一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)硬件領(lǐng)域，屬于嵌入式電路板領(lǐng)域，具體為一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，在搭載CPU核心板后可以提高嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能、處理能力和可靠性，可擴(kuò)展性好，提高系統(tǒng)的性能，其包括主板，其特征在于，主板上設(shè)置兩個(gè)核心板插槽，主板上設(shè)置與核心板插槽配合的外圍電路和外部接口。
【專利說(shuō)明】一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)硬件領(lǐng)域，屬于嵌入式電路板領(lǐng)域，具體為一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生產(chǎn)科技的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)研究進(jìn)程的深入，在圖像視頻的處理領(lǐng)域，人們對(duì)高速低成本的圖像視音頻處理系統(tǒng)的需求越來(lái)越大，對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)主板的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主板一般有底板和單一 RISC處理器，如ARM、P0werPC，或者DSP，F(xiàn)PGA等核心板組成，大部分是集成在底板上面的，功能有些單一，不能滿足數(shù)據(jù)量大、功能復(fù)雜的場(chǎng)合，又由于不可拆分，靈活性差，可擴(kuò)展性差，只能用單一核心板，不能只更換核心板，在產(chǎn)品換代升級(jí)或者需求增加的場(chǎng)合下，需要更換整個(gè)系統(tǒng)主板，造成不必要的浪費(fèi)，成本增加，性價(jià)比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述所要解決的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，在搭載CPU核心板后可以提高嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能、處理能力和可靠性，可擴(kuò)展性好，提高系統(tǒng)的性倉(cāng)泛。
[0004]其技術(shù)方案是這樣的:一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其包括主板，其特征在于，所述主板上設(shè)置兩個(gè)核心板插槽，所述主板上設(shè)置與所述核心板插槽配合的外圍電路和外部接□。
[0005]其進(jìn)一步特征在于，一個(gè)所述核心板插槽由兩排35x2插槽、兩排17x2插槽和一排10x2插槽組成，另一個(gè)所述核心板插槽由三排50x2插槽組成；
由兩排35x2插槽、兩排17x2插槽和一排10x2插槽組成的所述核心板插槽為ARM核心板插槽，由三排50x2插槽組成的所述核心板插槽為FPGA核心板插槽；
所述ARM核心板插槽與所述FPGA核心板插槽之間的控制和數(shù)據(jù)通信采用EBI(External Bus Interface)總線接口，通過(guò) SPI 方式配置；
所述外圍電路包括電源電路，電平轉(zhuǎn)換電路，蜂鳴電路，系統(tǒng)時(shí)間保持電源供電電路；所述外部接口包括SDcard接口，IXD接口，四個(gè)串口接口，USB接口，MINIUSB接口，Audio 接口，三個(gè) RS-232 接口，RS-485 接口，百兆網(wǎng)卡接口，三個(gè) CAMERA接口，CAMERA LINK接口，VPIF (Video Port Interface)接口，千兆網(wǎng)卡接口 ；
所述ARM核心板插槽連接所述SDcard接口、IXD接口、一個(gè)CAMERA接口、四個(gè)串口接口、USB 接口、MINIUSB 接 口、Audio 接 口、三個(gè) RS-232 接 口、RS-485 接口和百兆網(wǎng)卡接 口，所述FPGA核心板插槽連接所述兩個(gè)CAMERA接口、CAMERA LINK接口、VPIF (Video PortInterface)接口和千兆網(wǎng)卡接口。
