专利名称：嵌入式工业控制器主板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种嵌入式工业控制器主板。
背景技术：
随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统出现了很多新模式、新方法，主要在硬件和操作系统两个方面。硬件目前使用较多的有ARM芯片和PC/104主板ARM芯片具有功耗低、体积小、价格低的优势，但ARM嵌入式系统开发中涉及到ARM仿真器与ARM编译器的使用，编译后的最终程序需要导入芯片中，对于没有相关开发经验的工程师，熟悉ARM芯片开发需要一定时间，设计周期也自然会延长很多。此外，ARM芯片规格较为固定，其各种配置不能灵活改动；PC/104主板能很好地与Windows系统兼容，但功耗高、体积大、价格高。操作系统常用的有VxWorks、Linux、Windows Vxfforks因出现较早、实时性强、内核很小、可靠性较高等，但VxWorks因价格很高；Linux是一种免费、开源的操作系统，支持 软件多，可用资源丰富，但是一般开发人员不太熟悉Linux，开发难度较大。现有的工控主板还存在对大流量信息处理速度慢、接口能力有限、视频解码功能不全等缺点。
实用新型内容针对现有的工控主板普遍存在功能单一，功耗偏高，性能偏低，提供的接口有限，分辨率支持不够等不足，本实用新型在研究现有嵌入式控制系统技术基础之上，提供一种多功能、多接口、可扩展在多功能媒体播放器、移动信息娱乐设备、家庭数字媒体适配器、移动导航设备以及工业平板液晶电脑上的嵌入式工业控制器主板，适用于工业控制各行各业。本实用新型采用的技术方案是嵌入式工业控制器主板，包括CPU模块、IDE硬盘、内存、显示模块、电源模块，还包括以太网连接模块，外接WiFi的无线网络模块，触摸屏接口模块、USB接口模块，所述以太网连接模块、无线网络模块、触摸屏接口模块、USB接口模块均与CPU连接。所述IDE硬盘内嵌有Windows CE操作系统。所述CPU模块还连接有红外遥控模块。所述CPU模块还连接有摄像头连接模块。所述CPU模块还连接有音频模块。所述CPU模块还连接有外置存储器。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型采用Windows CE操作系统，其VC++环境为大众所熟悉，方便快速，它的开发难度远低于嵌入式Linux,与WindowXP、Win2000的同族性,保证了原来在PC机上开发的程序可容易移植到嵌入式系统中。内嵌Windows CE操作系统，可以进行各类应用程序的开发和使用，应用到各行各业。如工业过程控制、数控机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工；如交通管理，应用于车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面；如信息家电，冰箱、空调等的网络化、智能化；如家庭智能管理系统，安全防火、防盗系统；如POS网络及电子商务,如公共交通无接触智能卡(Contactless Smartcard,CSC)发行系统、自动售货机等各种智能ATM终端；如环境工程与自然，应用于水文资料实时监测、防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测等等。
图I是本实用新型嵌入式工业控制器主板的结构框图；图2是本实用新型嵌入式工业控制器主板的操作系统网络通信框架结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式
，并结合附图对本实用新型作进一步说明。参见图I一2，本实用新型的嵌入式工业控制器主板包括CPU模块I、IDE硬盘、内存9、显示模块2、电源模块，还包括以太网连接模块3，外接WiFi的无线网络模块4，触摸屏接口模块12、USB接口模块5、红外遥控模块7、摄像头连接模块6、音频模块11、外置存储器8、声卡10，上述模块或外设均与CPU连接。在IDE硬盘内嵌有Windows CE操作系统。主板采用RMI公司AU1250处理器，以3. 5英寸(146mm x 102mm)主板作为工业控制器整套系统最底层的支撑件，内嵌Windows CE操作系统，可以进行各类应用程序的开发和使用，应用到各行各业。RMI公司的Alchemy Aul250系列处理器，是一个低功耗、高性能的片上系统解决方案，面向多功能便携式媒体播放器(mPMP)、移动信息娱乐设备、家庭数字媒体适配器(DMA)、导航设备、医疗电子以及工业应用，Aul250处理器支持MPEG-I、MPEG_2、4wmv9、DivX和Xvid全Dl (720x480)视频30fps流畅播放，处理器接口丰富，功能强大，支持最大1280x1024分辨率，特别适合于一般ARM处理器无法满足的高性能应用，其SoC架构整合了大部分外围设备，因而极大地降低了材料成本。主板上集成以下硬件或接口 电源、CPU、RTC、FLASH、DDR2SDRAM、以太网、WiFi无线网络、USB 2. O、RS232/RS485 串口、CF/SDHC/MMC/xD/MS 卡、IDE 硬盘、声卡、功放、触摸屏控制器、8X8键盘、红外遥控、VGA、LCD驱动、背光控制、摄像头等，可扩展在多功能媒体播放器、移动信息娱乐设备、家庭数字媒体适配器、移动导航设备以及工业平板液晶电脑等方面的应用，支持液晶屏、摄像、视频、音频、触摸屏、USB,232总线/485总线设备、CF/SDHC/MMC/xD/MS等多种外置存储卡、以太网、WiFi无线网络等多种外设。