一种基于龙芯1a处理器的手持式计算的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于龙芯1A处理器的手持式计算机，其结构包括CPU、主板，CPU选用龙芯1A处理器，所述主板采用8层板S-S-G-S-S-P-S-S设计，其中S为信号层，G为GND，P为电源层，所有信号线内层走线，减少TOP层和BOTTOM层走线。具有较强的环境适应性、功能强大、机动性强、功耗低、尺寸小、携带方便、性能可靠、结构紧凑等特点，能够实现信号实时采集与传输、高速处理的功能，同时具备可靠性高、在恶劣的环境下正常稳定工作的性能；满足特殊单位的指挥控制和信号采集处理等综合工作等特点。
【专利说明】 一种基于龙芯1A处理器的手持式计算机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及计算机【技术领域】，具体涉及一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机。
【背景技术】
[0002]手持式自主加固计算机可广泛应用于车载信息终端、通信终端、单兵便携野外作业平台、军队、武警、石油、地质、电力、测绘等行业用作野外作业智能平台。在单兵作战中，准确知道自身位置和方位，及时向上级报告收集到的情况，指挥官根据上报的数据，进行决策，调度兵力和火力，对战斗进行机动和指挥控制。具有较强的环境适应性、功能强大、机动性强、功耗低、尺寸小、携带方便、性能可靠、结构紧凑等特点，能够实现信号实时采集与传输、高速处理的功能，同时具备可靠性高、在恶劣的环境下正常稳定工作的性能；满足特殊单位的指挥控制和信号采集处理等综合工作等特点。
[0003]随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，越来越多的高科技结晶应用于公安、部队、武警等特殊行业。手持式自主加固计算机便是其中的一个。目前，这些行业使用的手持式加固计算机为非国产处理器、存储容量小、运算速度慢、定位精度不高、加固性不好等，这些缺点限制了它们在军事中的应用。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:本实用新型手持式自主加固计算机主要解决了普通手持机安全性低、存储容量低、无导航、加固性不好、环境适应能力及电磁兼容性不好的缺点，实现了实时跟踪双定位，可靠性高、在恶劣的环境下正常稳定工作，这些可广泛用于军事的授时和导航定位领域与无线通信方面。
[0005]本实用新型基于龙芯IA处理器的3.5寸手持式自主加固计算机是一款专向军事化设计、采用龙芯IA处理器，更好的满足军方大容量电子地图的需求。
[0006]本实用新型所采用的技术方案为:
[0007]一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其结构包括CPU、主板，CPU选用龙芯IA处理器，所述主板采用8层板S-S-G-S-S-P-S-S设计，其中S为信号层，G为GND，P为电源层，采用激光埋盲孔设计，并减少TOP层和BOTTOM层走线，所有信号线内层走线，可有效的减少表层走线电磁福射。
[0008]其中，CPU是系统的运算核心和控制核心，其主要功能是解释指令，处理数据。CPU选用龙芯IA处理器，最高主频300MHZ，具有16KB的数据Cache和16KB指令Cache，集成一个2D GPU控制器、32位DDR2控制器、中断控制器、以太网控制器等。并且提供串口、USB2.0、PCI等丰富的对外接口。
[0009]所述手持式计算机结构还包括NAND FLASH闪存，采用2片2GB组成4GB高速SLCNAND FLASH芯片，用于数据和程序存储，数据位宽为16位。
[0010]所述手持式计算机结构还包括DDR存储器，采用2片16位256MB DDR2 SDRAM,共512MB大小。
[0011]龙芯IA内建动态延迟补偿电路(DCC)，用于数据的可靠发送和接收。DDR2芯片内建ODT电路，可以减少外部匹配，节省成本，性能更稳定。
