嵌入式计算机载板的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型实施例涉及计算机技术，尤其涉及一种嵌入式计算机载板。
【背景技术】
[0002]COM-Express是计算机行业协会(PCI Industrial Computer ManufacturersGroup，简称PICMG)标准化组织于近年推出的嵌入式工业计算机模块化标准，适合在标准的单板计算机因结构或缺乏扩展性时使用，目的是缩短计算机的开发周期，加大灵活性并统一标准。
[0003]现有的COM-Express标准是一个以高速计算机接口为主的标准，该接口允许使用USB2.0以及PCIE xpress应用程序，串行ATA，千兆网口等。所有的电子信号都通过AB和⑶两个220针的连接器与接口连接。然而，目前基于COM-Express标准的模块计算机板卡面积有限，电源域复杂，电源的性能不稳定，影响模块计算机的可靠运行。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型实施例提供一种嵌入式计算机载板，使得模块计算机可以可靠运行。
[0005]本实用新型提供一种嵌入式计算机载板，包括:处理器，与所述处理器通过HT总线连接的北桥芯片，与所述北桥芯片通过A-Link总线连接的南桥芯片，以及电源模块，所述处理器通过内存总线连接内存模块，所述电源模块包括第一电源单元、第二电源单元以及第三电源单元;其中，
[0006]所述第一电源单元包括第一开关电源稳压器、与所述第一开关电源稳压器电连接的第一低压差线性稳压器，所述第一开关电源稳压器还分别与所述处理器和内存模块电连接，所述第一低压差线性稳压器与所述内存模块电连接，所述第一开关电源稳压器用于将输入的第一电压转换为第二电压输出至所述处理器、所述内存模块以及所述第一低压差线性稳压器，所述第一低压差线性稳压器用于将所述第二电压转换为第三电压输出至所述内存模块；
[0007]所述第二电源单元包括第二开关电源稳压器，所述第二开关电源稳压器分别与所述处理器和所述北桥芯片电连接，所述第二开关电源稳压器用于将输入的所述第一电压转换为第四电压输出至所述处理器与所述北桥芯片；
[0008]所述第三电源单元包括第三开关电源稳压器、与所述第三开关电源稳压器电连接的第二低压差线性稳压器，所述第三开关电源稳压器通过第一支路分别与所述处理器、所述北桥芯片和所述南桥芯片电连接，所述第三开关电源稳压器通过第二支路分别与所述第二低压差线性稳压器、所述处理器、所述北桥芯片和所述南桥芯片电连接，所述第二低压差线性稳压器与所述处理器电连接，所述第三开关电源稳压器中集成有双路金氧半场效晶体管M0SFET，所述第三开关电源稳压器用于将输入的所述第一电压转换为第五电压和第六电压，所述第五电压通过第一支路输出至所述处理器、所述北桥芯片和所述南桥芯片;所述第六电压通过第二支路输出至所述处理器、所述北桥芯片和所述南桥芯片以及所述第二低压差线性稳压器，所述第二低压差线性稳压器用于将所述第六电压转化为第七电压输出至所述处理器。
[0009]可选地，所述电源模块还包括:第四电源单元，所述第四电源单元包括第三低压差线性稳压器、与所述第三低压差线性稳压器电连接的第四低压差线性稳压器，所述第三低压差线性稳压器还与所述南桥芯片电连接，所述第四低压差线性稳压器还与所述南桥芯片电连接，所述第三低压差线性稳压器用于将输入的第八电压转换为第九电压输入至所述南桥芯片和所述第四低压差线性稳压器，所述第四低压差线性稳压器用于将输入的第九电压转化为第十电压输入至所述南桥芯片。
[0010]可选地，所述第一开关电源稳压器的尺寸为2.6毫米X1.8毫米，所述第二开关电源稳压器的尺寸为2.6毫米X 1.8毫米，所述第三开关电源稳压器的尺寸为4毫米X 5毫米。
[0011]可选地，所述第一电压为12V，所述第二电压为1.8V，所述第三电压为0.9V，所述第四电压为1.1V，所述第五电压为1.2V，所述第六电压为3.3V，所述第七电压为2.5V，所述第八电压为5VSB，所述第九电压为3.3VSB，所述第十电压为1.2VSB。
[0012]可选地，所述处理器为龙芯3A处理器，所述北桥芯片为AMD780E，所述南桥芯片为SB710Eo
[0013]可选地，所述处理器还通过LPC总线连接B1S芯片;所述处理器中集成有内存控制器，所述内存控制器通过内存总线接口连接内存模块。
[0014]可选地，所述内存控制器为两个，各所述内存控制器分别连接一个小型双列直插式内存模块。
