核心工控板的制作方法

本实用新型涉及一种核心工控板。

背景技术：

由于CPU的开发难度较大，外围设计比较复杂，其中包括电源管理(PMIC)、内存、EMMC存储、RTC(实时时钟)和CODEC(音频)以及加密。因为设计的复杂性，造成开发的难度较大，开发的周期较长，要求用户的工程师水平较高。我公司基于以上原因，设计了一个把所有外围集成到一起的核心模块。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种高度集成的核心工控板。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种核心工控板，它包括线路板和集成电路，所述集成电路包括CPU、内存DDR3、存储管理芯片EMMC、电源管理单元、音频芯片CODEC、时钟芯片RTC、加密芯片AES和188PIN的引脚引出；

所述电源管理单元包括电源管理芯片PMIC和电源开关PowerSwitch；

所述CPU通过DDR3总线与内存DDR3连接，CPU通过IIS总线与音频芯片CODEC连接，CPU通过EMMC总线与存储管理芯片EMMC连接；所述时钟芯片RTC通过IIC总线提供时间给CPU；加密芯片AES通IIC总线与CPU相连接；

在所述线路板上还设置有屏蔽罩，所述屏蔽罩将线路板分成四个区域，其中，区域Ⅰ内设置钟芯片RTC、加密芯片AES和音频芯片CODEC；区域Ⅱ内设置电源管理单元PMIC；区域Ⅲ内设置CPU和存储管理芯片EMMC；区域Ⅳ内设置内存DDR3。

优选的，所述CPU包括S5P4418芯片或NXP4330芯片。

优选的，所述音频芯片CODEC包括ALC5640芯片。

优选的，所述电源管理芯片PMIC采用NXE2000芯片，所述电源开关PowerSwitch采用FTL75939UCX芯片或WS4639芯片。

优选的，所述时钟芯片RTC采用PCF85063芯片。

优选的，所述加密芯片AES包括SW2002芯片。

优选的，内存DDR3包括两片DDR3芯片构成1GB或2GB的内存，两片DDR3芯片挂接在所述CPU的DDR3总线上。

优选的，所述188PIN的引脚采用邮票孔结构。

本实用新型的有益效果是：

1、使用本方案的核心板模块，可以减少用户PCB制做的难度，原来要用至少6层以上的PCB，现在只需要2层板即可，有效的节省了成本和时间。

2、使用核心板模块，用户的开发工作量大幅度的减少，只关注于自己的产品的特色设计即可。

3、本实用新型可以减少电源的功耗，我们提供了SLEEP和深度SLEEP功能，SLEEP电流可以达到5MA，使用高效的DCDC方案，使得核心模块的功耗在200MA左右，而常规设计则在250MA左右。

4、本设计采用邮票孔设计，能保证用户最可靠的连接。

5、本设计的集成度较高，解决了用户在DDR、EMMC、PMIC和CODEC上繁琐的布线和连接。

6、本设计在散热和EMI问题上，采用二合一屏闭罩方案，有效解决了散热和EMI问题，做到绿色环保。

7、用户可以把一个很复杂的系统设计简化为一个MCU的设计，我们化烦为简，从硬件和软件上服务我们的用户。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型的原理示意图；

图2为本实用新型的结构布局示意图；

图3为本实用新型的线路板结构图；

图4为本实用新型的188PIN的引脚布局图。

具体实施方式

下面结合图1-图4对本实用新型的具体实施例做详细描述：

本实用新型包括线路板1、集成电路以及在所述线路板上设置的屏蔽罩2。所述集成电路包括CPU、内存DDR3、存储管理芯片EMMC、电源管理单元、音频芯片CODEC、时钟芯片RTC、加密芯片AES和188PIN的引脚引出。核心工控板采用了60*40MM*3MM的长宽高设计。

所述电源管理单元包括电源管理芯片PMIC和电源开关PowerSwitch。

所述CPU通过DDR3总线与内存DDR3连接，CPU通过IIS总线与音频芯片CODEC连接，CPU通过EMMC总线与存储管理芯片EMMC连接；所述时钟芯片RTC通过IIC总线提供时间给CPU；加密芯片AES通IIC总线与CPU相连接；

