專利名稱：一種用于工控計(jì)算機(jī)板卡調(diào)試的底板裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及了工業(yè)計(jì)算機(jī)和嵌入式領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本實(shí)用新型 涉及一種工控計(jì)算機(jī)的底板裝置。
背景技木
目前在工業(yè)控制、電信等諸多領(lǐng)域普遍采用板卡+系統(tǒng)平臺(tái)的架構(gòu)。 其中板卡可由用戶根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)，但接口部分和尺寸的定義必須符合
現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)平臺(tái)是配合板卡工作而提供的一個(gè)機(jī)械、電氣、電磁等方 面的平臺(tái)。目前，板卡按照接口總線標(biāo)準(zhǔn)可分為PXI、 CPCI、 ATCA、 VME等幾種常用類型的板卡，按尺寸可分為3U、 4U、 6U、 8U等幾種常 用尺寸的板卡；系統(tǒng)平臺(tái)也相應(yīng)有多種類型，但無(wú)論系統(tǒng)平臺(tái)遵循哪種標(biāo) 準(zhǔn)或是哪種尺寸，其基本結(jié)構(gòu)都是一樣的，主要包括機(jī)箱、背板、電源、 風(fēng)扇及配件幾個(gè)組成部分，可為板卡的調(diào)試及使用提供高可靠、堅(jiān)固耐用 及易于管理的平臺(tái)，適于工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用。
其中系統(tǒng)平臺(tái)中的背板主要是為板卡提供接口 ，其接口定義和尺寸定 義必須符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。目前系統(tǒng)平臺(tái)中的背板一般都提供有電源插槽和多 個(gè)板卡插槽，這樣在一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)中允許有多塊板卡共同工作，此外板卡 插槽還具后插槽，用于連接具有特殊功能的后背板或通過(guò)引線連接一些 I/O連接器。系統(tǒng)平臺(tái)雖在工業(yè)應(yīng)用方面有很多優(yōu)勢(shì)，然而也存在一些不 足之處，尤其在調(diào)試階段更為明顯首先，大多數(shù)工控類板卡不帶I/0連 接器，要想使用板卡的1/0設(shè)備必須要借助于與之配套的平臺(tái)，而系統(tǒng)平
臺(tái)本身也不帶I/0連接器，因此用戶使用時(shí)要么額外購(gòu)買帶i/o連接器的
后插卡，要么從背板后插槽的相應(yīng)PIN焊接導(dǎo)線連到I/O連接器上，即I/O 連接器是經(jīng)過(guò)用戶焊接的導(dǎo)線再與后插槽連接的，這樣給用戶增加了額外 的工作量，而且由于引線增長(zhǎng)造成信號(hào)質(zhì)量下降，更為重要的是采用用戶 自己焊接的連接方式容易造成不牢靠，或經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用后出現(xiàn)脫焊等情 況，為用戶的4吏用帶來(lái)很多不便。其次，通常情況下系統(tǒng)平臺(tái)中總線的工
作頻率是固定的，用戶無(wú)法對(duì)其自由配置。再次，系統(tǒng)平臺(tái)價(jià)格昂貴，尤 其對(duì)處于實(shí)驗(yàn)室調(diào)試階段的項(xiàng)目而言十分不利，甚至在某種程度上阻礙了 實(shí)驗(yàn)室研究工作的發(fā)展。
本實(shí)用新型正是針對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)的這些不足，設(shè)計(jì)出了一套能夠適應(yīng)常 用標(biāo)準(zhǔn)的工控計(jì)算機(jī)板卡調(diào)試和功能驗(yàn)證的專用底板裝置，而且操作簡(jiǎn)單 方便，為板卡的調(diào)試和功能驗(yàn)證提供了一條操作簡(jiǎn)便、功能齊全并且成本 低廉的新途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一套能夠支持幾
