC voltage, at which the DC source is periodically switched on with a certain frequency.

Кнопкой сброс (RESET) осуществляется, при необходимости, перезапуск модуля в произвольный момент времени.The reset button (RESET) is used, if necessary, to restart the module at any time.

В процессе работы радиатор служит для рассеивания выделяемого аппаратурой тепла в воздухе.During operation, the radiator serves to dissipate the heat generated by the equipment in the air.

При этом оптимальная компоновка функциональных элементов и их размещение на обеих сторонах платы позволяют соответствовать следующим конструктивным требованиям:At the same time, the optimal layout of functional elements and their placement on both sides of the board make it possible to meet the following design requirements:

- плотности компоновки, определяемой отношением числа активных элементов к площади платы, то есть реализовано максимальное заполнение отводимого элементам конструктивного пространства на поверхности платы;- layout density, determined by the ratio of the number of active elements to the area of the board, that is, the maximum filling of the structural space allocated to the elements on the board surface is realized;

- расположение элементов таким образом, чтобы рассеивать приблизительно одинаковые мощности во избежание местных перегревов на плате.- the arrangement of the elements in such a way as to dissipate approximately the same power in order to avoid local overheating on the board.

Функциональная законченность модуля ЦП позволяет:The functional completeness of the CPU module allows:

- автоматизировать процессы сборки и монтажа;- automate assembly and installation processes;

- обеспечить ремонтопригодность с минимальными трудозатратами при отказе какого-либо из активных элементов;- ensure maintainability with minimal labor costs in case of failure of any of the active elements;

- повысить надежность связей каждого из активных элементов и модуля в целом.- increase the reliability of the connections of each of the active elements and the module as a whole.

- использовать для построения широкого круга автоматических и автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами.- to be used for building a wide range of automatic and automated control and process control systems.

Таким образом, за счет использования заявленного технического решения, осуществляется реализация расширения арсенала модулей ЦП за счет создания альтернативной конструкции, при расширении функциональных возможностей, высокой надежности, удобства в эксплуатации, и высокой ремонтопригодности.Thus, through the use of the claimed technical solution, the implementation of the expansion of the arsenal of CPU modules is carried out by creating an alternative design, with the expansion of functionality, high reliability, ease of use, and high maintainability.

Claims (29)

1. Модуль центрального процессора, содержащий многослойную печатную плату, с верхней и нижней сторон которой выполнены плоские проводники в виде участков металлизированного покрытия, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение между собой несимметрично смонтированных на плате элементов электрической цепи, контроллером шины, предназначенным для обмена данными по шине между модулем центрального процессора и модулями ввода и/или вывода промышленного контроллера, и микроконтроллер, отличающийся тем, что он снабжен радиатором под естественную конвекцию, установленным параллельно плате с верхней стороны и выполненным с ребристостью, образованной параллельно ориентированными каналами, продуваемыми атмосферным воздухом и направленными в противоположную от платы сторону, на первой стороне платы размещены:1. A central processor module containing a multilayer printed circuit board, on the upper and lower sides of which flat conductors are made in the form of sections of a metallized coating, placed on a dielectric base and providing interconnection of electrical circuit elements asymmetrically mounted on the board, by a bus controller designed for data exchange via a bus between the central processor unit and input and/or output modules of an industrial controller, and a microcontroller, characterized in that it is equipped with a heatsink for natural convection, installed parallel to the board on the upper side and made with ribs formed by parallel oriented channels blown by atmospheric air and directed in the opposite direction from the board, on the first side of the board there are: - центральный процессор VX86DX3 со встроенным графическим сопроцессором; - VX86DX3 CPU with built-in graphics coprocessor; - температурный датчик; - temperature sensor; - жёсткий SATA диск, - SATA hard drive - схема управления питанием ОЗУ;- RAM power management scheme; - импульсный регулятор напряжения; - pulse voltage regulator; - двойной синхронный понижающий регулятор напряжения; - double synchronous step-down voltage regulator; - контроллер источников питания;- power supply controller; - оперативная память DDR3;- DDR3 RAM; - формирователь тактовых сигналов;- generator of clock signals; - детектор (супервизор) питания;- power supply detector (supervisor); - разъем JTAG тестирования и отладки;- JTAG connector for testing and debugging; - кнопка Сброс;- Reset button; - светодиоды,- LEDs, а на нижней стороне платы:and on the underside of the board: - оперативная память DDR3; - DDR3 RAM; - преобразователь PCIе в PCI, представляющий собой шину ввода и вывода для внешних периферийных устройств; - PCIe to PCI converter, which is an input and output bus for external peripherals; - переключатель; - switch; - группа разъемов ETX на 100 контактов; - a group of ETX connectors for 100 pins; - разъем COM3, представляющий собой двунаправленный последовательный интерфейс.- COM3 connector, which is a bidirectional serial interface. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что на верхней стороне платы вдоль одного ее края установлены интерфейс тестирования и импульсный регулятор напряжения, а жесткий SATA диск установлен над датчиком температуры, формирователь тактовых импульсов установлен ниже интерфейса тестирования над центральным процессором, который установлен над оперативной памятью между жестким диском и кнопкой сброса, размещенной между контроллером источников питания и детектором питания.2. The module according to claim 1, characterized in that on the upper side of the board along one of its edges, a testing interface and a switching voltage regulator are installed, and a SATA hard drive is installed above the temperature sensor, a clock generator is installed below the testing interface above the central processor, which is installed above the RAM between the hard drive and the reset button located between the power supply controller and the power detector. 3. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что на нижней стороне платы вдоль одного ее края установлены оперативная память DDR3 и преобразователь PCIе в PCI, а вдоль двух других, перпендикулярно расположенных ее краев, установлены попарно разъемы ETX, причем на одном из этих краев между разъемами установлен переключатель, а вблизи винта установлен разъем COM3.3. The module according to any one of claims 1, 2, characterized in that DDR3 RAM and a PCIe to PCI converter are installed on the bottom side of the board along one of its edges, and ETX connectors are installed in pairs along the other two perpendicular edges, and on one of these edges, a switch is installed between the connectors, and a COM3 connector is installed near the screw. 4. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что радиатор выполнен с площадью, равной площади платы.4. The module according to any one of claims 1, 2, characterized in that the heatsink is made with an area equal to the area of the board. 5. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что радиатор выполнен из алюминиевого сплава и закреплен винтами по углам платы.5. A module according to any one of claims 1, 2, characterized in that the heatsink is made of aluminum alloy and is fixed with screws at the corners of the board. 6. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что микросхемы Flash SSD оперативной памяти DDR3 общим объемом 2 Гбайт напаяны на плату.6. A module according to any one of claims 1, 2, characterized in that Flash SSD chips of DDR3 RAM with a total volume of 2 GB are soldered onto the board. 7. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что в центральный процессор дополнительно встроены часы реального времени.7. The module according to any one of claims 1, 2, characterized in that the real time clock is additionally built into the central processor. 8. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что жесткий SATA диск имеет объем 8 ГБ.8. The module according to any one of claims 1, 2, characterized in that the SATA hard drive has a capacity of 8 GB. 9. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что кнопка «сброс» (RESET) выполнена с возможностью перезапуска модуля в произвольный момент времени и снабжена дополнительно установленными рядом с ней светодиодами.9. The module according to any one of claims 1, 2, characterized in that the "reset" (RESET) button is configured to restart the module at an arbitrary time and is additionally equipped with LEDs installed next to it. 10. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью подключения/отключения к нему внешних устройств и плат расширения при выключенном состоянии.10. The module according to any one of claims 1, 2, characterized in that it is configured to connect/disconnect external devices and expansion cards to it in the off state.
RU2021123955U 2021-08-12 2021-08-12 CPU MODULE RU208803U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021123955U RU208803U1 (en) 2021-08-12 2021-08-12 CPU MODULE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021123955U RU208803U1 (en) 2021-08-12 2021-08-12 CPU MODULE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU208803U1 true RU208803U1 (en) 2022-01-13

