专利名称：一种易于扩展的嵌入式网络终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种嵌入式网络终端，特别涉及一种包括底板模块和扩展板模块、易于扩展的嵌入式网络终端，属于计算机技术领域。
背景技术：
嵌入式系统是一种以应用为中心的专用计算机系统。一般而言，它由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、控制与应用软件和开发调试平台五大部分组成。其中嵌入式微处理器和外围硬件设备属于硬件范畴，而嵌入式操作系统、控制与应用软件和开发调试平台则属于软件范畴。与普通计算机不同，嵌入式系统的软硬件的“通用性”并不强，其软件系统和硬件平台都具有按需定制的特点，即其软件系统和硬件平台都支持软件裁减和硬件裁减，以适应不同应用环境对其体积、功能、可靠性、成本等的特殊要求。因此，在嵌入式系统中，软件系统和硬件平台的配置应该尽可能协调一致，以使嵌入式系统实现最佳的性能价格比，满足用户多方面的需要。
目前，市场上出售的通用硬件平台往往具有外部功能较多、结构较为复杂等特点，而其中的很多功能是实际中并不需要的。这样就造成功能上的浪费，并且使整个开发系统的硬件成本居高不下，不符合经济的原则。在另一方面，该通用硬件平台虽然具有一定的扩展性，但在实践中却往往不够用，不能充分满足用户的需求。因此，有必要开发一种扩展性强的嵌入式硬件平台。
发明内容
基于上述原因，本实用新型的目的在于提供一种易于扩展的新型嵌入式网络终端。该嵌入式网络终端包括能实现嵌入式系统基本功能的最小系统，并留有针对特殊应用的扩展单元。
为实现上述的发明目的，本实用新型采用下述的技术方案一种嵌入式网络终端，其特征在于所述嵌入式网络终端包括底板模块和扩展板模块，所述底板模块和扩展板模块通过总线进行连接；
所述底板模块为最小系统，包括CPU、存储单元、电源以及驱动电路；所述扩展板模块安装有功能扩展单元。
所述功能扩展单元为以太网接口单元。
所述以太网接口单元采用RTL8019AS芯片。
所述CPU为S3C2410X微处理器。
所述存储单元包括SDRAM芯片HY57V641620和FLASH芯片HY29LV160。
所述底板模块还与用于程序映像烧写的JTAG组件进行连接。
所述底板模块与所述扩展板模块之间具有电平转换电路。
所述电平转换电路采用电平转换芯片74LVCC4245。
本实用新型所述的嵌入式网络终端在最小系统的基础上，通过扩展单元进行功能扩展，从而极大地提高了硬件设备的可扩展性。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
图1为CPU的总线与时钟及模拟输入通道部分A、电源及中断输入部分C的电路原理图。
图2为CPU的外部扩展功能部分B的电路原理图。
图3为用于程序映像烧写的JTAG组件的电路原理图。
图4为电源部分的电路原理图。
图5为作为存储单元的SDRAM的电路原理图。
图6为作为存储单元的FLASH的电路原理图。
图7为总线扩展部分的电路原理图。
图8为实现电平转换的缓冲电路的电路原理图。
图9为作为功能扩展单元的以太网接口单元的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型采用为定制各种专用设备提供一个最基本的硬件平台的设计思路，即在该嵌入式网络终端中仅仅只包括作为最小系统的底板模块和实现功能扩展的扩展板模块。该扩展板模块可以安装针对特殊应用的功能扩展单元，以实现对特定功能的扩展。这样，如果需要完成某种功能，只需把具有这种特殊功能的扩展板与作为最小系统的底板相应的接口单元通过数据总线和地址总线相连接即可，十分方便。通过这种设计，可以使本嵌入式网络终端的尺寸降低到不超过80毫米×80毫米，从而适合在对体积要求较为严格的智能设备中使用。
下面，以扩展板模块为通信模块，功能扩展单元为以太网接口单元为例对本实用新型进行说明。
在本实用新型中，作为最小系统的底板模块包括CPU、存储单元、电源以及驱动电路等组件。图1至图6即为该底板模块的电路原理图，其中图1为CPU的总线与时钟及模拟输入通道部分A、电源及中断输入部分C的电路原理图。图2为CPU的外部扩展功能部分B的电路原理图。图3为用于程序映像烧写的JTAG组件的电路原理图。图4为电源部分的电路原理图。图5为作为存储单元的SDRAM的电路原理图。图6为作为存储单元的FLASH的电路原理图。
在本嵌入式网络终端中，使用的CPU是S3C2410X微处理器、SDRAM芯片为HY57V641620、FLASH芯片为HY29LV160。由于本实用新型中采用的S3C2410X微处理器是基于SoC结构的芯片，其上集成了很多附加功能，这些附加功能对某些用户可能需要，而对另外一些用户可能不需要。因此将这些附加功能的管脚通过扩展单元引出就可以定制用户需要的各种系统，从而极大地提高了本网络终端的可扩展性。