種常用類型(如PXI、 CPCI、 ATCA)的工控計(jì)算機(jī)板卡調(diào)試和功能驗(yàn)證 的底板裝置，該裝置操作簡(jiǎn)便，功能齊全，可完成幾類常用計(jì)算機(jī)板卡的 全部功能測(cè)試工作，并且成本低廉。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供的用于工控計(jì)算機(jī)板卡調(diào)試的 底板裝置包括底板和設(shè)置在底板上的主槽(系統(tǒng)槽)和從槽(外設(shè)槽)， 以及設(shè)置在底板上的I/O連接器；所述主槽或從槽的I/O信號(hào)線通過(guò)PCB 走線的形式與所述I/O連接器連接。
上述技術(shù)方案中，所述I/0連接器包括顯示接口、音頻接口、 PS/2鼠 標(biāo)接口、 PS/2鍵盤接口、 USB接口、串口、并口、軟驅(qū)接口、硬盤接口、 百兆以太網(wǎng)卡接口和千兆以太網(wǎng)卡4妄口。
上述技術(shù)方案中，所述主槽和從槽的信號(hào)定義可根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)為 PXI標(biāo)準(zhǔn)、CPCI標(biāo)準(zhǔn)或ATCA標(biāo)準(zhǔn)。
上述技術(shù)方案中，所述底板裝置的尺寸符合6U標(biāo)準(zhǔn)。
上述技術(shù)方案中，單個(gè)所述底板裝置的所述主槽為l至2個(gè)，從槽為 l至5個(gè)。
上述技術(shù)方案中，所述底板上還設(shè)置有PCI插槽。 上述技術(shù)方案中，所述PCI插槽包括64位和32位的兩個(gè)PCI插槽。 上述技術(shù)方案中，所述底板上還設(shè)置有總線工作頻率切換電路。 上述技術(shù)方案中，所述底板上還設(shè)置有ATX電源控制管理電路與系 統(tǒng)復(fù)位電路。
上述技術(shù)方案中，所述總線工作頻率切換電路采用跳線形式設(shè)置，用
于33MHz與66MHz的總線頻率切換。 本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下
本實(shí)用新型是一款適用于幾種常用工控總線標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)板卡調(diào)試 的底板裝置。首先，該實(shí)用新型設(shè)計(jì)有1/0連接器，這樣當(dāng)用戶測(cè)試主控 板的I/0功能時(shí)，只需將外設(shè)連接到底板上對(duì)應(yīng)的連接器就可以使用，無(wú) 須再像系統(tǒng)平臺(tái)中的底板那樣還需要在后插槽上額外引線焊接，這樣既提 高了信號(hào)質(zhì)量，增強(qiáng)了連接器的堅(jiān)固耐用性，又為用戶的使用提供了方便。 其次，該實(shí)用新型設(shè)計(jì)有一個(gè)32位的PCI插槽和一個(gè)64位的PCI插槽， 目前市場(chǎng)上PCI板卡比工控類板卡更為普遍且價(jià)格低廉，并且能夠替換從 槽上的工控類板卡，來(lái)完成主控板上橋接芯片的功能測(cè)試，方便用戶測(cè)試。 第三，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有CPCI總線頻率切換電路，當(dāng)從板是一塊 64bit/66MHz的CPCI板卡，可通過(guò)簡(jiǎn)單的改變跳線位置將CPCI總線設(shè)置 在66MHz;當(dāng)從板是一塊64bit/33MHz的CPCI板卡，同樣可以將CPCI 總線設(shè)置在33MHz，便于調(diào)試。第四，該裝置提供了 ATX電源控制管理 電路與系統(tǒng)復(fù)位電路。該調(diào)試底板能夠通過(guò)電源開關(guān)方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系 統(tǒng)電源的控制；此外該底板還配有系統(tǒng)復(fù)位電路，通過(guò)控制底板上的復(fù)位 按鈕便能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)位。


圖1是基于CPCI板卡調(diào)試的底板裝置的布局圖2是CPCI總線33MHz/66MHz頻率切換電路實(shí)現(xiàn)圖3是系統(tǒng)復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)圖。
1:主槽
2/3:從槽
4:主槽的P1連接器 5:主槽的P2連接器 6:主槽的P3連接器 7:主槽的P4連接器 8:主槽的P5連接器 9/14:從槽的Pl連接器 10/15:從槽的P2連接器 11/16:從槽的P3連接器
12/17:從槽的P4連接器
13/18:從槽的P5連接器
19:第一千兆網(wǎng)口