[0012]所述手持式计算机结构还包括SD卡扩展接口，通过USB转SD卡接口芯片实现。
[0013]所述手持式计算机结构还包括电源模块，手持式计算机采用电池供电和外部直流电源两种供电方式，并采用外部电源优先方案施行。手持机可直接接入直流+24V电源，电源适配器提供交流220V到直流+24V的转换，采用与主机分离的独立设备形式。锂电池采用《通指携行装备配套电池统型型谱》中规格为14.4V/2Ah的内嵌式聚合物锂电池。
[0014]所述电源模块包括输入电路、功率分配部分、多路DC变换电路、输出保护电路、指示电路，其中外部输入电压直流+24V，经输入电路，对电网中的纹波及尖峰进行抑制，并提供极性保护电路以避免输入反接时对电路的损失；
[0015]功率分配部分主要用于在一定的输入功率条件下优先满足设备的正常工作，再根据富裕量来调节对电池的充电电流的大小，而当设备不工作时可以将输入功率全部用于对电池的充电；
[0016]多路DC变换电路是将输入电压或后备的电池电压转换成各种负载所需的电压值，采用非隔离的同步整流电路，具有很高的转换效率，可以延长电池的工作时间。软启动功能能减小电路启动时对功率器件的应力要求。1%的电压精度与峰值为3A的信号驱动能力、输出过压保护等功能能够确保多路电压的质量和性能，每一路的输出都具有过载和短路保护功能，在负载恢复正常后能自动恢复正常输出；
[0017]输出保护电路是在控制芯片或功率器件失效时，在任一路的输出端检测出过压时，保护电路立即切断输入端的电压来保护输出端负载电路的安全。
[0018]指示电路用来指示输入电压、多路输出电压输出等电源工作状态。
[0019]电池管理部分是由电路和软件两部分组成，主要功能如下:
[0020]它读取智能电池的充电电压、充电电流和电池状态发送给CPU，以完成对智能电池的充电监控管理。
[0021]将系统设备的供电来源、电池的充电状态、电池的放电状态、电池可维持时间、电池的报警信号等信息发送给系统主机，用户可以在系统主机的终端显示器中读出这些信肩、O
[0022]所述CPU模块、电源模块使用贴片式封装元器件，以尽量减少直插式元器件引脚所产生的“天线效应”，抑制信号的散播；整机内部信号电缆采用屏蔽电缆，保证了信号可靠的传输，同时了减少了电磁泄漏；整机电源采用了滤波技术，防止电磁串扰信号通过电源进入整机。
[0023]所述手持式计算机采用阻尼减震技术；外壳采用镁铝合金壳体，并增加防护镀层；壳体采用一体化设计，具备良好的防水和电磁防护功能。
[0024]所述手持式计算机结构还包括CF接口，通过PCI扩展芯片PCI1510扩展出一个标准的PC CARD I/O模式CF卡接口，CF卡接口板通过80PIN板对板连接器与主板连接，CF卡第38脚为毁钥信号输入脚，当销毁按键按下时，由触发电路提供一个低电平到该引脚，持续时间大于I分钟。
[0025]CF卡第50脚为密钥注入接口，用于对保密模块进行注钥。该引脚直接引到外部航插接口上，方便注钥操作。
[0026]所述手持式计算机结构还包括北斗模块接口，用于扩展北斗模块，其接口定义符合《北斗二号用户设备数据接口要求》(2.1版)。
[0027]手持机北斗模块可插拔:将北斗天线与穿墙器与结构锁死，在CF/北斗扩展板上增加与北斗模块相对应的导轨，北斗模块用FPC软带线从侧面引出数据接口与手持机通?目。
[0028]所述手持式计算机结构还包括显示模块,所述显示模块包括液晶显示屏和触摸屏，液晶显示屏选用LED背光的3.5寸LCD屏，触摸屏采用表贴式四线电阻屏。
[0029]龙芯IA提供IXD显示接口，直接与显示屏连接，实现手持机的显示功能。显示屏背光驱动采用PWM方式控制，主板提供背光使能信号PWM_EN控制开背光的开关，背光调节信号PWM，提供不同占空比的脉宽调制信号，控制LED驱动电路输出不同恒流电源，控制LED灯的亮度，实现背光的分级调节功能。
[0030]触摸屏驱动电路采用触摸屏信号转换芯片实现，触摸屏控制芯片接收触摸屏的坐标信息，实现触控功能。
