一种基于套片的cpci工控机主板的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于套片的CPCI工控机主板，主板中64位PCI-E?to?PCI桥模块与申威处理器模块、PCI?to?PCI桥模块连接；申威处理器模块与套片控制器模块连接；连接器模块与套片控制器模块、PCI?to?PCI桥模块连接。本实用新型优点如下：一、通过套片完成了多层次片上通信结构、高性能PCIE交叉开关、图形图像子系统、存储等功能，满足系统的可信引导和软件的安全认证需求；二、采用我国完全自主设计的申威处理器,软硬件设计完全自主可控，安全性高，为电力、通信、金融和国防等国家命脉行业的信息安全提供有力保障；三、接口资源丰富，兼容性强，可满足不同行业的需求。
【专利说明】—种基于套片的CPCI工控机主板
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工控机领域，尤其涉及一种基于套片的CPCI工控机主板。
【背景技术】
[0002]随着我国信息化的进一步深入发展，信息安全问题日益引起重视。尤其是“棱镜门”事件的爆发，更是为我国的信息安全保护问题敲响了警钟，加强我国自身的信息安全建设刻不容缓。为了推动我国的信息安全建设，对信息安全产品的国产化要求越来越迫切。在信息安全产品中最重要的一个部分就是嵌入式系统信息安全的问题，而嵌入式系统中的一个重要组成部分就是处理器，因而处理器内核的安全性就决定了整个嵌入式系统的安全性能的高低。但是，目前在工控机(即工业控制计算机)行业使用的多为国外品牌的处理器，这些处理器内核在结构设计中主要考虑的是速度、可靠性、功耗等一些非安全性的因素，导致处理器存在很多安全漏洞，使得不法分子或国外反动势力可以很容易在出口到我国的处理器中植入监听、监视装置来窃取我国政府部门、科研机构、企事业单位等的机密。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于通过一种基于套片的CPCI工控机主板，来解决以上【背景技术】部分提到的问题。
[0004]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0005]一种基于套片的CPCI工控机主板，包括:64位PC1-E to PCI桥模块、申威处理器模块、套片控制器模块、连接器模块、PCI to PCI桥模块；所述64位PC1-E to PCI桥模块与申威处理器模块、PCI to PCI桥模块连接，所述申威处理器模块与套片控制器模块连接，所述连接器模块与套片控制器模块、PCI to PCI桥模块连接。
[0006]特别地，所述申威处理器模块采用申威410处理器，其集成有一路DDR3存储控制器接口和PC1-E0、PC1-E1两路PC1-E接口 ；所述DDR3存储控制器接口外接DIMMO和DIMMl两个内存条插槽；PC1-E0接套片控制器模块，PC1-El接64位PC1-E to PCI桥模块。
[0007]特别地，所述套片控制器模块接出一个2D多媒体显示控制器、一个32位PC1-E toPCI桥芯片、一个CPLD芯片、一个JTAG插座、一个COM 口、两个USB2.0接口、一个RTC芯片、一个千兆以太网PHY芯片以及一个SATA接口转IDE接口芯片，并接出一路SATA插座接口信号、两路USB2.0接口信号、一路PS/2接口信号及一路板载SATA连接器接口信号。
[0008]特别地，所述套片控制器模块连接一个I位拨码开关，I位拨码开关选择将所述板载SATA连接器接口信号连接到板载SATA连接器还是连接到连接器模块。
[0009]特别地，所述2D多媒体显示控制器通过跳线连接连接器模块，跳线选择2D多媒体显示控制器接出的VGA接口信号是连接到前面板VGA接口，还是连接到连接器模块。
[0010]特别地，所述CPLD芯片接出一个调试COM 口和一个百兆网口 ；所述千兆以太网PHY芯片接出两个千兆网口。
[0011]特别地，所述SATA接口转IDE接口芯片接出一个CF插槽，并输出一路IDESlave信号给连接器模块；所述32位PC1-E to PCI桥芯片连接FPGA，FPGA上接出一个超级I /0芯片，超级I /0芯片接出LPT 口接口和COM 口。
[0012]特别地，所述连接器模块具体包括Jl、J2、J3、J5四个连接器，JU J2为引脚已定义连接器J3和J5为用户自定义连接器。
[0013]特别地，所述PCI to PCI桥模块采用的PCI to PCI桥芯片为PCI6254。
[0014]特别地，所述64位PC1-E to PCI桥模块采用的64位PC1-E to PCI桥芯片为PEX8114，该芯片接出一路PMC插槽。
[0015]本实用新型提出的基于套片的CPCI工控机主板具有如下优点:一、通过套片完成了多层次片上通信结构、高性能PCIE交叉开关、图形图像子系统、存储等功能，满足系统的可信引导和软件的安全认证需求；二、采用我国完全自主设计的申威处理器，其软硬件设计完全自主可控，安全性高，为我国电力、通信、金融和国防等国家命脉行业的信息安全提供有力保障；三、接口资源丰富，兼容性强，可满足不同行业的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型实施例提供的基于套片的CPCI工控机主板结构图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。
[0018]请参照图1所示，图1为本实用新型实施例提供的基于套片的CPCI工控机主板结构图。
