专利名称：模块化多串口无风扇特种计算机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种嵌入式特种计算机，尤其涉及一种模块化多串口无风 扇特种计算机。
背景技术：
嵌入式特种计算机，如ETX及ETXExpress、 COMExpress等，在许多领 域具有举足轻重的地位。
应用于电力、铁路调度等领域的特种计算机对串口和网络的需求都比较 多，串口需求一般为8到16个甚至更多，在网络连通方面要求也较高，网络需 求一般为3到4个。目前，上述行业应用的特种计算机一般通过单板布局和布线 来实现各种功能。面对16个甚至更多的串口，单板很难实现直接外扩，目前实 现方式是在主板内布下所有的串口电路模块，并在主板内采用插针或者简牛的 连接方式，使用DB9的连接线分别将串口引出到机箱外部。电力行业的特种计 算机对主板的可扩展性也作了要求，PC104和PC104PLUS等扩展接口在主板上 也必不可少，再加上传统的VGA显示接口、 USB接口、 PS/2接口、 IDE接口、 CF卡扩展等等，整个主板布局就变得密密麻麻了。
增加PCB板的面积或者增加PCB板的层数来满足电力、铁路调度等领域需 求，不仅增加了开发成本和生产成本，还会给PCB的整体质量带来比较多的问 题。如元器件的布局受限，为了能把更多的元器件摆到主板上，又考虑到信号
的走线，就不得不牺牲主板的光洁度和美观性。随着PCB板层的增加，势必增
加了布线的难度，特别是高速信号的走线的难度随之加大， 一旦走线不慎，就
会直接影响到计算机的性能；此外，主板有限面积已经很难完全满足客户对主 板功能日益增多的需求；所有的元器件布局在单一的主板上，元器件和走线密 度不断增加，主板升级换代不方便，如客户需要在主板内增加某个功能或者更 换某种功能的连接方式，那么整个主板PCB都要重新制作，成本太高，开发周 期过长。再者，工控行业的特种计算机与商用计算机相比最大的特点就是款多 量小。可以说一个客户就是一个单独的需求，每面对一个新的客户就要面临一 次主板或者机箱的调整升级，单板结构的设计使得每一次改版就意味着整块主 板的全新设计，既增加了设计者的工作量，又浪费了企业的资源，从根本上也 就增加了开发成本。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种 高集成、高度灵活性、易维护、易升级、易扩展的模块化多串口无风扇特种计 算机。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 一种模块化多串口无风 扇特种计算机，包括机箱，机箱内下部设有扩展载板模块，所述扩展载板模块 下面连接有主板模块，上面连接有存储模块、串口转换模块。
所述扩展载板模块侧面还连接有串口防雷模块、指示灯模块，各模块之间 通过连接器连接。
所述机箱由前面板、后面板、箱体、箱盖组成，所述串口防雷模块紧贴后 面板内侧设置，所述指示灯模块紧贴前面板内侧设置。
所述存储模块包括存储板，存储板上连接有CF卡，存储板还连接有硬盘 或DOM盘。
所述硬盘设置在存储板下面，硬盘为IDE硬盘或者SATA硬盘，存储板 上面设置有CF卡座、DOM盘接口，下面设有IDE硬盘连接器。
所述主板模块通过连接器与扩展载板模块连接，所述主板模块包括主板、 在主板与机箱底面之间设置的与二者贴合的散热机构，主板与扩展载板模块之 间还设有隔热层。
所述散热机构包括与主板CPU及CHIPSET贴合的导热板，导热板下面设 有散热板，散热板与机箱底面贴合将主板热量通过机箱导出。
所述串口转换模块为RS232模块、RS422模块和RS485模块中的至少一 种，每一种模块上，至少集成了2个串口的转换，在扩展载板模块上设置至少 1个与上述三种串口转换模块均兼容连接的连接器母座，所述串口转换模块选 择插装在连接器母座上。