[0031]本实用新型的有益效果为:基于龙芯处理器手持计算平台的软硬件兼容适配与优化
[0032]针对龙芯IA处理器的指令集及硬件平台的特点，通过电路设计、固件集成改造、操作系统集成改造等，解决处理器、芯片组及外围芯片、固件、操作系统等之间的集成适配和系统优化，构建国产手持式计算机的技术体制和技术链条，提高整机系统的综合性能。
[0033]国产嵌入式操作系统在龙芯处理器平台上的裁剪、移植，国产嵌入式操作系统主要针对手持式计算机硬件平台进行改造和优化，针对龙芯IA处理器指令集、寻址方式、中断和电源管理机制方面的特点，对ReWorks操作系统进行相应改造。还根据手持式计算机的具体使用模式和场景，精简嵌入式操作系统内核和核外环境支持组件，优化系统启动流程，改造设备驱动加载方式，实现手持式计算机系统的快速启动。
[0034]基于龙芯处理器手持式计算平台的低功耗设计:
[0035]在优化电路设计充分降低系统硬件功耗的同时，从软件角度上通过对系统功耗管理策略、功耗切换时间的优化策略、指令的低功耗运用与程序的低功耗设计等方面来丰富系统的低功耗设计手段。在保障系统性能条件下，使系统功耗效率得到较大的提高，延长系统工作时间。
[0036]具备丰富的对外接口，能够实现多传感器协同工作的控制模式，控制终端计算资源的合理分配与高效共享，提高I/o吞吐率和系统的实用性。整个的对外接口全部采用航插的形式，保证可靠连接；可同时配接多路军用线数据传输设备，实现信号的实时采集、处理与传输。
[0037]具备良好的电磁兼容性，整机设计中采用了抑源、包容以及滤波技术，有效的提高了整机的电磁兼容性。
[0038]整个壳体简洁、美观；采用了全新小门设计，可单手操作；整机呈流线形，外观小巧，符合人体工学，配备腕带，方便手握。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本实用新型手持式计算机的主视图；
[0040]图2为本实用新型手持式计算机的后视图；
[0041]图3为本实用新型手持式计算机的右视图；
[0042]图4为本实用新型手持式计算机的仰视图；
[0043]图5为本实用新型CF接口电路框图；
[0044]图6为本实用新型显示/触摸电路框图；
[0045]图7为本实用新型手持式自主加固计算机电气原理框图；
[0046]图8为本实用新型电源原理框图。
【具体实施方式】
[0047]下面参照附图所示，通过【具体实施方式】对本实用新型进一步说明:
[0048]一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其结构包括CPU、主板，CPU选用龙芯IA处理器，所述主板采用8层板S-S-G-S-S-P-S-S设计，其中S为信号层，G为GND，P为电源层，采用激光埋盲孔设计，并减少TOP层和BOTTOM层走线，所有信号线内层走线，可有效的减少表层走线电磁福射。
[0049]其中，CPU是系统的运算核心和控制核心，其主要功能是解释指令，处理数据。CPU选用龙芯IA处理器，最高主频300MHZ，具有16KB的数据Cache和16KB指令Cache，集成一个2D GPU控制器、32位DDR2控制器、中断控制器、以太网控制器等。并且提供串口、USB2.0、PCI等丰富的对外接口。
[0050]所述手持式计算机结构还包括NAND FLASH闪存，采用2片2GB组成4GB高速SLCNAND FLASH芯片，用于数据和程序存储，数据位宽为16位。
[0051]所述手持式计算机结构还包括DDR存储器，采用2片16位256MB DDR2 SDRAM,共512MB大小。
[0052]龙芯IA内建动态延迟补偿电路(DCC)，用于数据的可靠发送和接收。DDR2芯片内建ODT电路，可以减少外部匹配，节省成本，性能更稳定。
[0053]所述手持式计算机结构还包括SD卡扩展接口，通过USB转SD卡接口芯片实现。
[0054]所述手持式计算机结构还包括电源模块，所述电源模块包括输入电路、功率分配部分、多路DC变换电路、输出保护电路、指示电路，如图8所示，其中外部输入电压直流+24V，经输入电路，对电网中的纹波及尖峰进行抑制，并提供极性保护电路以避免输入反接时对电路的损失；