[0019]本实施例中基于套片的CPCI工控机主板具体包括:64位PC1-E to PCI桥模块、申威处理器模块、套片控制器模块、连接器模块、PCI to PCI桥模块。其中，所述64位PC1-Eto PCI桥模块与申威处理器模块、PCI to PCI桥模块连接。所述申威处理器模块与套片控制器模块连接。所述连接器模块与套片控制器模块、PCI to PCI桥模块连接。所述64位PC1-E to PCI桥模块用于为主板提供64位的PCI总线接口。所述申威处理器模块为主板的核心处理、控制单元。所述套片控制器模块为主板提供各种控制器及1/0接口。所述连接器模块负责主板与底板或其他板卡之间的通信。所述PCI to PCI桥模块用于为主板提供扩展的PCI总线接口。
[0020]本实施例中所述申威处理器模块采用申威410处理器，该申威410处理器集成有一路DDR3存储控制器接口和2路X8的PC1-EO、PC1-El接口。所述DDR3存储控制器接口外接DIMMO和DIMMl两个内存条插槽；PCI_E0接PC1-E Switch控制器模块，PC1-El的四路PC1-E通道接64位PC1-E to PCI桥模块。申威410处理器是一款由上海高性能集成电路设计中心自主研发的64位字长的高性能通用处理器。申威410处理器采用多核架构和片上系统(System On Chip，S0C)技术，单芯片集成了 4个对称的64位通用处理器核心，还集成了 I路DDR3存储控制器、两路PC1-E接口、一路维护接口和一路测试接口，通过高速片上网络互连，组成多核结构的高性能处理器，其最高工作频率为1.6GHz，峰值运算速度为51.2GFlops0[0021]所述套片控制器模块接出一个2D多媒体显示控制器、一个32位PC1-E to PCI桥芯片、一个CPLD芯片、一个JTAG插座、一个COM 口、两个USB2.0接口、一个RTC芯片、一个千兆以太网PHY芯片以及一个SATA接口转IDE接口芯片，并接出一路SATA插座接口信号、两路USB2.0接口信号、一路PS/2接口信号及一路板载SATA连接器接口信号。另外，套片控制器模块还接出有一噪声源。
[0022]所述2D多媒体显示控制器通过跳线连接连接器模块，跳线选择2D多媒体显示控制器接出的VGA接口信号是连接到前面板VGA接口，还是连接到连接器模块。所述板载SATA连接器接口信号通过与套片控制器连接的I位拨码开关来选择板载SATA连接器接口信号是连接到板载SATA连接器还是连接到连接器模块上。所述CPLD芯片选用型号为LCMX02-256-TG100的CPLD芯片，该芯片接出一个调试COM 口和一个百兆网口 ；所述千兆以太网PHY芯片选用型号为BCM5464SA1KRBG的PHY芯片，该芯片接出两个千兆网口。所述SATA接口转IDE接口芯片接出一个CF插槽(CF Socket)，并输出一路IDE Slave信号给连接器模块。所述32位PC1-E to PCI桥芯片连接FPGA，FPGA上接出一个超级I /0芯片，超级I /0芯片接出LPT 口接口和COM 口。主板采用的32位PC1-E to PCI桥芯片的型号为PEX8112。PEX8112是PLX公司的一款高性能PC1-E转PCI桥芯片，该桥芯片可以配置为正向桥和反向桥两种模式，正向桥为用户提供32bit、66MHz的PCI总线，反向桥为用户提供PC1-E总线。
[0023]所述连接器模块具体包括Jl、J2、J3、J5四个连接器。Jl、J2为引脚已定义连接器，在其接口上分别实现了 32位、33/66MHZ和64位、33/66MHz的PCI总线。J3和J5为用户自定义连接器，J3连接器上定义了 LPT 口、IDE Channel接口、板载SATA接口和两个千兆网口 J5连接器上定义了 SATA插座接口、COM 口、两个USB2.0接口、PS/2接口、百兆网口、VGA接口和两个千兆网口。
[0024]所述PCI to PCI桥模块采用的PCI to PCI桥芯片为PCI6254。PCI6254是PLX公司的一款高性能异步64-bit/66MHz通用(Universal) P2P桥,主要用于要求高性能、高可用性的系统中的PCI总线扩展。所述64位PC1-E to PCI桥模块采用的64位PC1-E to PCI桥芯片为PEX8114，该芯片接出一路PMC插槽。
[0025]需要说明的是，图1中64bit PC1-E to PCI桥芯片指64位PC1-E to PCI桥芯片。32bit PC1-E to PCI 桥指 32 位 PC1-E to PCI 桥芯片。FPGA (Field-Programmable GateArray,即现场可编程门阵列)即指FPGA芯片。super 1/0指超级1/0芯片。COM (clustercommunication port) 口即串行通讯端口。VGA (Video Graphics Array)是 IBM 在 1987 年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准。PCI (Personal Computer Interface)即外设互联标准，是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准。CPCI (Compact PeripheralComponent Interconnect)中文又称紧凑型PCI,是国际工业计算机制造者联合会(PCIIndustrial Computer Manufacturer’s Group,简称 PICMG)于 1994 提出来的一种总线接口标准。PC1-E指增强型外部互联标准。DDR3是一种电脑内存规格。DIMM是在奔腾CPU推出后出现的新型内存条，它提供了 64位的数据通道。PMC (PCI Mezzanine card)即PCI夹层卡。PMC Socket指PMC插槽。CF卡插槽(CF Socket)中CF指紧凑型Flash。LPT 口指打印机接口。IDE Channel指电子集成驱动器。PS/2是在较早电脑上常见的接口之一，用于鼠标、键盘等设备。SATA (Serial Advanced Technology Attachment)即串行高级技术附件,是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口，是由Intel、IBM、Del 1、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。