20:第二千兆網(wǎng)口
21:并口
22: VGA接口
23:笫二串口
24:百兆網(wǎng)口
25:聲音輸出接口
26:第一串口
27: 32位PCI槽
28: 64位PCI槽
29: ATX插槽
30:電源開關(guān)
31:復(fù)位開關(guān)
32:跳線
33:板卡插槽上的P1連接器 34:板卡上的J1連接器
(附連接器Pl與Jl的連接關(guān)系是，當(dāng)板卡插在底板的板卡插槽上 后，板卡的Jl連接器與底板的Pl連接器緊密相連。) 35:復(fù)位按鈕
36:板卡插槽上的P5連接器 37:板卡上的J5連接器
具體實(shí)施方式
工控計(jì)算機(jī)板卡的調(diào)試工作一般都需要與之配套的硬件平臺(tái)，首先這 個(gè)平臺(tái)的尺寸定義及接口的信號(hào)定義必須遵循現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；其次必須方
便易用；第三，能夠?yàn)檎{(diào)試工作提供一些靈活、可配置的手段。該實(shí)用新 型正是基于上述基本思想，并針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，為幾種常用標(biāo)準(zhǔn)的計(jì) 算機(jī)板卡提供了 一套調(diào)試和功能驗(yàn)證的簡(jiǎn)易底板裝置。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的硬件電路設(shè)計(jì)作進(jìn)一步
地描述。
實(shí)施例1
本實(shí)施例是針對(duì)符合6U CPCI標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)板卡的調(diào)試所設(shè)計(jì)的底 板裝置，下面詳細(xì)介紹其具體實(shí)現(xiàn)電路。
如附圖l所示，該底板設(shè)計(jì)了三個(gè)板卡插槽， 一個(gè)CompactPCI主槽 1,兩個(gè)Compact PCI從槽2、 3。由于本實(shí)施例是針對(duì)6U CPCI板卡調(diào)試 和功能驗(yàn)證設(shè)計(jì)的，因此該底板的板卡插槽采用標(biāo)準(zhǔn)6U CPCI連接器 P1 P5，包括主槽的P1 P5連接器4 8，從槽的P1 P5連接器9 13以及從 槽的P1 P5連接器14 18。其中PI, P2連接器的信號(hào)定義嚴(yán)格按照 CompactPCI2.0 R3.0規(guī)范設(shè)計(jì),使用64bit， 33/66MHz的CPCI總線;P3 的信號(hào)定義嚴(yán)格按照PICMG2.16 Packet Switching Backplane規(guī)范；主槽上 的P4/P5則自定義了插在系統(tǒng)槽上的CPCI板卡的所有1/0信號(hào)。
標(biāo)準(zhǔn)6U CPCI板卡的I/O信號(hào)線是連接在板卡的J4和J5連接器上的， 當(dāng)板卡插在底板的板卡插槽上之后，板卡的J4和J5連接器分別與底板上 板卡插槽的P4和P5連接器連接在一起，這樣板卡的I/O信號(hào)線與板卡插 槽相連，本實(shí)用新型將P4和P5上的I/O信號(hào)線通過(guò)PCB走線的形式與 I/O連接器相連，這樣調(diào)試人員在進(jìn)行板卡的1/0功能驗(yàn)證時(shí)，只需將外 設(shè)連接在底板的相應(yīng)1/0連接器上即可實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中1/0連接器包括 第一千兆網(wǎng)口 19、第二千兆網(wǎng)口 20、并口 21、 VGA接口 22、第二串口 23、百兆網(wǎng)口24、聲音輸出接口 25和第一串口 26。如驗(yàn)i正板卡的顯示功 能時(shí)，只需要把顯示器的線纜與底板上的顯示插座連接在 一起就可以了 。
該底板設(shè)計(jì)有一個(gè)32位PCI插槽27和一個(gè)64位PCI插槽28，這兩 個(gè)插槽的PCI總線同板卡插槽的Pl、 P2相連，即與64bit, 33/66MHzCPCI 總線相連，用戶可通過(guò)在這兩個(gè)插槽上掛接PCI設(shè)備完成板卡對(duì)橋接芯片 的功能測(cè)試。