[0006]采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，主板上沒(méi)有搭載什么核心板，但是可以根據(jù)需要搭載不同型號(hào)不同種類的核心板，只要引腳定義符合本主板的定義即可，在搭載異構(gòu)計(jì)算類的核心板后可以提高嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能、處理能力和可靠性，可擴(kuò)展性好，提高系統(tǒng)的性能，本主板還具有豐富的外圍電路和外部接口，能滿足多種場(chǎng)合的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為嵌入式計(jì)算機(jī)主板整體結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]見(jiàn)圖1所示，一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其包括主板，主板上設(shè)置兩個(gè)核心板插槽，主板上設(shè)置與核心板插槽配合的外圍電路和外部接口 ；一個(gè)核心板插槽由兩排35x2插槽、兩排17x2插槽和一排10x2插槽組成，另一個(gè)核心板插槽由三排50x2插槽組成；由兩排35x2插槽、兩排17x2插槽和一排10x2插槽組成的核心板插槽I為ARM核心板插槽，由三排50x2插槽組成的核心板插槽2為FPGA核心板插槽；ARM核心板插槽與FPGA核心板插槽之間的控制和數(shù)據(jù)通信采用EBI (External Bus Interface)總線接口，通過(guò)SPI方式配置；兩個(gè)核心板插槽也可使用其它核心板，只要接口定義符合主板即可使用；外圍電路包括電源電路，電平轉(zhuǎn)換電路，系統(tǒng)時(shí)間保持電源供電電路(電池電路)，蜂鳴電路；外部接口包括SDcard 接口，LCD 接口，四個(gè)串口接口，USB 接口，MINIUSB 接口，Audio 接口，三個(gè) RS-232接口，RS-485 接口，百兆網(wǎng)卡接口，三個(gè)CAMERA接口，CAMERA LINK接口，VPIF(Video PortInterface )接口，千兆網(wǎng)卡接口 ；ARM核心板插槽連接SDcard接口、LCD接口、一個(gè)CAMERA接口、四個(gè)串口接口、USB 接口、MINIUSB 接 口、Audio 接 口、三個(gè) RS-232 接 口、RS-485 接 口和百兆網(wǎng)卡接口，F(xiàn)PGA核心板插槽連接兩個(gè)CAMERA接口、CAMERA LINK接口、VPIF (VideoPort Interface)接口和千兆網(wǎng)卡接口 ；SDcard接口一方面可以用作系統(tǒng)輸入，作為ARM核心板的系統(tǒng)啟動(dòng)，另一方面也可存儲(chǔ)系統(tǒng)處理結(jié)果的信息數(shù)據(jù)；LCD接口，可外接顯示器，可用于顯示系統(tǒng)運(yùn)行的中間過(guò)程和結(jié)果，可方便的觀察到圖像視頻等經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后的效果；CAMERA接口，可連接外部攝像頭，作為系統(tǒng)的圖像視頻輸入；CAMER LINK接口，也是可連接外部攝像頭，作為系統(tǒng)的輸入；RS-232和RS-485接口，用于外部與ARM核心板系統(tǒng)的通信；USB接口和MINIUSB接口豐富了主板的接口，兼容性良好，USB支持USB Host功能，MINIUSB支持USB Slave功能；Audio接口，可將模擬或者數(shù)字音頻信號(hào)從外部系統(tǒng)輸入或者輸出給外部系統(tǒng)；百兆網(wǎng)卡、千兆網(wǎng)卡接口，作為與外部網(wǎng)路通訊的接口，可接受網(wǎng)絡(luò)信息，也可連接網(wǎng)絡(luò)攝像頭，在圖像視頻處理時(shí)作為系統(tǒng)輸入，同時(shí)可將處理結(jié)果輸出給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或其他設(shè)備，本發(fā)明嵌入式計(jì)算機(jī)主板考慮兩種核心板的特點(diǎn)和處理數(shù)據(jù)帶寬的差別，對(duì)ARM核心板接百兆網(wǎng)卡和對(duì)FPGA系統(tǒng)接的千兆網(wǎng)卡，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)既可輸入給ARM核心板也可輸入給FPGA核心板；Buzzer電路(蜂鳴電路)的功能是，當(dāng)主板系統(tǒng)上電自檢程序運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)主板本身或者內(nèi)存等主要配件或者外圍設(shè)備，進(jìn)行檢查，一旦在自檢中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)將給出鳴笛警告，也可編程進(jìn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)某種功能；電源電路是系統(tǒng)時(shí)間保持電路，當(dāng)給本嵌入式計(jì)算機(jī)主板安裝一塊鋰電池后，ARM核心板掉電以后，系統(tǒng)