专利名称：电脑主板上的外插i/o扩展装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机技术应用，具体涉及电脑主板上的外插I/O扩展装置。
背景技术：
PC(个人计算机)主板上的I/O接口是计算机功能扩展的重要组成部分，它使PC与外部设备之间进行数据传输成为可能。PC主板上的其中一些I/O接口由特定的I/O芯片引出，而该I/O芯片是通过一些接口比如ISA，LPC(Low Pin Count)等接口与主板的主控制芯片(比如南桥)相连接的。随着USB设备的广泛应用，几乎所有传统I/O接口的设备都有了USB接口的形式，如USB鼠标，键盘，软驱，打印机等，这些设备支持即插即用，极大的方便了客户的使用。USB的使用导致PC主板上的一些传统I/O接口的使用频率越来越低，如串口，并口等。另外，主板的I/O接口是引起EMI(电磁干扰)问题的主要来源。因此，希望对主板上I/O接口做相应的简化设计，以减少电磁干扰，简化PC的设计。
实用新型内容本实用新型的目的是实现小型化的计算机主板和计算机，且用户可以根据需求方便定制其所需要的接口。将部分I/O接口及I/O芯片从主板上移除，而转到外接的I/O卡上。
本实用新型提供一种电脑主板上的外插I/O(输入输出接口)扩展装置，包括主板接插件，与计算机主板对应插槽连接，以将计算机主板信号连接到所述装置，所述主板接插件连接到所述主板的CPU和/或南桥和/或北桥；使能控制装置，以根据所述接插件上的信号，确定所述装置是否处于工作状态；I/O控制装置，根据所述使能控制装置确定的状态，将计算机主板的信号或/和外来的信号以预定的规则变换为输出外部的信号或/和可由计算机主板读取的信号；存储器，用于存储计算机主板的信号或/和外来的信号，以在预定的时刻输出；外部接插件，用于计算机主板的信号通过所述装置输出到外部，或/和将所述外来的信号接入所述装置，通过所述控制装置存入存储器。
可选地，所述主板接插件的信号线包括数据线和时钟信号线，用于在所述装置与主板间进行数据交互。
优选地，所述主板接插件的信号线包括地址线，所述使能控制装置包括判断装置，用于根据所述地址线上的信号，判断是否使能所述装置。
可选地，所述主板接插件的信号线包括控制使能线，所述判断装置包括门控制电路，用于根据所述地址线和所述控制使能线上的信号，判断是否使能所述装置优选地，所述判断装置包括逻辑电路或PGA电路，在所达地址线指定所述装置时，使能所述装置，否则，关闭所述装置。
可选地，所述主板接插件的信号线包括检测信号线，所述装置包括检测装置，用于检测所述装置的状态，输出给计算机主板。
优选地，所述检测装置包括温控检测装置和/或风扇调速检测装置，用于检测所述装置预定点的温度和/或所述装置的风扇。
可选地，所述主板接插件外部接插件包括地线与电源线，用于将计算机主板的电源连接到所述装置，保持所述装置与计算机主板共地。
优选地，所述主板接插件外部接插件包括地线包括模拟地线和数字地线，分别保持所述装置与计算机主板共数字地和模拟地。
可选地，所述外部接插件包括信号线与地线，所述信号线用于将外来的信号接入所述装置或将所述主板的信号通过所述装置输出到外部，所述信号线包括串行信号线与并行信号线。
利用本实用新型，节约了主板空间，减少了元器件密集度高，提高了可靠性降低了主板的生产成本，减少了主板的尺寸，从而使整机的尺寸更趋于小型化；贴近用户的实际需求，使资源得到了合理的配置和利用；减少了主板的EMI问题。
图1示出了本实用新型的实施例的外插I/O扩展装置在PC主板上的插槽的机电原理示意图；
图2示出了本实用新型的又一实施例的外插I/O扩展装置在PC主板上的插槽的机电原理示意图；图3示出了本实用新型的实施例的外插I/O卡的机械结构图；图4、图5和6分别示出了本实用新型实施例的外插的I/O卡做成游戏接口卡，软驱接口卡，串型接口卡的原理图；图7示出了本实用新型的实施例的使能控制装置的原理图。
具体实施方式
本实用新型的实施例中设计了一种主板上的I/O接口扩展方案，使部分I/O接口及I/O芯片从主板上移除，而转到外接的I/O卡上，从而降低了主板的制造成本，也节省了这些接口在主板上的占用空间，降低了主板上元器件的密集度，提高了主板的性能，同时也缓解了EMI问题。对于PC主板及整机制造商来说，无论是从设计到生产制造，乃至到备货，还是对供应商的选择上都增加了灵活变通性。而对于用户来说，则能以合理的价格买到自己真正实用的I/O接口配件，使用户可以根据用户需求，选择特定的接口卡。