所述串口防雷模块包括有防雷电路、串口连接器、欧式插座连接器，串口 连接器与外部进行串口通讯，欧式插座连接器直接连接到扩展载板模块侧面。
所述扩展载板模块包括扩展载板，扩展载板上设有至少4个USB接口 、 至少4个网络接口、 VGA接口、 LVDS接口、 PS/2接口、 、 AUDIO输入/输 出接口、 LPT接口、 PC104接口、 PC104PLUS接口。
本实用新型采用全部形成标准化的各种板卡功能模块，将功能模块集成于 机箱内，既降低了单板布局的难度，使板面布局和PCB板布线更加合理，又 优化了主板功能的应用，能更加针对性地为用户配置主板的功能；相互独立的
模块为后期升级开发极大地提供了便利，只需针对需要升级的某个模块板卡进 行升级即可，大大地縮短了后期开发的时间，为激烈的市场竞争争取了宝贵的
时间，也大大降低了第二次开发的成本。模块化设计，也让产品更加直接的面 向客户，能更有针对性地为用户配置主板的功能，客户可以根据行业的不同需
求直接组装出一款属于自己的ODM产品。从售后层面看，为了更好的使用该 产品，用户可以多订购其中的个别模块，当使用中的模块出现损坏时，可以自 行更换损坏的模块，在不影响产品使用的情况下对损坏的模块进行返修。对于 返修的整机，由于模块化设计，维修工程师能更轻易的检查出问题点的所在， 并只针对有问题的模块进行维修，简化了维修过程，也縮短了维修周期。本实 用新型避免了传统特种计算机存在的缺陷，使产品具有高集成、高性能、高度 灵活性、无风扇、易维护、易升级、易扩展等特点，满足电力、铁路调度等特 殊应用领域的使用需求。
本实用新型的机箱由前面板，后面板，箱体和箱盖组成，由于前面板、后 面板各成一体，与箱体不是一体结构，故需对前面板或后面板进行结构升级时， 只需单独更换前面板或后面板，而不需要更换机箱其余部分。比如用户需要更 换后面板上串口接头形式，将DB9接线头换成其他接线端子时，只需更换后面 板，并不需要更换前面板和箱体等其他部件，方便拆装和结构升级，节约整机 升级的开发成本和生产成本。
本实用新型在扩展载板上集成了庞大的功能串口方面可以设置十八个串 口，全部串口带隔离、耐高压及浪涌，电源带1500V隔离；网络方面一共集成 了至少四个100M网络接口，全部实现防雷击设计；USB方面一共扩展了至少 四个USB接口；扩展接口方面包括了PC104扩展、PC104PLUS扩展(4个PCI)、 IDE扩展；其他接口还有VGA、 LVDS、 PS/2、 AUDIO (LINE—OUT、 MIC—IN、 LINE—IN) 、 LPT，完全满足了扩展需求。
主板通过连接器安装在扩展载板的下面，主板通过散热机构散热，散热机 构包括与主板CPU及CHIPSET贴合的导热板，导热板底面设有散热板，散热板 与机箱底面贴合将主板热量通过机箱导出，机箱散热效果好，保证计算机在一 个稳定适宜的温度下运行。
串口转换模块包括三种类型RS232模块、RS422模块和RS485模块，每 一种模块上集成了2个串口的转换。载板上的每一个连接器母座能够兼容上述 三种模块的使用，客户根据不同需求，自由选择RS232/422/485三种不同的功 能模块插在对应连接器上即可使用，并支持热插拔，即能够带电更换串口转换 模块以实现串口功能模式的切换， 一旦串口转换模块出现损坏，客户可以在不 停机的情况下在线直接更换串口转换模块，并只需要把损坏的小模块返回厂家 进行维修，极大的方便了客户的使用，也方便了整机的维修，适应了不同用户 的需求。
串口防雷模块紧贴在机箱后面板内侧，隐藏式设计，充分利用了机箱内部 的纵向空间，因为所有串口的连接器和防雷电路都设计在该模块上， 一方面大 大减轻了扩展载板模块布局的压力，另一方面串口防雷模块与扩展载板模块呈 90度组合，又使整机内部布局看起来整齐美观。