的時(shí)間等可由該電路供電保持；電平轉(zhuǎn)換電路，可將計(jì)算機(jī)主板的12V供電電平穩(wěn)定、高效的轉(zhuǎn)換為各個(gè)模塊所需的電平標(biāo)準(zhǔn)，即1.2V，1.5V，1.8V，2.5V，3.3V等，這對(duì)于高速主板和精密器件是必要的；主板上部有Buttons按鍵,是六位按鍵,其可實(shí)現(xiàn)FPGA復(fù)位功能等；在兩個(gè)核心板插槽周圍設(shè)置有豐富的外圍電路和外部接口，這些外圍電路和外部接口連接的多個(gè)外設(shè)，可以單獨(dú)設(shè)置和使用，也可以組合設(shè)置和使用，可以更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，豐富和完善計(jì)算機(jī)主板功能，并可配合其他核心板構(gòu)成雙系統(tǒng)，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能、可靠性和穩(wěn)定性，進(jìn)一步增加核心板系統(tǒng)的處理能力，比如在本嵌入式計(jì)算機(jī)主板上可同時(shí)搭載FPGA核心板和ARM核心板，構(gòu)成高性能的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，將集FPGA與ARM的優(yōu)點(diǎn)于一體，傳輸處理速度快，可擴(kuò)展性好，實(shí)現(xiàn)軟硬件系統(tǒng)的互補(bǔ)，提高系統(tǒng)的性能。
[0009]本發(fā)明嵌入式計(jì)算機(jī)主板，核心板插槽I主要引腳定義如下:VPIF 24位數(shù)據(jù)線，兩組8位COMS CAMERA數(shù)據(jù)口以及控制選擇信號(hào)線，通過(guò)SPI方式主動(dòng)配置FPGA核心板配置模式的選擇、片選、時(shí)鐘信號(hào)線等，SDcard的引腳、Buzzer的引腳、RS232和RS485等以及其他四個(gè)UART接口引腳、Ethernet網(wǎng)卡引腳、USB和MINIUSB的引腳等；6位Buttons按鍵控制引腳等；核心板插槽2主要部分引腳定義如下:CAMERA LINK的LVDS (LowVoltage Differential Signaling)28位輸出輸入接口等；GPMC(General Purpose MemoryController,通用內(nèi)存控制器)的11位地址線，16位數(shù)據(jù)線，7位片選信號(hào)線等，與核心板插槽I處通信，千兆網(wǎng)口的8位發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)口、時(shí)鐘、控制線等，兩組CAMERA接口，VPIF 的 24 位數(shù)據(jù)線，8 位 GPIO 口，12 對(duì) MGT (Mult1-Gigabit Transceiver)差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)對(duì)以及4對(duì)差分時(shí)鐘信號(hào)對(duì)，被動(dòng)接收ARM核心板通過(guò)SPI方式的配置模式選擇、片選、時(shí)鐘信號(hào)線等，4根中斷線，以及大量的用戶可編程1/0腳等。
[0010]采用本發(fā)明的嵌入式計(jì)算機(jī)主板，外圍電路豐富，留有大量的外部接口，可實(shí)現(xiàn)很多功能，能滿足很多場(chǎng)合的應(yīng)用，特別的，在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，對(duì)圖像視頻的處理，功能完善，性能優(yōu)越，在搭載典型核心板后，為方便描述，這里我們選擇ARM和FPGA核心板，即核心板插槽I搭載ARM，核心板插槽2搭載FPGA，數(shù)據(jù)輸入既可通過(guò)FPGA主動(dòng)通過(guò)與其相連的CAMERA獲取圖像視頻信息或者千兆網(wǎng)卡獲取網(wǎng)絡(luò)圖像視頻信息，也可ARM主動(dòng)通過(guò)與其相連的CMOS或者SDcard從外部獲取圖像視頻信息或者百兆網(wǎng)卡獲取網(wǎng)絡(luò)圖像視頻信息，經(jīng)過(guò)預(yù)處理或者初步處理后可先保存至核心板上的DDR中，經(jīng)過(guò)ARM和FPGA核心板單獨(dú)或者共同處理完成以后，可以通過(guò)VPIF或者百兆或千兆網(wǎng)卡接口、IXD接口、RS232和RS485等UART接口輸出。