[0015]可选地，所述北桥芯片支持VGA接口、LVDS接口、PC1-E以及显存，所述南桥芯片支持USB接口、PC1、SATA接口、PATA接口以及HD音频接口。
[0016]可选地，所述北桥芯片支持6个PC1-E X I，一个PC1-E X 16，其中一个PC1-E X I连接以太网控制器。
[0017]可选地，所述南桥芯片支持8个USB接口，支持4个SATA接口。
[0018]本实用新型通过处理器，与处理器通过HT总线连接的北桥芯片，与北桥芯片通过A-L ink总线连接的南桥芯片，以及电源模块，处理器通过内存总线连接内存模块，电源模块包括第一电源单元、第二电源单元以及第三电源单元，第一电源单元包括第一开关电源稳压器、与第一开关电源稳压器电连接的第一低压差线性稳压器，第二电源单元包括第二开关电源稳压器，第三电源单元包括第三开关电源稳压器、与第三开关电源稳压器电连接的第二低压差线性稳压器，本实施例对于大电流需求的电源域选用转换效率高、发热量低的集成度较高的第一开关电源稳压器、第二开关电源稳压器以及第三开关电源稳压器，通过第一开关电源稳压器与处理器和内存模块电连接，可以向处理器和内存模块提供正常工作所需电压，通过第二开关电源稳压器与处理器和北桥芯片电连接，可以向处理器和北桥芯片的核电压;第三开关电源稳压器通过第一支路分别与处理器、北桥芯片和南桥芯片电连接，可以向处理器、北桥芯片、南桥芯片以及处理器提供核电压，第三开关电源稳压器通过第二支路分别与第二低压差线性稳压器、处理器、北桥芯片和南桥芯片电连接，可以向处理器、北桥芯片以及南桥芯片上的各接口提供电压，从而实现了根据处理器、内存模块、南桥芯片以及北桥芯片的实际需要，有针对性的实现载板上多路电源转换的需求，提高了计算机系统的可靠性，对于小电流需求的电源域选用占用面积较小的第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器，第一低压差线性稳压器与内存模块电连接，可以向内存模块提供参考输入电压，第二低压差线性稳压器与处理器电连接，可以向处理器的时钟系统等提供电压，不仅满足了内存模块和处理器的需求，保证其运行的可靠性，还可以节省电路板的面积。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本实用新型嵌入式计算机载板的实施例一的整体结构示意图；
[0021]图2为本实用新型嵌入式计算机载板的实施例二的电源模块的结构示意图；
[0022]图3为本实用新型嵌入式计算机载板的实施例三的电源模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]图1为本实用新型嵌入式计算机载板的实施例一的整体结构示意图。结合图1，对本实用新型的计算机载板进行详细说明。
[0025]如图1所示，本实施例提供的嵌入式计算机载板包括:处理器10与处理器10通过超线程传输(HyperTransport，简称HT)总线连接的北桥芯片，与北桥芯片通过A-Link总线连接的南桥芯片，以及电源模块。
[0026]可选地，在本实施例中，处理器10为龙芯3A处理器，北桥芯片20为AMD780E，南桥芯片30为SB710E。下面针对处理器10和北桥芯片20以及南桥芯片30进行详细说明。
[0027]对于处理器10，处理器10通过低引脚数(Low Pin Count，简称LPC)总线连接基本输入输出系统(Basic Input Output System，简称B1S芯片)，该B1S芯片102可以采用8Mbit的Flash芯片SST49LF008A;该处理器中还集成有内存控制器(未示出)，内存控制器可以通过内存总线连接内存模块。可选地，内存控制器为两个，各内存控制器分别连接一个小型双列直插式内存模块(Small Outline Dual In-line Memory Module，简称S0DIMM)，该内存模块为第二代双倍数据率同步动态随机存取存储器(Double-Data-Rate TwoSynchronous Dynamic and Access Memory，简称DDR2)。如图1所不的DDR2 SODIMM 101A以及DDR2 SODIMM 101B。内存容量具体可根据用户需要自行配置。
[0028]对于北桥芯片20，北桥芯片20集成两路独立的显示控制器，北桥芯片20支持I路视频图形阵列(Video Graphics Array，简称VGA)接口206和I路24bit Dual-Link的低电压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling，简称LVDS)接口 205。北桥芯片20还支持PCIE接口，可选地，北桥芯片20支持6个PC1-E X I，一个PC1-E X 16 204，其中一个PC1-E X I201连接以太网控制器202，其它5个PC1-EX I 203可以直接与连接器相连。该PC1-EX 16接口可以支持外扩显卡或者配置为通用PC1-E接口，北桥芯片还支持显存207。
