專利名稱：模塊化嵌入式主板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)的主板，尤其涉及一種模塊化嵌入式主板。
背景技術(shù)：
隨著“物聯(lián)網(wǎng)、智慧地球”等概念的形成，嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用邊界已變得日漸模糊。從傳統(tǒng)的工業(yè)控制延伸到了我們生活中的許多方面，如博彩、金融、零售、市政、交通、電力、環(huán)保直至軍工等等行業(yè)，然而由于行業(yè)應(yīng)用分散，需求各異，個(gè)性化和定制化成為了市場(chǎng)主要形態(tài)，不同的應(yīng)用有不同的功能需求，嵌入式計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)企業(yè)要針對(duì)用戶需要設(shè)計(jì)符合其功能需求及外觀需求的產(chǎn)品。這就決定了嵌入式計(jì)算機(jī)再也無(wú)法形成類似商用計(jì)算機(jī)及傳統(tǒng)IPC (Industrial Personal Computer,工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī))的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)模式。但“多品種小批量”的市場(chǎng)特點(diǎn)勢(shì)必會(huì)增加產(chǎn)品的總體開(kāi)發(fā)成本。為了解決上述問(wèn)題，需采用一種在保證產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性的前提下，既可滿足 客戶的個(gè)性化需求，又能形成規(guī)?；a(chǎn)的嵌入式主板的模塊化架構(gòu)，來(lái)減少開(kāi)發(fā)成本，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)有PICMG COM Express和ETX Express規(guī)范都屬于模塊化架構(gòu)，是采用核心板+載板的方式形成嵌入式整機(jī)，但這種方式存在一些缺陷1、核心板不能單獨(dú)外接只有IO接口的擴(kuò)展板工作，必需配合有電源輸出供給核心板和IO接口的載板才能工作。2、核心板與載板連接的板對(duì)板連接器是專用連接器，連接器采用單點(diǎn)接觸，嚙合部分行程很短，在震動(dòng)大的環(huán)境下連接不可靠，且該連接器屬于高端專用連接器，價(jià)格比較貴。3、依此兩種規(guī)范設(shè)計(jì)的核心板不能直接接入市面上常見(jiàn)的ATX電源，必需配合含電源和IO接口的載板才能正常使用。4、按此兩種規(guī)范設(shè)計(jì)的機(jī)箱如果需要擴(kuò)展與核心板平行的擴(kuò)展卡非常不方便，需要至少兩次轉(zhuǎn)接才能滿足，且小的擴(kuò)展IO接口板不能接在獨(dú)立的連接器上使用；擴(kuò)展IO接口方向不靈活，一般只能使用90°連接器接口，不能多方向選擇，而且部分占位較大的90°連接器接口不能堆疊太多，接口需求較多時(shí)可能需要通過(guò)增加線材來(lái)弓I出接口?，F(xiàn)有MINI_ITX及ATX系列規(guī)范在擴(kuò)展上也屬于模塊化，是采用主板+擴(kuò)展槽的形式形成整機(jī)，主板接上常用電源后即可工作，但是這種方式存在一些缺陷1、IO接口是直接焊接在主板上的，當(dāng)IO接口需要變換時(shí)就可能需要重新設(shè)計(jì)主板。2、主板面積較大，在空間較小的場(chǎng)合難適用。3、10接口變換不靈活，容易出現(xiàn)同芯片組的重復(fù)開(kāi)發(fā)。4、擴(kuò)展與主板平行的擴(kuò)展卡時(shí)，擴(kuò)展卡經(jīng)兩次單點(diǎn)接觸式的金手指方式轉(zhuǎn)接，增加了連接失效的幾率?，F(xiàn)有PC/104系列規(guī)范采用的是針孔式連接器，做成嵌入式主板整機(jī)時(shí)采用堆疊式擴(kuò)展方式，通常使用線材將主板或擴(kuò)展板上的插針式IO接口轉(zhuǎn)接成標(biāo)準(zhǔn)IO接口固定到機(jī)箱上。但是這種方式存在一些缺陷1、主板面積小難布下性能較高的芯片組，整機(jī)處理性能表現(xiàn)一般。