[0055]功率分配部分主要用于在一定的输入功率条件下优先满足设备的正常工作，再根据富裕量来调节对电池的充电电流的大小，而当设备不工作时可以将输入功率全部用于对电池的充电；
[0056]多路DC变换电路是将输入电压或后备的电池电压转换成各种负载所需的电压值，采用非隔离的同步整流电路，具有很高的转换效率，可以延长电池的工作时间。软启动功能能减小电路启动时对功率器件的应力要求。1%的电压精度与峰值为3A的信号驱动能力、输出过压保护等功能能够确保多路电压的质量和性能，每一路的输出都具有过载和短路保护功能，在负载恢复正常后能自动恢复正常输出；
[0057]输出保护电路是在控制芯片或功率器件失效时，在任一路的输出端检测出过压时，保护电路立即切断输入端的电压来保护输出端负载电路的安全。
[0058]指示电路用来指示输入电压、多路输出电压输出等电源工作状态。
[0059]电池管理部分是由电路和软件两部分组成，主要功能如下:
[0060]它读取智能电池的充电电压、充电电流和电池状态发送给CPU，以完成对智能电池的充电监控管理。
[0061]将系统设备的供电来源、电池的充电状态、电池的放电状态、电池可维持时间、电池的报警信号等信息发送给系统主机，用户可以在系统主机的终端显示器中读出这些信肩、O
[0062]所述CPU模块、电源模块使用贴片式封装元器件，以尽量减少直插式元器件引脚所产生的“天线效应”，抑制信号的散播；整机内部信号电缆采用屏蔽电缆，保证了信号可靠的传输，同时了减少了电磁泄漏；整机电源采用了滤波技术，防止电磁串扰信号通过电源进入整机。
[0063]所述手持式计算机采用阻尼减震技术；外壳采用镁铝合金壳体，并增加防护镀层；壳体采用一体化设计，具备良好的防水和电磁防护功能。
[0064]所述手持式计算机结构还包括CF接口，如图5所示，通过PCI扩展芯片PCI1510扩展出一个标准的PC CARD I/O模式CF卡接口，CF卡接口板通过80PIN板对板连接器与主板连接，CF卡第38脚为毁钥信号输入脚，当销毁按键按下时，由触发电路提供一个低电平到该引脚，持续时间大于I分钟。
[0065]CF卡第50脚为密钥注入接口，用于对保密模块进行注钥。该引脚直接引到外部航插接口上，方便注钥操作。
[0066]所述手持式计算机结构还包括北斗模块接口，用于扩展北斗模块，其接口定义符合《北斗二号用户设备数据接口要求》(2.1版)。
[0067]手持机北斗模块可插拔:将北斗天线与穿墙器与结构锁死，在CF/北斗扩展板上增加与北斗模块相对应的导轨，北斗模块用FPC软带线从侧面引出数据接口与手持机通?目。
[0068]所述手持式计算机结构还包括显示模块，所述显示模块包括液晶显示屏和触摸屏，液晶显示屏选用LED背光的3.5寸LCD屏，触摸屏采用表贴式四线电阻屏，显示/触摸电路原理如图6所示。
[0069]龙芯IA提供IXD显示接口，直接与显示屏连接，实现手持机的显示功能。显示屏背光驱动采用PWM方式控制，主板提供背光使能信号PWM_EN控制开背光的开关，背光调节信号PWM，提供不同占空比的脉宽调制信号，控制LED驱动电路输出不同恒流电源，控制LED灯的亮度，实现背光的分级调节功能。
[0070]触摸屏驱动电路采用触摸屏信号转换芯片实现，触摸屏控制芯片接收触摸屏的坐标信息，实现触控功能。
[0071]所述手持式计算机结构还包括键盘，由0-9等10个数字键及功能、切换、返回、退格、空格、导航键(上、下、左、右)、回车、*、#、复位、开关机等功能按键组成。
[0072]摄像采集单元采用USB接口 300万像素摄像采集单元GNEH100114，遵循UVC规范，集图像采集、拍摄控制、数据压缩、USB 口传输于一体，高性能数字信号处理芯片实现对原始图像的高比例压缩，可方便地兼容各种图像处理软件。摄像头是被动工作，因此用可控的开关对摄像头的电源进行控制，以降低功耗。