如图1和图2所示，微处理器S3C2410X通过数据总线、地址总线及控制总线与外围电路连接。微处理器S3C2410X引出的地址总线一共是27根，地址线的AD0以及AD16到AD26是复用I/O端口的GPA0到GPA11，数据流向为输出方向，与地址总线相连接。数据总线为32根。8个模拟通道输入与模拟信号量相连接。BANK0的数据总线的宽度可以设置为16位或32位。由于BANK0是作为启动ROM的BANK，所以在重启动时读取ROM的位数是由OM0和OM1决定的。DMA操作由nXDACK0、nXDACK1、nXDREQ0、nXDREQ1、nXBREQ、nXBACK控制，这些引脚与GPB5至GPB10复用。nGCS0至nGCS5是作为内存区段的选择控制，其中nGCS1至nGCS5与GPA12至GPA16复用。另外nOE、nWE以及nWAIT也作为总线的控制端。其中模式控制端OM2及OM3需接地。XTOp11和XTIp11作为系统的时钟源，接12MHz的晶体振荡器，XTOrtc和XTIrtc作为RTC时钟，接32.768KHz的晶体振荡器，其中OM2及OM3接地。关于该微处理器的进一步说明，可以参考其用户手册《S3C2410X 32-Bit RISC Microprocessor USER′SMANUAL》(可在http//www.samsungsemi.com处下载)，此处不再赘述。图3所示的是JTAG组件，图4所示的是底板模块的电源部分，它们都是很常规的电路。图5和图6分别显示了作为存储单元的SDRAM和FLASH。在嵌入式设备中，SDRAM的作用与普通PC机中的作用基本相同，都是进行数据的存储单元，而FLASH则相当于PC机中的硬盘，操作系统、控制与应用软件等就存储其中。
本实施例中的扩展板模块如图7至图9所示，它是用于实现通信功能的模块。其中图7为总线扩展部分的电路原理图，图8为用于实现底板与扩展板之间电平转换的缓冲电路的电路原理图，图9为作为功能扩展单元的以太网接口单元的电路原理图。
图7所示分别为外围总线插槽U100A，地址与数据总线插槽U100B和LCD总线插槽U100C，它们与上述各电路组件的连接在图中表现得很清楚，在此不赘述。图8显示的是用于实现电平转换的缓冲电路的电路原理图，其中使用了三块实现3.3V与5V之间电平转换的芯片74LVCC4245，用以解决采用3.3V电压的底板与采用5V电压的扩展板之间的电平转换。图9中主要显示的是以太网接口芯片RTL8019AS的连接关系，关于该芯片的功能将在下文中予以详细的说明。
下面介绍本扩展板模块实现以太网数据通信的基本过程。该数据通信包括数据接收和数据发送两部分，分别加以说明。
数据接收过程从扩展板的RJ45插槽(即CN700)开始，它的作用是接收外来的电信号或输送电信号给外面的设备。它首先经过网络变压器(即U705，起到隔离作用)，将信号的电压经过转换后送给以太网接口芯片RTL8019AS。RTL8019AS将接收到的电信号还原成数据，按指定格式存放在芯片RAM中，此芯片的作用是完成数据包和电信号的相互转换。以太网协议由芯片硬件自动完成，它对程序员透明。以太网芯片将数据包放在芯片的RAM以后，发出中断给处理器S3C2410X通知已经有数据包到达。处理器S3C2410X与RTL8019AS通过电平转换芯片74LVCC4245将处理器引出的数据线、地址线与RTL8019AS相连，主要起到总线匹配与缓冲的作用。处理器S3C2410X通过地址线找到RTL8019AS输入缓冲区相应的地址单元，然后通过数据线将数据取走，放到HY57V641620SDRAM内存单元的一段缓冲区中，最终通过网络协议栈对数据加以处理交给程序使用。
数据发送的过程与之相反，是把内存缓冲区的一段单元的数据经过地址总线的寻址，找到RTL8019AS相应RAM的地址单元，然后通过数据总线把需要发送的数据传送到RTL8019AS芯片的RAM中，这中间同样需要74LVCC4245的总线匹配和缓冲。经过RTL8019AS网络芯片进行数据与电信号的转换，然后把此电信号发送到网络变压器，经过电压转换后给RJ45插槽，最后将信号发送出去。
以上对本实用新型所述的易于扩展的嵌入式网络终端进行了详细的说明。对于本技术领域的一般技术人员来说，在不背离本实用新型所述方法的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种嵌入式网络终端，其特征在于所述嵌入式网络终端包括底板模块和扩展板模块，所述底板模块和扩展板模块通过总线进行连接；所述底板模块为最小系统，包括CPU、存储单元、电源以及驱动电路；所述扩展板模块安装有功能扩展单元。
2.如权利要求1所述的嵌入式网络终端，其特征在于所述功能扩展单元为以太网接口单元。
3.如权利要求2所述的嵌入式网络终端，其特征在于所述以太网接口单元采用RTL8019AS芯片。
4.如权利要求1所述的嵌入式网络终端，其特征在于所述CPU为S3C2410X微处理器。
5.如权利要求1所述的嵌入式网络终端，其特征在于所述存储单元包括SDRAM芯片HY57V641620和FLASH芯片HY29LV160。
6.如权利要求1所述的嵌入式网络终端，其特征在于所述底板模块还与用于程序映像烧写的JTAG组件进行连接。
7.如权利要求1所述的嵌入式网络终端，其特征在于所述底板模块与所述扩展板模块之间具有电平转换电路。
8.如权利要求7所述的嵌入式网络终端，其特征在于所述电平转换电路采用电平转换芯片74LVCC4245。
专利摘要本实用新型公开了一种易于扩展的嵌入式网络终端，它包括底板模块和扩展板模块，所述底板模块和扩展板模块通过总线进行连接；所述底板模块为最小系统，包括CPU、存储单元、电源以及驱动电路；所述扩展板模块安装有功能扩展单元。所述功能扩展单元为以太网接口单元。本嵌入式网络终端在最小系统的基础上，并通过扩展单元进行功能扩展，从而极大地提高了硬件设备的可扩展性。
文档编号H04L29/12GK2774029SQ20052000009
公开日2006年4月19日 申请日期2005年1月6日 优先权日2005年1月6日
发明者任旭龙, 张文君 申请人:中国科学院软件研究所