与串口转换模块对应的串口通过连接器与扩展载板连接，而串口转换模块 也通过连接器与扩展载板连接，这样来实现两者之间的连接，通过更换上述模 块，可以轻易实现串口接线方式在DB9型与端子型或者其他接线方式之间的切 换。也就是说，只需要更换此模块，就可以立刻形成一款新的整机产品推向市 场。
存储模块通过连接器与扩展载板模块稳固连接，既保证了信号连接的可 靠，又节约了空间。存储模块支持使用2.5英寸IDE硬盘、SATA硬盘、CF卡和 DOM盘，在有限的空间范围内，可根据客户的不同需求配置CF卡、DOM盘、
IDE硬盘或者SATA硬盘，实现多种存储方式的选择，并且硬盘设置在存储板 下，使机箱内部更加简洁明了。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中 图1是本实用新型实施例的结构示意图2是本实用新型实施例中存储模块、主板、扩展载板之间的连接关系示 意图3是本实用新型实施例存储模块第二种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示， 一种模块化多串口无风扇特种计算机，包括机箱，机箱由前 面板3、后面板l、箱体2、箱盖4组成，机箱内下部设有扩展载板模块，扩展载 板模块包括扩展载板40，扩展载板40下面连接有主板模块，上面连接有存储模 块、串口转换模块47，串口防雷模块23紧贴后面板1内侧设置，指示灯模块50 紧贴前面板3内侧设置，串口防雷模块23通过连接器连接在扩展载板40侧面， 指示灯模块50通过连接器51连接在扩展载板40相对的另一侧面，所述串口防雷 模块23包括有与串口转换模块对应的串口连接器22、防雷电路，该电路用于防 雷保护，全部串口连接器22带隔离、耐高压及浪涌，串口连接器22在模块23 上都设有专用防雷器件对其进行防雷保护，串口连接器22均匀设置有18个，串 口连接器22穿装在后面板1上开有的安装孔20内，串口连接器22可采用DB9标 准型或端子简化型，通过欧式插座连接在扩展载板40侧面，所述串口转换模块 47包括RS232模块、RS422模块和RS485模块中的至少一种，每个模块47上集
成两个串口的转换，在扩展载板40上设置9个与上述三种串口转换模块47均兼 容连接的连接器母座42，根据实际需要连接器母座42还可以设置其他数量，所 述串口转换模块47通过排针48选择插装在连接器母座42上，用户可根据自己需 求选择串口模块47的类型和数量，自由选择RS232、 RS422、 RS485三种不同 的功能模块插在对应的连接器上即可使用，并支持热插拔，即能够带电更换串 口转换模块以实现串口功能模式的切换，串口转换模块47、串口连接器22通过 扩展载板40实现二者的连接，扩展载板40上设有四个USB接口44、四个网络接 口45、 VGA接口46、还设有LVDS接口、 PS/2接口、 AUDIO (LINE—OUT、 MIC—IN、 LINE—IN)接口、 LPT接口、 PC104接口、 PC104PLUS接口等。
如图1、 2所示是存储模块第一种实施方式，存储模块同时支持2.5英寸 IDE硬盘、2.5英寸SATA硬盘、卧式DOM盘，具体应用时可以三选一安装， 再加上CF卡。存储模块包括存储板60，存储板60上面设置有CF卡座61、 DOM盘接口 (图中未示出)，存储板60下面设有的IDE硬盘连接器(图中 未示出)，CF卡64插装在CF卡座61内，在存储板60下面连接有硬盘62， 该硬盘62选用SATA硬盘，硬盘62通过连接排线65与主板30连接，并通 过四个螺柱66锁定在扩展载板40上。主板模块通过连接器35与扩展载板40 连接，所述主板模块包括主板30、在主板30与箱体2底面之间设置的与二者 贴合的散热机构，主板30与扩展载板40之间还设有隔热层31，所述散热机 构包括与主板CPU及CHIPSET贴合的导热板32，导热板32下面设有散热板 33 ，散热板33与箱体2底面贴合将主板30热量通过机箱导出。