2、10接口通常使用線材連接，不利于達(dá)到連接可靠性高和整機(jī)內(nèi)部空間簡(jiǎn)化的目標(biāo)。3、堆疊式擴(kuò)展的方式導(dǎo)致散熱比較難解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種核心板可集中設(shè)計(jì)、占用面積小、擴(kuò)展靈活、核心板重復(fù)利用率高、無(wú)需使用過(guò)多線材的模塊化嵌入式主板。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種模塊化嵌入式主板，所述主板包括不設(shè)置IO接口的核心板，所述核心板上設(shè)置有用于與IO接口電氣連接的核心板IO連接器和核心板總線連接器。所述核心板總線連接器包括PCI/104總線連接器和/或PCIE總線連接器。所述核心板上插裝有IO接口板，所述IO接口板上設(shè)有IO接口板連接器，所述IO接口板通過(guò)所述IO接口板連接器和所述核心板IO連接器插接。所述核心板上還插裝有總線轉(zhuǎn)接板，所述總線轉(zhuǎn)接板上設(shè)有總線轉(zhuǎn)接板連接器和 于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備?；蛘咚龊诵陌迳现徊逖b有總線轉(zhuǎn)接板。所述總線轉(zhuǎn)接板上設(shè)有總線轉(zhuǎn)接板連接器和標(biāo)準(zhǔn)總線插槽，所述總線轉(zhuǎn)接板連接器插接在核心板總線連接器上，所述標(biāo)準(zhǔn)總線插槽用于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。所述核心板IO連接器和所述IO接口板連接器分別為相互插接的排母連接器和排針連接器，所述核心板總線連接器和所述總線轉(zhuǎn)接板連接器分別為相互插接的排母連接器和排針連接器。所述IO接口板連接器和所述總線轉(zhuǎn)接板連接器為直針式排針連接器或彎針式排針連接器。所述核心板上插裝有載板，所述載板上設(shè)置有電源、載板IO連接器和/或載板總線連接器，所述載板IO連接器和/或載板總線連接器分別與所述核心板IO連接器和/或核心板總線連接器插接。所述載板上還設(shè)置有IO接口和/或標(biāo)準(zhǔn)總線插槽，所述標(biāo)準(zhǔn)總線插槽用于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。本發(fā)明將IO接口從核心板上獨(dú)立出去，然后對(duì)核心板進(jìn)行集中設(shè)計(jì)，核心板上含有處理芯片及其它元件，使其具有所有的處理功能，此外還增加了核心板IO連接器和核心板總線連接器，用于擴(kuò)展IO接口和標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。加強(qiáng)了核心板的核心功能，使得核心板占用面積較小，將IO接口和總線擴(kuò)展獨(dú)立設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要獨(dú)立開(kāi)發(fā)IO擴(kuò)展模塊或總線擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展靈活，核心板重復(fù)利用率高；采用核心板IO連接器和核心板總線連接器分別對(duì)IO擴(kuò)展模塊或總線擴(kuò)展模塊進(jìn)行板對(duì)板的連接，無(wú)需使用過(guò)多線材。連接可靠性高、成本低，且通過(guò)改變IO擴(kuò)展模塊或總線擴(kuò)展模塊上的連接器，即可改變核心板與IO擴(kuò)展模塊以及總線擴(kuò)展模塊之間的連接方向。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖I是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例第一種擴(kuò)展方式的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例第三種擴(kuò)展方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例第四種擴(kuò)展方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例第五種擴(kuò)展方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，一種模塊化嵌入式主板，所述主板包括不設(shè)置IO接口的核心板10，所述核心板10上設(shè)置有核心板IO連接器101和核心板總線連接器102。