VGA指视频图形阵列。CPLD(Complex Programmable LogicDevice)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件。PHY指物理层，OSI的最底层，一般指与外部信号接口的芯片。套片控制器模块完成了多层次片上通信结构、高性能PCIE交叉开关(支持PCIEGen2，共241ane，其中161ane可用于PCIE扩展)、图形图像子系统(包括显示控制部件、二维/三维图形加速部件、高清视频解码加速部件)、DDR2/3存储控制器、高速输入输出部件(包括IOM/1OOM/1000M以太网控制器、USB2.0多端口控制器、静态存储控制器、多通道高速DMA控制器)、低速输入输出部件(AC’ 97控制器、UART控制器、I2C控制器、SPI控制器、PS/2键盘系统控制部件)。片内集成符合国家标准的可信密码模块TCM，具有加解密、签名/验签、密钥处理等密码运算功能，满足系统的可信引导和软件的安全认证需求，适用于高安全需要的国产化系列平台产品应用，并且功耗低，全片最大功耗
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[0026]本实用新型的技术方案具有如下优点:一、通过套片完成了多层次片上通信结构、高性能PCIE交叉开关、图形图像子系统、存储等功能，满足系统的可信引导和软件的安全认证需求；二、采用我国完全自主设计的申威处理器，其软硬件设计完全自主可控，安全性高，为我国电力、通信、金融和国防等国家命脉行业的信息安全提供有力保障；三、接口资源丰富，兼容性强，可满足不同行业的需求。
[0027]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理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。
【权利要求】
1.一种基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，包括:64位PC1-E to PCI桥模块、申威处理器模块、套片控制器模块、连接器模块、PCI to PCI桥模块；所述64位PC1-E toPCI桥模块与申威处理器模块、PCI to PCI桥模块连接，所述申威处理器模块与套片控制器模块连接，所述连接器模块与套片控制器模块、PCI to PCI桥模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述申威处理器模块采用申威410处理器，其集成有一路DDR3存储控制器接口和PC1-EO、PC1-El两路PC1-E接口 ；所述DDR3存储控制器接口外接DIMMO和DMMl两个内存条插槽；所述PC1-EO接套片控制器模块，PC1-El接64位PC1-E to PCI桥模块。
3.根据权利要求1所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述套片控制器模块接出一个2D多媒体显示控制器、一个32位PC1-E to PCI桥芯片、一个CPLD芯片、一个JTAG插座、一个COM 口、两个USB2.0接口、一个RTC芯片、一个千兆以太网PHY芯片以及一个SATA接口转IDE接口芯片，并接出一路SATA插座接口信号、两路USB2.0接口信号、一路PS/2接口信号及一路板载SATA连接器接口信号。
4.根据权利要求3所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述套片控制器模块连接一个I位拨码开关，I位拨码开关选择将所述板载SATA连接器接口信号连接到板载SATA连接器还是连接到连接器模块。
5.根据权利要求4所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述2D多媒体显示控制器通过跳线连接连接器模块，跳线选择2D多媒体显示控制器接出的VGA接口信号是连接到前面板VGA接口，还是连接到连接器模块。
6.根据权利要求3所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述CPLD芯片接出一个调试COM 口和一个百兆网口 ；所述千兆以太网PHY芯片接出两个千兆网口。
7.根据权利要求3所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述SATA接口转IDE接口芯片接出一个CF插槽，并输出一路IDE Slave信号给连接器模块；所述32位PC1-E to PCI桥芯片连接FPGA，FPGA上接出一个超级I /0芯片，超级I /0芯片接出LPT□接□和 COM 口。
8.根据权利要求1所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述连接器模块具体包括J1、J2、J3、J5四个连接器，J1、J2为引脚已定义连接器；J3和J5为用户自定义连接器。
9.根据权利要求1所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述PCIto PCI桥模块采用的PCI to PCI桥芯片为PCI6254。
10.根据权利要求1至9之一所述的基于套片的CPCI工控机主板，其特征在于，所述64位PC1-E to PCI桥模块采用的64位PC1-E to PCI桥芯片为PEX8114，该芯片接出一路PMC插槽。
【文档编号】G06F1/16GK203759602SQ201420145039
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】应朝晖, 程石林, 周毅, 张恒 申请人:无锡市同芯恒通科技有限公司