通常情況下，ARM核心板作為主控制器FPGA核心板作為協(xié)處理器時(shí)，在獲取所需要處理的信息后，ARM負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和視頻圖像處理命令的調(diào)度和處理流程的控制，F(xiàn)PGA作為ARM處理器的硬件加速器，F(xiàn)PGA相當(dāng)于ARM的外設(shè)，由EBI接口實(shí)現(xiàn)掛接到ARM總線上，并映射到ARM的存儲(chǔ)空間，使得ARM能夠?qū)?shù)據(jù)和自定義的命令發(fā)送給FPGA進(jìn)行處理，F(xiàn)PGA的并行邏輯架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)邏輯核算術(shù)功能，內(nèi)嵌的硬件乘法器可以實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)運(yùn)算，內(nèi)嵌的DSP塊可以實(shí)現(xiàn)高速的并行數(shù)據(jù)處理，最后將處理結(jié)果輸出，提高了處理器和系統(tǒng)的效率，F(xiàn)PGA和ARM的結(jié)合集兩者優(yōu)點(diǎn)于一體，傳輸處理速度快，可擴(kuò)展性好，可靠性高，實(shí)現(xiàn)軟硬件系統(tǒng)的互補(bǔ)，提高系統(tǒng)的性能，在大批量并行數(shù)據(jù)需要處理的場(chǎng)合，本發(fā)明嵌入式計(jì)算機(jī)主板性能優(yōu)越。
[0011]本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的嵌入式計(jì)算機(jī)主板，主要可運(yùn)用于嵌入式機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，圖像視頻處理領(lǐng)域用處廣大，優(yōu)點(diǎn)在于主板上沒(méi)有搭載什么核心板，但是可以根據(jù)需要搭載不同型號(hào)不同種類的核心板，只要引腳定義符合本主板的定義既可，本主板還具有豐富的外圍電路和接口，能滿足多種場(chǎng)合的應(yīng)用。特別的，在圖像視頻處理領(lǐng)域，本發(fā)明搭載兩塊功能互補(bǔ)型核心板后，如ARM和FPGA核心板，對(duì)高清圖像視頻,大批網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理以及復(fù)雜的圖像處理算法性能優(yōu)越，具有非常大的優(yōu)勢(shì)。
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其包括主板，其特征在于，所述主板上設(shè)置兩個(gè)核心板插槽，所述主板上設(shè)置與所述核心板插槽配合的外圍電路和外部接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其特征在于，一個(gè)所述核心板插槽由兩排35x2插槽、兩排17x2插槽和一排10x2插槽組成，另一個(gè)所述核心板插槽由三排50x2插槽組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其特征在于，由兩排35x2插槽、兩排17x2插槽和一排10x2插槽組成的所述核心板插槽為ARM核心板插槽，由三排50x2插槽組成的所述核心板插槽為FPGA核心板插槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其特征在于，所述ARM核心板插槽與所述FPGA核心板插槽之間的控制和數(shù)據(jù)通信采用EBI總線接口，通過(guò)SPI方式配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其特征在于，所述外圍電路包括電源電路，電平轉(zhuǎn)換電路，蜂鳴電路，系統(tǒng)時(shí)間保持電源供電電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其特征在于，所述外部接口包括SDcard 接口，LCD 接口，四個(gè)串口接口，USB 接口，MINIUSB 接口，Audio 接口，三個(gè) RS-232接口，RS-485接口，百兆網(wǎng)卡接口，三個(gè)CAMERA接口，CAMERA LINK接口，VPIF接口，千兆網(wǎng)卡接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種嵌入式計(jì)算機(jī)主板，其特征在于，所述ARM核心板插槽連接所述SDcard接口、IXD接口、一個(gè)CAMERA接口、四個(gè)串口接口、USB接口、MINIUSB接口、Audio接口、三個(gè)RS-232接口、RS-485接口和百兆網(wǎng)卡接口，所述FPGA核心板插槽連接所述兩個(gè)CAMERA接口、CAMERA LINK接口、VPIF接口和千兆網(wǎng)卡接口。
【文檔編號(hào)】G06F1/16GK103616935SQ201310649297
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】柴志雷, 陽(yáng)文敏, 王芝斌, 丁帥 申請(qǐng)人:江南大學(xué)