本实用新型设计的接口方案把原来集成在主板上的串口，并口以及PS/2型的鼠标、键盘等接口以及I/O芯片从主板上移除。同时把由主控芯片引出来到I/O芯片的接口信号(如LPC接口、ISA接口乃至将来新型的一些接口)以及一些电源及控制信号都连到预先定义好的一个接口插槽见图1。需要扩展的I/O接口及I/O芯片都集成在外插的I/O卡上，该卡通过上述的接口插槽与主板相连。外插的I/O卡上所扩展的I/O接口的类型可以根据不同用户的需求定制，可以是一种或几种类型的接口。当然，如果用户已经有相应的USB设备可用或者是不需要做这样的扩展时，也可以不需要外插的I/O卡。与原先主板上一应俱全地集成所有常用的I/O接口相比较，这样的扩展方案，有利于资源的合理配置及利用。
首先要对接口插槽的PIN脚作定义，并根据外接I/O卡在主板上的位置及接到该卡的信号在主板上的走线方向对PIN脚的排列顺序作优化。同时接口插槽的PIN脚定义兼容了几家主要I/O芯片生产产商(如Winbond、ITE等)的常用I/O芯片的输入信号定义。
接口插槽的PIN脚定义主要包括以下几组信号a.从主控芯片到I/O芯片的接口信号；b.时钟信号；c.逻辑控制信号；d.实现Hardware Monitor(硬件监控)功能的一组信号，包括温控，风扇调速等；e.电源及地信号；f.GPI/O(General Purpose I/O)及保留PIN将该接口插槽放置于主板上与PCI插槽平行的位置，视具体的主板结构，遵循美观、简便的原则而定。而外插的I/O卡就通过上述的接口插槽与主板相连。
根据用户的不同需求，可以灵活地选择I/O芯片的型号来定制个性化的I/O接口，并通过在机箱的后面板开口将I/O接口引出到机箱外部。
外插的I/O卡可以做成标准的系列产品，作为主板或整机的附件。用户在选购主板或整机时根据实际需求配置相应实用的I/O卡，或是待日后有需求时再做相应的配置。
为了便于本领域一般技术人员实施和理解本实用新型，现结合附图通过实施例描绘本实用新型，应该知道，本实用新型并不限于这里描绘的实施例。
图1示出了本实用新型的实施例的外插I/O扩展装置在PC主板上的插槽的机电原理示意图。其中，移除了主板上的通用I/O芯片及所有由该芯片引出的I/O接口，包括串口，并口，软驱接口，PS/2鼠标、键盘接口，Game口等。在接口插槽中，包括原计算机总线中接入原通用I/O芯片的信号线，其中，包括数据线和地址线。在接口插槽中，还有时钟信号线，以保证同步和信号的正确读写；在接口插槽中，还有控制线，包括使能线，这个使能线可以确保该槽上的卡才不会与其它主板上或I/O口上的卡冲突，以防止总线冲突。在接口插槽中，还有电源、地等连线；以给插槽的卡供电和保持与主板共地，在实施例中，地线包括数据地与模拟地。在这个实施例中，接口插槽包括8个数据线和12个地址线，一个时钟线和电源及地线和一个监控线，用于监控卡的性能。这些线连接到包括南桥、北桥和CPU的相关信号线。这个实施例是一个非常简单的接口插槽，可以实现简单的I/O功能。在这个实施例中，出于美观的考虑并兼顾PCB走线方便，将接口插槽放置于主板的左下角，根据具体情况，该接口插槽也可以放置在主板的其他位置。外插的I/O卡就通过该接口插槽与主板相互传递信号，在卡上由I/O芯片引出并口，并通过机箱后面板的挡片开口将其引到机箱外部。
另外，可以在主板上有多个类似的接口插槽。
图2示出了本实用新型的又一实施例的外插I/O扩展装置在PC主板上的插槽的机电原理示意图。其结构与图1相同，但该I/O装置位于PCI插槽上部。
图3示出了本实用新型的实施例的外插I/O卡的机械结构图。该卡作为主板或是整机的一个附件，由用户选配。这样，用户就能以较低的价格，获得自己适用的I/O接口设备。而在传统的主板上由于集成了所有的I/O接口，用户就可能以相对较高的价格买回后却长期闲置一些实际上并不需要的接口，造成资源的浪费。这个卡是与图1的插槽相配的，通常，卡上包括I/O芯片，用于将主板信号变为输出信号。在这个实施例中，这是一个串行输出卡，其外接插槽包括地线和一个串行信号输出线。在需要输出一个信号时，CPU将要输出的数据输出到I/O芯片，利用地址线或/和使能线使总线上不发生冲突，确保正确数据写入I/O芯片，在这个实施例中，I/O芯片是一个专用的含有存储器的芯片，实现将并行信号变为合服要求(如标准或用户定制标准)的串行信号，通过外接插槽输出。实际上，这个卡上可以包括一些逻辑电路或通过PGA实现，使该卡的输出等同于CPU写指定给该卡地址的存储器，然后，仅在地址为指定给该卡的地址时，该卡才可以工作。
虽然实施例中描绘了串行输出卡，应该知道，可以实现各种功能，如并行卡、软驱接口等。