[0029]对于南桥芯片30，南桥芯片30支持USB接口 301、PCI304、串行高级技术附件(Serial Advanced Technology Attachment，简称SATA)接口 302、并行高级技术附件(Paral Ie Advanced Technology Attachment，简称PATA)接口 305 以及高清(HighDefinit1n，简称HD)音频接口 303。可选地，南桥芯片30支持8个USB接口，支持4个SATA接
□ O
[°03°]本领域技术人员可以理解，上述的所有接口均直接连接至嵌入式计算机载板的连接器的AB⑶接口，AB接口(220针)和⑶接口(220针)，对于具体的连接方式，本实施例此处不做特别限制。
[0031]本实施例示意性的示出了处理器、南桥芯片、北桥芯片的实现方式，处理器、南桥芯片和北桥芯片所支持的接口，上述实施例仅为一种示例，具体还可以有其它实现方式，本实施例在此不再赘述。
[0032]在具体实现过程中，基于龙芯3A的模块计算机电源域复杂，板卡面积有限，电源设计是整个嵌入式计算机载板的关键，电源设计质量直接影响系统的可靠运行，实践经验表明，在工业控制计算机因外部干扰引起的故障中，大多数都是因为电源的原因导致的。因此，在本实施例中，对嵌入式计算机载板进行改进，一方面节省板卡面积，另一方面提高电源的稳定性，使得模块计算机可以可靠运行。
[0033]具体地，以龙芯3A处理器为例，输入电源为+12V、+5VSB及3.3VRTC，支持ATX电源开关机。载板上的电源域包括:S5域和SO域，除输入电源外，载板上仍需自行转换产生S5域的电源2种，SO域的电源6种。下面结合图2和图3对本实用新型的电源域进行详细说明。
[0034]图2为本实用新型嵌入式计算机载板的实施例二的电源模块的结构示意图，在实现SO域的电源时，电源模块包括第一电源单元、第二电源单元以及第三电源单元。下面采用具体的实施例，对各电源单元进行详细说明。
[0035]如图2所示，第一电源单元包括第一开关电源稳压器41、与第一开关电源稳压器41电连接的第一低压差线性稳压器42，第一开关电源稳压器41还分别与处理器10和内存模块101电连接，第一开关电源稳压器41用于将输入的第一电压转换为第二电压输出至处理器10和内存模块101以及第一低压差线性稳压器42，第一低压差线性稳压器42用于将第二电压转换为第三电压输出至内存模块101。
[0036]具体地，第一开关电源稳压器41可以采用开关电源稳压器ISL8105实现，该第一开关电源稳压器41的尺寸为2.6毫米X 1.8毫米。第一低压差线性稳压器42可以采用低压差线性稳压器ISL80103实现。该第一开关电源稳压器41用于将输入的第一电压12V转换为第二电压1.8V输出至处理器10和内存模块101以及第一低压差线性稳压器42。第一低压差线性稳压器42用于将第二电压1.8V转换为第三电压0.9V输出至内存模块101。其中，1.8V电压为处理器中的内存控制器和内存模块正常工作所需的工作电压，对应需要电流5A左右，0.9V电压为内存模块的参考输入电压(VTT)，对应需要较小的电流。
[0037]如图2所示，第二电源单元包括第二开关电源稳压器51，第二开关电源稳压器51分别与处理器10和北桥芯片20电连接，第二开关电源稳压器51用于将输入的第一电压转换为第四电压输出至处理器10与北桥芯片20。
[0038]具体地，第二开关电源稳压器51可以采用开关电源稳压器ISL8105实现，该第二开关电源稳压器51的尺寸为2.6毫米X 1.8毫米。该第二开关电源稳压器51用于将输入的第一电压12V转换为第四电压1.1V输出至处理器10与北桥芯片20。其中，1.1V电压为处理器和北桥芯片的核电压。
[0039]如图2所示，第三电源单元包括第三开关电源稳压器61、与第三开关电源稳压器61电连接的第二低压差线性稳压器62，第三开关电源稳压器61通过第一支路分别与处理器10、北桥芯片20和南桥芯片30电连接，第三开关电源稳压器61通过第二支路分别与第二低压差线性稳压器62、处理器10、北桥芯片20和南桥芯片30电连接，第二低压差线性稳压器62与处理器10电连接，第三开关电源稳压器61中集成有双路金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect TransistorJI^lMOSFET)，第三开关电源稳压器61用于将输入的第一电压转换为第五电压和第六电压，第五电压通过第一支路输出至处理器