在多板卡的系統(tǒng)中，插在主槽上的板卡稱為主控板，插在從槽上的板 卡稱為從板。當(dāng)主控板上采用PCI總線時(shí)，主控板上的北橋芯片只能連接 6個(gè)PCI設(shè)備，而在多板卡系統(tǒng)中從板也作為主控板的PCI設(shè)備出現(xiàn)的， 因此必須使用一款PCI-to-PCI的橋接芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展，橋接芯片一次側(cè) PCI總線同主控板上的PCI總線相連，橋接芯片二次側(cè)PCI總線同CPCI 連接器相連，即二次側(cè)為CPCI總線。CPCI總線既可以工作在33MHz, 也可以工作在66MHz，為方便用戶調(diào)試和使用該底板特設(shè)計(jì)了頻率切換電
路。CPCI總線的工作頻率是由主槽板卡上的PCI-to-PCI橋接芯片的 OSCSEL/信號(hào)決定的，當(dāng)OSCSEL/為低電平時(shí)，CPCI總線的頻率由外部 時(shí)鐘源決定；當(dāng)OSCSEL/為高電平時(shí)，CPCI總線的頻率與橋接芯片一次 側(cè)的頻率相同。這樣只需使外部時(shí)鐘源的頻率與橋接芯片 一次側(cè)的不同即 可。假定橋接芯片一次側(cè)的頻率為33MHz,外部時(shí)鐘源為66MHz，參見 附圖2，當(dāng)?shù)装迳咸€32的Pinl與Pin2連接，M66EN為高電平，板卡 插在底板插槽上時(shí)，CPCI板卡上的Jl連接器34與板卡插槽上的Pl連接 器33 (如主槽上的Pl連接器)是緊密連接在一起的，M66EN經(jīng)J1/P1后， 再經(jīng)過(guò)反相器OSCSEL/為低電平，這樣CPCI總線的頻率由外部66MHz 時(shí)鐘源決定，從而CPCI總線工作在66MHz;反之底板跳線32的Pin2與 Pin3連接，CPCI總線的工作頻率與橋接芯片一次側(cè)的頻率相同，即CPCI 總線工作在33MHz。 這樣用戶只需簡(jiǎn)單的配置跳線即可完成CPCI總線 工作頻率的切換。
該底板可通過(guò)外接ATX電源為系統(tǒng)供電，并在板上設(shè)計(jì)有電源管理 和控制電路，用戶可通過(guò)控制電源開關(guān)30實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電源的控制，這同 CPCI系統(tǒng)平臺(tái)中底板的電源功能類似；此外該底板還設(shè)計(jì)有系統(tǒng)復(fù)位電 路，只要按下復(fù)位開關(guān)31就可方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位。具體實(shí)現(xiàn)參見附圖3， 復(fù)位按鈕35的一端與地相連，另 一端與板卡插槽上的P5連接器36 (如主 槽上的P5連接器)的CPCI—RST/信號(hào)相連，當(dāng)板卡插在底板插槽上時(shí)， 插槽P5連接器與板卡上的J5連接器37緊密相連，而板卡J5連接器的 CPCLRST/信號(hào)同系統(tǒng)復(fù)位電路連接，這樣當(dāng)按鈕被按壓后底板上的 CPCI—RST/信號(hào)為低電平，即復(fù)位有效，通過(guò)連接器連接到板卡的復(fù)位電 路，從而使整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。
該底板主要是針對(duì)幾種常用工控類計(jì)算機(jī)板卡如CPCI、 PXI、 ATCA 板卡的調(diào)試和功能-瞼證而設(shè)計(jì)的。首先，該底板能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)板卡的常用I/O 功能的驗(yàn)證與調(diào)試，包括板卡的顯示、音頻、PS/2鼠標(biāo)、PS/2鍵盤、USB、 串口、并口、軟驅(qū)、硬盤、百兆以太網(wǎng)卡、千兆以太網(wǎng)卡等功能的測(cè)試。 如要對(duì)主控板卡的顯示功能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先將板卡插在底板的主槽上， 然后將外接的ATX電源與底板的ATX插座相連，再將顯示器的顯示線纜 插在底板的顯示插座上，按下底板上的電源開關(guān)按鈕啟動(dòng)板卡系統(tǒng)，如果 板卡的顯示功能正確，那么顯示器應(yīng)該被點(diǎn)亮，顯示系統(tǒng)打印信息；相反
如果顯示器沒有被點(diǎn)亮，可以進(jìn)一步調(diào)試分析板卡的顯示電路。其次，利