[0073]所述手持式计算机结构还包括以太网，采用GMAC总线扩展，通过RTL8211E网络芯片，实现10M/100M自适应网络接口，并通过GP1接口对网络芯片进行功耗控制。
[0074]所述手持式计算机结构还包括音频采用AC97音频输出经芯片调制、解调、放大后与扬声器相连，同时对外提供耳机/麦克接口。
【权利要求】
1.一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其结构包括CPU、主板，CPU选用龙芯IA处理器，其特征在于:所述主板采用8层板S-S-G-S-S-P-S-S设计，其中S为信号层，G为GND，P为电源层，所有信号线内层走线，减少TOP层和BOTTOM层走线。
2.根据权利要求1所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述手持式计算机结构还包括NAND FLASH闪存，采用2片2GB组成4GB高速SLC NAND FLASH-H-* I I心/T O
3.根据权利要求1所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述手持式计算机结构还包括DDR存储器，采用2片16位256MB DDR2 SDRAM，共512MB大小。
4.根据权利要求1所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述手持式计算机结构还包括SD卡扩展接口。
5.根据权利要求1所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述手持式计算机结构还包括电源模块，所述电源模块包括输入电路、功率分配部分、多路DC变换电路、输出保护电路、指示电路，其中外部输入电压直流+24V，经输入电路，对电网中的纹波及尖峰进行抑制，并提供极性保护电路以避免输入反接时对电路的损失； 功率分配部分主要用于在一定的输入功率条件下优先满足设备的正常工作，再根据富裕量来调节对电池的充电电流的大小，而当设备不工作时可以将输入功率全部用于对电池的充电； 多路DC变换电路是将输入电压或后备的电池电压转换成各种负载所需的电压值，采用非隔离的同步整流电路； 输出保护电路是在控制芯片或功率器件失效时，在任一路的输出端检测出过压时，保护电路立即切断输入端的电压来保护输出端负载电路的安全； 指示电路用来指示输入电压、多路输出电压输出等电源工作状态。
6.根据权利要求5所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述CPU模块、电源模块使用贴片式封装元器件。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述手持式计算机外壳采用镁铝合金壳体，并增加防护镀层，壳体采用一体化设计。
8.根据权利要求7所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述手持式计算机结构还包括CF接口，通过PCI扩展芯片PCI1510扩展出一个标准的PC CARDI/O模式CF卡接口，CF卡接口板通过80PIN板对板连接器与主板连接，CF卡第38脚为毁钥信号输入脚； CF卡第50脚为密钥注入接口，该引脚直接引到外部航插接口上。
9.根据权利要求7所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述手持式计算机结构还包括北斗模块接口，用于扩展北斗模块。
10.根据权利要求7所述的一种基于龙芯IA处理器的手持式计算机，其特征在于:所述手持式计算机结构还包括显示模块，所述显示模块包括液晶显示屏和触摸屏，液晶显示屏选用LED背光的3.5寸LCD屏，触摸屏采用表贴式四线电阻屏。
【文档编号】G06F1/18GK204065944SQ201420510326
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】罗晓艳, 曹瑞兴, 徐立鑫, 井长胜 申请人:山东超越数控电子有限公司