10、北桥芯片20和南桥芯片30;第六电压通过第二支路输出至处理器10、北桥芯片20和南桥芯片30以及第二低压差线性稳压器62，第二低压差线性稳压器62用于将第六电压转化为第七电压输出至处理器10。
[0040]具体地，第三开关电源稳压器61可以采用开关电源稳压器LTC3633EUFD#PBF实现，且在该第三开关电源稳压器61内集成了双路MOSFET管，使得第三开关电源稳压器可以输出第一支路电压1.2V和第二支路电压3.3V。该第三开关电源稳压器61的尺寸为4毫米X 5毫米。第二低压差线性稳压器62可以采用低压差线性稳压器ISL80103实现。第三开关电源稳压器61用于将输入的第一电压12V转换为第五电压1.2V和第六电压3.3V，第五电压1.2V通过第一支路输出至处理器10、北桥芯片20和南桥芯片30;第六电压3.3V通过第二支路输出至处理器10、北桥芯片20和南桥芯片30以及第二低压差线性稳压器62，第二低压差线性稳压器62用于将第六电压3.3V转化为第七电压2.2V输出至处理器10。其中，1.2V电压为处理器10、北桥芯片20以及南桥芯片30的核电压，对应需要电流2A左右。3.3V电压为处理器10、北桥芯片20、南桥芯片30上的各接口所需电压，对应需要电流约2A2.5V电压为处理器10的时钟系统所需电压，对应需要电流约100mA。
[0041]本实施例的电源芯片在选型方面，对于大电流需求的电源域选用转换效率高、发热量低的集成度较高的开关电源稳压器，从而实现了根据处理器、内存模块、南桥芯片以及北桥芯片的实际需要，有针对性的实现载板上多路电源转换的需求，提高计算机系统的可靠性，对于小电流需求的电源域选用低压差线性稳压器(low dropout regulator，简称LD0)，由于LDO—般体积较小，且可以实现低电流，因此选择LDO可以节省电路板的面积。
[0042]图3为本实用新型嵌入式计算机载板的实施例三的电源模块的结构示意图，为了实现S5域电源，本实施例在图2实施例的基础上，电源模块还包括第四电源单元。
[0043]具体地，第四电源单元包括第三低压差线性稳压器71、与第三低压差线性稳压器71电连接的第四低压差线性稳压器73，第三低压差线性稳压器71还与南桥芯片30电连接，第四低压差线性稳压器73还与南桥芯片30电连接。
[0044]S5域电源主要使南桥芯片30进行电源管理，南桥芯片30在进行电源管理时，所需电压为3.3VSB和1.2VSB。因此，第三低压差线性稳压器71用于将输入的第八电压5VSB转换为第九电压3.3VSB输入至南桥芯片30和第四低压差线性稳压器73，第四低压差线性稳压器73用于将输入的第九电压3.3VSB转化为第十电压1.2VSB输入至南桥芯片30。其中，第三低压差线性稳压器71和第四低压差线性稳压器73均可采用低压差线性稳压器ISL80103实现。
[0045]综上，本实施例通过对于大电流需求的电源域选用转换效率高、发热量低的集成度较高的开关电源稳压器;实现载板上多路电源转换的需求，提高了计算机系统的可靠性，对于小电流需求的电源域选用低压差线性稳压器，以节省电路板的面积。
[0046]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种嵌入式计算机载板，其特征在于，包括:处理器，与所述处理器通过HT总线连接的北桥芯片，与所述北桥芯片通过A-Link总线连接的南桥芯片，以及电源模块，所述处理器通过内存总线连接内存模块，所述电源模块包括第一电源单元、第二电源单元以及第三电源单元;其中， 所述第一电源单元包括第一开关电源稳压器、与所述第一开关电源稳压器电连接的第一低压差线性稳压器，所述第一开关电源稳压器还分别与所述处理器和内存模块电连接，所述第一低压差线性稳压器与所述内存模块电连接，所述第一开关电源稳压器用于将输入的第一电压转换为第二电压输出至所述处理器、所述内存模块以及所述第一低压差线性稳压器，所述第一低压差线性稳压器用于将所述第二电压转换为第三电压输出至所述内存模块； 所述第二电源单元包括第二开关电源稳压器，所述第二开关电源稳压器分别与所述处理器和所述北桥芯片电连接，所述第二开关电源稳压器用于将输入的所述第一电压转换为第四电压输出至所述处理器与所述北桥芯片； 