用底板上的32位PCI插槽和64位PCI插槽可實(shí)現(xiàn)對(duì)板卡上的橋接芯片的 功能驗(yàn)證，而不需要再重新做一塊CPCI/PXI/ATCA板卡插在從槽上來(lái)實(shí) 驗(yàn)。如將一塊32位的PCI網(wǎng)卡插在32位的PCI插槽上，并連接好網(wǎng)線， 啟動(dòng)系統(tǒng)后，如果PCI-to-PCI橋片二次側(cè)工作正常，那么該網(wǎng)卡可以正確 地進(jìn)行文件傳輸。再次，利用底板上的主槽和從槽，除了可以對(duì)主控板和 從板各自的功能進(jìn)行驗(yàn)證外，還能驗(yàn)證主控板對(duì)從板的控制功能及板卡熱 插拔功能。第三，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有CPCI總線工作頻率33MHz/66MHz 的切換電路。在多板卡系統(tǒng)中，假定從板是一塊64bit/66MHz的CPCI板 卡，那么就要求CPCI總線的工作頻率為66MHz才能充分發(fā)揮從板的性能， 如果CPCI總線的工作頻率被固定在33MHz，那么從板的工作性能就會(huì)受 到很大影響；同樣如果從板是一塊64bit/33MHz的CPCI板卡，那么只需 要將CPCI總線的工作頻率設(shè)置在33MHz即可。從而本實(shí)用新型的總線頻 率切換電路可滿足不同類型從板的調(diào)試需要。
權(quán)利要求1、一種用于工控計(jì)算機(jī)板卡調(diào)試的底板裝置，包括底板和設(shè)置在底板上的主槽和從槽，以及設(shè)置在底板上的I/O連接器；所述主槽或從槽的I/O信號(hào)線通過(guò)PCB走線的形式與所述I/O連接器連接。
2、 按權(quán)利要求1所述的底板裝置，所述I/0連接器包括顯示接口、音 頻接口、 PS/2鼠標(biāo)接口、 PS/2鍵盤接口、 USB接口、串口、并口、軟驅(qū) 接口、硬盤接口、百兆以太網(wǎng)卡接口和千兆以太網(wǎng)卡接口。
3、 按權(quán)利要求1所述的的底板裝置，所述主槽和從槽的信號(hào)定義符 合PXI標(biāo)準(zhǔn)、CPCI標(biāo)準(zhǔn)或ATCA標(biāo)準(zhǔn)。
4、 按權(quán)利要求1所述的底板裝置，所述底板裝置的尺寸符合6U標(biāo)準(zhǔn)。
5、 按權(quán)利要求4所述的底板裝置，單個(gè)所述底板裝置的所述主槽為1 至2個(gè)，從槽為l至5個(gè)。
6、 按權(quán)利要求1所述的底板裝置，所述底板上還設(shè)置有PCI插槽。
7、 按權(quán)利要求6所述的底板裝置，所述PCI插槽包括64位和32位 的兩個(gè)PCI插槽。
8、 按權(quán)利要求1所述的底板裝置，所述底板上還設(shè)置有總線工作頻 率切換電路。
9、 按權(quán)利要求1所述的底板裝置，所述底板上還設(shè)置有ATX電源控 制管理電路與系統(tǒng)復(fù)位電路。
10、 按權(quán)利要求8所述的底板裝置，所述總線工作頻率切換電路釆用 跳線形式設(shè)置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種一種用于工控計(jì)算機(jī)板卡調(diào)試的底板裝置。該實(shí)用新型包括計(jì)算機(jī)板卡的插槽、ATX電源控制管理電路及系統(tǒng)復(fù)位電路、板卡的I/O連接器、總線頻率切換電路、32位/64位PCI插槽幾個(gè)主要組成部分。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1)在板上集成了板卡的I/O連接器，用戶可以直接使用，而無(wú)需引線焊接I/O連接器；2)底板上設(shè)計(jì)有系統(tǒng)復(fù)位電路，用戶可通過(guò)按壓底板的復(fù)位按鈕，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)位，操作簡(jiǎn)便，易于調(diào)試；3)總線頻率33MHz/66MHz切換電路，用戶通過(guò)簡(jiǎn)單的跳線設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)對(duì)總線工作頻率的切換；4)32位/64位PCI插槽，可用于驗(yàn)證板卡上的PCI-to-PCI橋接芯片的功能。本實(shí)用新型可用于CPCI、PXI、ATCA等幾種常用類型的工控計(jì)算機(jī)板卡的調(diào)試和功能驗(yàn)證，操作簡(jiǎn)便，功能齊全，成本低廉。
文檔編號(hào)G06F13/40GK201069567SQ20072016983
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者明 劉, 汪福全, 褚越杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所