Family

ID=80444953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021123955U RU208803U1 (en) 2021-08-12 2021-08-12 CPU MODULE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU208803U1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475818A (en) * 1992-03-18 1995-12-12 Aeg Transportation Systems, Inc. Communications controller central processing unit board
CN1549103A (en) * 2000-11-10 2004-11-24 三洋电机株式会社 Microcomputer
WO2016149073A1 (en) * 2015-03-19 2016-09-22 Western Digital Technologies, Inc. Single board computer interface
RU180915U1 (en) * 2017-12-14 2018-06-29 Акционерное Общество "Приборный Завод "Тензор" (Ао "Тензор") CPU MODULE
RU2703681C1 (en) * 2019-04-19 2019-10-21 Акционерное общество "ТеконГруп" Industrial controller cpu
US10521295B2 (en) * 2016-06-23 2019-12-31 Triad National Security, Llc Low cost, hardened single board computer for command and data handling

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475818A (en) * 1992-03-18 1995-12-12 Aeg Transportation Systems, Inc. Communications controller central processing unit board
CN1549103A (en) * 2000-11-10 2004-11-24 三洋电机株式会社 Microcomputer
WO2016149073A1 (en) * 2015-03-19 2016-09-22 Western Digital Technologies, Inc. Single board computer interface
US10521295B2 (en) * 2016-06-23 2019-12-31 Triad National Security, Llc Low cost, hardened single board computer for command and data handling
RU180915U1 (en) * 2017-12-14 2018-06-29 Акционерное Общество "Приборный Завод "Тензор" (Ао "Тензор") CPU MODULE
RU2703681C1 (en) * 2019-04-19 2019-10-21 Акционерное общество "ТеконГруп" Industrial controller cpu

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10983941B2 (en) Stacked storage drives in storage apparatuses
US10990553B2 (en) Enhanced SSD storage device form factors
US11816054B2 (en) Scalable communication switch system
US11687480B2 (en) Modular unit network interface card
US10660228B2 (en) Peripheral storage card with offset slot alignment
JP2017531856A (en) Active storage units and arrays
CN111209241A (en) Management system of whole cabinet server
TWI724739B (en) Computer power supply assembly and manufacturing method thereof
US10853211B2 (en) System and method for chassis-based virtual storage drive configuration
CN112732035B (en) Temperature real-time monitoring and fan management device and server
RU208803U1 (en) CPU MODULE
CN208224988U (en) A kind of server input and output I O board card
TW202026938A (en) System and method to recover fpga firmware over a sideband interface
CN114661099A (en) Mainboard, processor board card and computing system
US20220022344A1 (en) Telemetry system supporting identification of data center zones
RU209555U1 (en) CPU MODULE
RU209220U1 (en) CPU MODULE
RU216240U1 (en) Computing panel with built-in monitoring and control system
RU208828U1 (en) NETWORK DEVICE FOR DATA STORAGE, PROCESSING AND TRANSMISSION
US11930611B2 (en) Configurable chassis supporting replaceable hardware accelerator baseboards