所述第三电源单元包括第三开关电源稳压器、与所述第三开关电源稳压器电连接的第二低压差线性稳压器，所述第三开关电源稳压器通过第一支路分别与所述处理器、所述北桥芯片和所述南桥芯片电连接，所述第三开关电源稳压器通过第二支路分别与所述第二低压差线性稳压器、所述处理器、所述北桥芯片和所述南桥芯片电连接，所述第二低压差线性稳压器与所述处理器电连接，所述第三开关电源稳压器中集成有双路金氧半场效晶体管MOSFET，所述第三开关电源稳压器用于将输入的所述第一电压转换为第五电压和第六电压，所述第五电压通过第一支路输出至所述处理器、所述北桥芯片和所述南桥芯片;所述第六电压通过第二支路输出至所述处理器、所述北桥芯片和所述南桥芯片以及所述第二低压差线性稳压器，所述第二低压差线性稳压器用于将所述第六电压转化为第七电压输出至所述处理器。2.根据权利要求1所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述电源模块还包括:第四电源单元，所述第四电源单元包括第三低压差线性稳压器、与所述第三低压差线性稳压器电连接的第四低压差线性稳压器，所述第三低压差线性稳压器还与所述南桥芯片电连接，所述第四低压差线性稳压器还与所述南桥芯片电连接，所述第三低压差线性稳压器用于将输入的第八电压转换为第九电压输入至所述南桥芯片和所述第四低压差线性稳压器，所述第四低压差线性稳压器用于将输入的第九电压转化为第十电压输入至所述南桥芯片。3.根据权利要求1所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述第一开关电源稳压器的尺寸为2.6毫米X 1.8毫米，所述第二开关电源稳压器的尺寸为2.6毫米X 1.8毫米，所述第三开关电源稳压器的尺寸为4毫米X 5毫米。4.根据权利要求2所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述第一电压为12V，所述第二电压为1.8V，所述第三电压为0.9V，所述第四电压为1.1V，所述第五电压为1.2V，所述第六电压为3.3V，所述第七电压为2.5V，所述第八电压为5VSB，所述第九电压为3.3VSB，所述第十电压为1.2VSB。5.根据权利要求1所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述处理器为龙芯3A处理器，所述北桥芯片为AMD780E，所述南桥芯片为SB710E。6.根据权利要求1所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述处理器还通过LPC总线连接B1S芯片;所述处理器中集成有内存控制器，所述内存控制器通过内存总线接口连接内存模块。7.根据权利要求1所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述内存控制器为两个，各所述内存控制器分别连接一个小型双列直插式内存模块。8.根据权利要求1至7任一项所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述北桥芯片支持VGA接口、LVDS接口、PC1-E以及显存，所述南桥芯片支持USB接口、PC1、SATA接口、PATA接口以及HD音频接口。9.根据权利要求8所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述北桥芯片支持6个PC1-EXI，一个PC1-EX 16，其中一个PC1-EX I连接以太网控制器。10.根据权利要求8所述的嵌入式计算机载板，其特征在于，所述南桥芯片支持8个USB接口，支持4个SATA接口。
【专利摘要】本实用新型提供一种嵌入式计算机载板。该嵌入式计算机载板，包括：处理器，与处理器通过HT总线连接的北桥芯片，与北桥芯片通过A?Link总线连接的南桥芯片，以及电源模块，处理器通过内存总线连接内存模块，电源模块包括第一电源单元、第二电源单元以及第三电源单元；第一电源单元包括第一开关电源稳压器、与第一开关电源稳压器电连接的第一低压差线性稳压器，第二电源单元包括第二开关电源稳压器，第三电源单元包括第三开关电源稳压器、与第三开关电源稳压器电连接的第二低压差线性稳压器。本实施例提供的嵌入式计算机载板，能够为模块计算机提供稳定的电源，使得模块计算机可以可靠运行。
【IPC分类】G06F1/16, G06F13/38
【公开号】CN205384546
【申请号】CN201620140638
【发明人】褚越杰, 简方军, 徐伟华
【申请人】龙芯中科技术有限公司
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年2月24日