如图2所示，所述屏蔽罩2为图2中的阴影部分。屏蔽罩2将线路板分成四个区域，分别为区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ和区域Ⅳ，其中，区域Ⅰ内设置钟芯片RTC、加密芯片AES和音频芯片CODEC；区域Ⅱ内设置电源管理单元PMIC；区域Ⅲ内设置CPU和存储管理芯片EMMC；区域Ⅳ内设置内存DDR3。图1中的CaseShield表示屏闭罩2，屏闭罩2用于散热和EMI防护二合一。对应的，图3中线路板1上的芯片位置为音频芯片CODEC3(后面的数字3为图3中的标号3，下同)、钟芯片RTC10、加密芯片AES9、电源管理单元PMIC8、内存DDR35、内存DDR36、存储管理芯片EMMC7和CPU4。

在本实用新型的第一实施例中，各芯片采用如下型号：所述CPU包括S5P4418芯片。当然，CPU还可采用NXP4330芯片。

所述音频芯片CODEC我们采用REALTEK公司的ALC5640。从而使核心模块具有如下功能：

1、支持20mW/ch耳机信号。

2、支持耳机插入探测。

3、支持一路PCM信号，可以接MODEM和蓝牙耳机。

4、支持一路MIC，可配置底噪削范围。

5、支持1.5W@8ohm/ch或2.1W@4ohm/ch立体声喇叭或单声道喇叭(D类功放)。

所述电源管理芯片PMIC采用NXE2000芯片，所述电源开关PowerSwitch采用FTL75939UCX芯片或WS4639芯片。电源管理单元产生了12路电源给CPU供电。NXE2000芯片是由NEXELL提供的专用CPU电源管理芯片，由日本理光生产，它产生的电压供给CPU，从而保证CPU的正常工作。此外他通过GPIO与S5P4418的SLEEP信号相连接，实现了系统的SLEEP功能。CPU在SLEEP时通过SLEEP引脚发出低电平信号，使得NXE2000关闭相应的电压。在唤醒时，刚好反之。系统的开关机和复位一体化设计是由芯片FTL75939UCX或者WS4639来实现了，它是一个具有按键时间检测和响应的一个MOSFET开关，利用其内部的定时器和外部引脚检测，能够实现短按开机，长按关机或复位功能。

由于CPU自带的RTC功能功耗比较大，我们采用了NXP的较小封装PCF85063，其待机电流非常小，达到了0.22uA，能够确保电池的使用时间，PCF85063通过IIC与S5P4418相连接，提给了时间给S5P4418。

所述加密芯片AES包括SW2002芯片。SW2002是由珠海智融科技研发的AES128加密IC，它能实现128位的AES加密，通过IIC与S5P4418相连接，在CPU上运行智融科技提供的算法，配置SW2002芯片，CPU可以有效防止代码的复制。另外SW2002提供的唯一ID，用户可以根据此ID来产生MAC地址或唯一标识产品的代码。

内存DDR3包括两片256*16或者512*16的DDR3芯片构成1GB或2GB的内存，挂接在系统总线DDR3总线上，实现了32位数据宽度和1600MHZ的传输速度。对于LAYOUT的设计要求

1、内存数据线必须等长

2、内存的地址线，时钟和控制线必须等长

3、CLK线与其它信号线符合3W原则

4、CLK差分线阻抗控制在100 OHM，其它信号线保持50 OHM的阻抗控制。

系统由单片EMMC芯片实现8G/16G/32G的存储空间。在LAYOUT时，EMMC总线实现了4bit的传输，最高速度实了50HMZ的传输速度。要求EMMC总线必须等长设计。

所述188PIN的引脚采用邮票孔结构。如图4所示，188PIN的引脚定义经我司优化了排列顺序和功能定义，具体如下：

Type O:output I:input P:Power

其中，所有的GPIO均具有中断输入功能。ALIVEGPIO在SLEEP时保持电平，其它的GPIO在SLEEP时为低电平。VDD33_ALIVE在SLEEP时电压保持，输入10mA。