如图l、 3所示是存储模块第二种实施方式，存储板60上面设置有CF卡 座61、 DOM盘接口 63，存储模块选用硬盘为IDE硬盘69， IDE硬盘69通 过存储板60下面设有的IDE硬盘连接器67连接在存储板60上，存储板60
通过长插针68插装在扩展载板40上，其余结构同存储模块第一种实施方式， 在此不再赘述。
硬盘还可以选用DOM盘，DOM盘通过DOM盘接口 63连接在存储板60上。
权利要求1、一种模块化多串口无风扇特种计算机，包括机箱，其特征在于，机箱内下部设有扩展载板模块，所述扩展载板模块下面连接有主板模块，上面连接有存储模块、串口转换模块。
2、 根据权利要求1所述的模块化多串口无风扇特种计算机，其特征在于， 所述扩展载板模块侧面还连接有串口防雷模块、指示灯模块，各模块之间通 过连接器连接。
3、 根据权利要求2所述的模块化多串口无风扇特种计算机，其特征在于， 所述机箱由前面板、后面板、箱体、箱盖组成，所述串口防雷模块紧贴后面 板内侧设置，所述指示灯模块紧贴前面板内侧设置。
4、 根据权利要求1 3任意一项所述的模块化多串口无风扇特种计算机， 其特征在于，所述存储模块包括存储板，存储板上连接有CF卡，存储板还连 接有硬盘或DOM盘。
5、 根据权利要求4所述的模块化多串口无风扇特种计算机，其特征在于， 所述硬盘设置在存储板下面，硬盘为IDE硬盘或者SATA硬盘，存储板上面 设置有CF卡座、DOM盘接口，下面设有IDE硬盘连接器。
6、 根据权利要求1 3任意一项所述的模块化多串口无风扇特种计算机， 其特征在于，所述主板模块通过连接器与扩展载板模块连接，所述主板模块 包括主板、在主板与机箱底面之间设置的与二者贴合的散热机构，主板与扩 展载板模块之间还设有隔热层。
7、 根据权利要求6所述的模块化多串口无风扇特种计算机，其特征在于， 所述散热机构包括与主板CPU及CHIPSET贴合的导热板，导热板下面设有 散热板，散热板与机箱底面贴合将主板热量通过机箱导出。
8、 根据权利要求1 3任意一项所述的模块化多串口无风扇特种计算机， 其特征在于，所述串口转换模块为RS232模块、RS422模块和RS485模块中 的至少一种，每一种模块上至少集成了 2个串口的转换，在扩展载板模块上 设置至少1个与上述三种串口转换模块均兼容连接的连接器母座，所述串口 转换模块选择插装在连接器母座上。
9、 根据权利要求1 3任意一项所述的模块化多串口无风扇特种计算机， 其特征在于，所述串口防雷模块包括防雷电路、串口连接器、欧式插座连接 器，串口连接器与外部进行串口通讯，欧式插座连接器直接连接到扩展载板 模块侧面。
10、 根据权利要求1 3任意一项所述的模块化多串口无风扇特种计算机， 其特征在于，所述扩展载板模块包括扩展载板，扩展载板上设有至少4个USB 接口、至少4个网络接口、 VGA接口、 LVDS接口、 PS/2接口、 AUDIO输入 /输出接口、 LPT接口、 PC104接口、 PC104PLUS接口。
专利摘要本实用新型公开了一种模块化多串口无风扇特种计算机，包括机箱，机箱内下部设有扩展载板模块，所述扩展载板模块下面连接有主板模块，上面连接有存储模块、串口转换模块，本实用新型针对现有技术的缺陷，提供一种高集成、高度灵活性、易维护、易升级、易扩展的模块化多串口无风扇特种计算机。
文档编号G06F1/18GK201194094SQ20082009346
公开日2009年2月11日 申请日期2008年4月17日 优先权日2008年4月17日
发明者张双伟 申请人:研祥智能科技股份有限公司;上海研祥智能科技有限公司