图4、图5和6分别示出了本实用新型实施例的外插的I/O卡做成游戏接口卡，软驱接口卡，串型接口卡的原理图。其中，芯片410、510和610分别为游戏接口芯片，软驱接口芯片，串型接口芯片，这些芯片的数据线与控制线分别根据需要连接到与计算机主板的插槽和与外部的连接接口。实际上，生产商可以生产出各种不同的卡，以方便用户可以根据实际需求自行选配。
图7示出了本实用新型的实施例的使能控制装置的原理图。其中，包括1个二输入与门与一个非们，其两个输入分别连接地址线A15和通过非门连接A14，这样，在A15＝1，A14＝0时，所述接口板就被选择了。虽然描绘了这样的控制装置，本领域技术人员知道，可以有许多类似的控制装置，如可以将该板映射为某地址，可以利用组合电路或FPGA实现这个电路。
虽然通过实施例描绘了本实用新型，本领域普通技术人员知道，本实用新型有许多变形和变化而不脱离本实用新型的精神，因此，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本实用新型的精神。
权利要求1.一种电脑主板上的外插I/O扩展装置，包括主板接插件，与计算机主板对应插槽连接，以将计算机主板信号连接到所述外插I/O扩展装置，所述主板接插件连接到所述主板的CPU和/或南桥和/或北桥；使能控制装置，以根据所述接插件上的信号，确定所述外插I/O扩展装置是否处于工作状态；I/O控制装置，根据所述使能控制装置确定的状态，将计算机主板的信号或/和外来的信号以预定的规则变换为输出外部的信号或/和可由计算机主板读取的信号；存储器，用于存储计算机主板的信号或/和外来的信号，以在预定的时刻输出；外部接插件，用于计算机主板的信号通过所述外插I/O扩展装置输出到外部，或/和将所述外来的信号接入所述外插I/O扩展装置，通过所述控制装置存入存储器。
2.如权利要求1所述的外插I/O扩展装置，其中，所述主板接插件的信号线包括数据线和时钟信号线，用于在所述外插I/O扩展装置与主板间进行数据交互。
3.如权利要求1或2的外插I/O扩展装置，其中，所述主板接插件的信号线包括地址线，所述使能控制装置包括判断装置，用于根据所述地址线上的信号，判断是否使能所述外插I/O扩展装置。
4.如权利要求3的外插I/O扩展装置，其中，所述主板接插件的信号线包括控制使能线，所述判断装置包括门控制电路，用于根据所述地址线和所述控制使能线上的信号，判断是否使能所述外插I/O扩展装置
5.如权利要求3所述的外插I/O扩展装置，其中，所述判断装置包括逻辑电路或PGA电路，在所述地址线指定所述装置时，使能所述外插I/O扩展装置，否则，关闭所述外插I/O扩展装置。
6.如权利要求1或2所述的外插I/O扩展装置，其中，所述主板接插件的信号线包括检测信号线，所述外插I/O扩展装置包括检测装置，用于检测所述外插I/O扩展装置的状态，输出给计算机主板。
7.如权利要求6所述的外插I/O扩展装置，其中，所述检测装置包括温控检测装置和/或风扇调速检测装置，用于检测所述外插I/O扩展装置预定点的温度和/或所述外插I/O扩展装置的风扇。
8.如权利要求1或2所述的外插I/O扩展装置，其中，所述主板接插件外部接插件包括地线与电源线，用于将计算机主板的电源连接到所述外插I/O扩展装置，保持所述外插I/O扩展装置与计算机主板共地。
9.如权利要求8所述的外插I/O扩展装置，其中，所述主板接插件外部接插件包括地线包括模拟地线和数字地线，分别保持所述外插I/O扩展装置与计算机主板共数字地和模拟地。
10.如权利要求1或2所述的外插I/O扩展装置，其中，所述外部接插件包括信号线与地线，所述信号线用于将外来的信号接入所述外插I/O扩展装置或将所述主板的信号通过所述外插I/O扩展装置输出到外部，所述信号线包括串行信号线与并行信号线。
专利摘要本发明提供了一种电脑主板上的外插I/O(输入输出接口)扩展装置，包括主板接插件；使能控制装置，以根据所述接插件上的信号，确定所述装置是否处于工作状态；I/O控制装置，根据所述使能控制装置确定的状态，将计算机主板的信号或/和外来的信号以预定的规则变换为输出外部的信号或/和可由计算机主板读取的信号；存储器，用于存储信号，以在预定的时刻输出；外部接插件，用于将计算机主板的信号输出到外部，或/和将所述外来的信号接入所述装置。利用本发明，节约了主板空间，减少了元器件密集度高，提高了可靠性降低了主板的生产成本。
文档编号G06F3/00GK2720510SQ200320100509
公开日2005年8月24日 申请日期2003年10月14日 优先权日2003年10月14日
发明者朱冲, 周浩强 申请人:联想(北京)有限公司