主板使用高性能DDR2内存，CPU主频支持400-700MHZ，使单片主板功耗仅4瓦。支持NAND Boot，系统启动时间大大缩短，同时为用户应用程序提供了有效加密保护手段。显示输出支持VGA和单/双通道LVDS驱动，双通道LVDS能够支持15英寸以上的IXD屏，IXD屏支持320 X 240到1280 X 1024的各种分辨率，所有分辨率支持视频全屏播放(无黑边)，分辨率和刷新率可以轻松地通过板上跳线设置。主板支持几乎所有类型存储卡，提供一个非常完善的存储解决方案。内置触摸屏控制器、8X8键盘接口和红外接收。主板内置802. Ilbg WiFi接口，完整无线传输解决方案。主板设置多个接口，可扩展性强，使主板除了具备现有PC机的所有接口之外，用户还可以轻松扩展GPRS/CDMA1X、GPS、存储卡、HD/DVD-R0M、WiFi、蓝牙、传感器、USB等外设。支持Hive based registry,可以长期保存注册表信息,不受关机的影响。[0019]操作系统采用Microsoft公司的Windows CE系统，该系统是可伸缩的32位的操作系统，可根据实际需要作功能裁剪，具有的多线程、多任务、完全抢占式的特点，界面的通用性，用户容易接收；同时，可以将Windows通用操作系统下的应用程序移植到嵌入式应用系统中。在本实用新型的嵌入式工业控制器主板中，操作系统访问硬件层通过OEM硬件抽象层完成，OEM层提供了硬件和操作系统之间的接口，操作系统要访问具体的硬件就可以通过OEM层提供的API进行访问，而不必直接与硬件打交道。操作系统层中有Windows CE的组件，用户可以根据自己的系统 的需要进行定制，选择需要的组件，去掉不必要的组件，这样可以减小内存需求，使系统性能达到最佳。应用程序层是用户为特定的嵌入式系统开发的应用程序。在操作系统层中，设备管理器提供对可安装设备的支持，允许在系统中安装诸如PC卡存储器和调制解调器之类的设备已扩充功能，内核提供最基本的操作系统功能，例如进程调度、内存管理、进程通信等。图形、窗口事件处理模块将用户的击键、鼠标移动和控件选择转换为消息，传送给应用程序和操作系统来处理用户的输入。对象存储、文件系统、数据库和注册表提供存储数据的能力。附加技术模块指由CE操作系统提供的一些可选择的专用功能模块，如Java语言支持模块、手写体输入识别模块等。用户界面模块为系统提供一个与PC电脑上的视窗操作系统类似的图形化操作界面。对系统设计者而言，需要自行开发的是应用程序和直接与硬件有关的部分，包括硬件系统本身、0AL、设备驱动程序。其中，OAL是指建立在硬件设备与系统内核之间的一层代码，主要任务是为内核管理具体的硬件设备时钟、中断和实施电源管理提供支持。设备驱动程序负责支持操作系统对目标硬件的访问。OAL和驱动程序都要针对具体的硬件设备编写。 本实用新型的嵌入式工业控制器主板具有能耗低、支持分辨率广、接口多、适应性强的优点，在硬件设备内嵌入Windows CE系统后，可以应用到各行各业，进行各类应用的开发和使用，具体如下特点(I).支持7到15英寸以上手写触摸屏；通过扩展可同时接入多个设备，支持USB接口，RS232/RS485，以太网口，及无线传输功能。(2).低功耗，能耗约为普通PC的1/10，大大节约电能，相对一般PC，每台每年能为企业节约电费约2000元人民币。(3).硬件体积小，可安放在工作台中，也可安装在设备中，节约工厂场地空间。(4).可防病毒侵入，维护方便，稳定性高，比普通PC具有更高的安全防护等级。(5).与普通PC相比较，维护成本低廉，系统有自我保护机制，基本实现零维护。
权利要求1.嵌入式工业控制器主板，包括CPU模块、IDE硬盘、内存、显示模块、电源模块，其特征在于还包括以太网连接模块，外接WiFi的无线网络模块，触摸屏接口模块、USB接口模块，所述以太网连接模块、无线网络模块、触摸屏接口模块、USB接口模块均与CPU连接。
2.根据权利要求I所述的嵌入式工业控制器主板，其特征在于所述IDE硬盘内嵌有Windows CE操作系统。
3.根据权利要求2所述的嵌入式工业控制器主板，其特征在于所述CPU模块还连接有红外遥控模块。
4.根据权利要求2所述的嵌入式工业控制器主板，其特征在于所述CPU模块还连接有摄像头连接模块。
5.根据权利要求2所述的嵌入式工业控制器主板，其特征在于所述CPU模块还连接有音频模块。
6.根据权利要求2所述的嵌入式工业控制器主板，其特征在于所述CPU模块还连接有外置存储器。
专利摘要本实用新型公开一种嵌入式工业控制器主板，包括CPU模块、IDE硬盘、内存、显示模块、电源模块，还包括以太网连接模块，外接WiFi的无线网络模块，触摸屏接口模块、USB接口模块，所述以太网连接模块、无线网络模块、触摸屏接口模块、USB接口模块均与CPU连接。本实用新型克服了现有的工控主板普遍存在功能单一、功耗偏高、性能偏低、提供的接口有限、分辨率支持不够等不足，内嵌Windows CE操作系统，可以进行各类应用程序的开发和使用，适用于各行各业，具有适用范围广、功耗低、操作方便等优点。
文档编号G06F1/16GK202383574SQ201220007980
公开日2012年8月15日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者周秀君 申请人:顺德职业技术学院