核心板10是本發(fā)明的核心，核心板10上設(shè)置有處理芯片及其它配合元器件(圖中未示出)，使其具有處理的功能，如果需要擴(kuò)展其他例如通訊等功能，可通過(guò)核心板IO連接器101和核心板總線連接器102為核心板10擴(kuò)展IO接口或標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。因此，核心板10上設(shè)置的核心板IO連接器101和核心板總線連接器102主要用于核心板10的擴(kuò)展。采用核心板IO連接器101和核心板總線連接器102分別對(duì)IO擴(kuò)展模塊和總線擴(kuò)展模塊進(jìn)行板對(duì)板的插接，無(wú)需使用過(guò)多線材，解決了線材使用過(guò)多問(wèn)題。 如圖I所示是核心板10的主要結(jié)構(gòu)。核心板10為方形板，所述核心板IO連接器101、核心板總線連接器102分別設(shè)置在核心板10四個(gè)側(cè)邊中的兩個(gè)不同側(cè)邊的板面邊緣。所述核心板總線連接器102包括PCIE總線連接器102a和PCI/104總線連接器102b，二者并排設(shè)置在核心板10 —側(cè)的板面邊緣。PCIE總線連接器102a用于PCIE總線設(shè)備的擴(kuò)展，PCIE總線可以支持多種規(guī)格，例如PCIExl6、PCIEx8、PCIEx4、PCIExl四種規(guī)格，能滿足現(xiàn)在和將來(lái)一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的低速設(shè)備和高速設(shè)備的需求，常見(jiàn)的PCIE總線設(shè)備包括PCIE網(wǎng)卡、聲卡、顯卡等設(shè)備；PCI/104總線連接器102b用于PCI總線設(shè)備的擴(kuò)展，常見(jiàn)的PCI總線設(shè)備包括PCI網(wǎng)卡、聲卡、顯卡、MODEM等設(shè)備。同時(shí)設(shè)置這兩個(gè)總線連接器的主要作用是可選擇性同時(shí)擴(kuò)展PCIE總線設(shè)備和PCI總線設(shè)備，或者只擴(kuò)展PCIE總線設(shè)備和PCI總線設(shè)備中的一種。通過(guò)核心板10和不同的板進(jìn)行插接，可實(shí)現(xiàn)主板的多種擴(kuò)展如圖2所示，主板的第一種擴(kuò)展方式在核心板10上直接插裝IO接口板20，主板形成核心板10+10接口板20的結(jié)構(gòu)。所述IO接口板20上設(shè)有IO接口板連接器201，所述IO接口板20通過(guò)IO接口板連接器201與核心板IO連接器101插接固定在一起，進(jìn)行電氣連接。通過(guò)IO接口與主板分離設(shè)計(jì)，解決了 MINI_ITX及ATX系列規(guī)范中主板面積大導(dǎo)致應(yīng)用空間受限、IO接口變換就可能需要重新開(kāi)發(fā)主板及擴(kuò)展水平擴(kuò)展卡時(shí)會(huì)增加一次金手指連接的不可靠問(wèn)題。如圖3所示，除去圖中IO接口板20是主板的第二種擴(kuò)展方式在核心板10的PCIE總線連接器102a和PCI/104總線連接器102b的至少一個(gè)中插接總線轉(zhuǎn)接板40。其中插接在PCIE總線連接器102a時(shí)，是用于PCIE總線設(shè)備的擴(kuò)展，PCIE總線可以支持多種規(guī)格，例如PCIExl6、PCIEx8、PCIEx4、PCIExl四種規(guī)格，能滿足現(xiàn)在和將來(lái)一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的低速設(shè)備和高速設(shè)備的需求，常見(jiàn)的PCIE總線設(shè)備包括PCIE網(wǎng)卡、聲卡、顯卡等設(shè)備，插接在PCI/104總線連接器102b時(shí)是用于PCI總線設(shè)備的擴(kuò)展，常見(jiàn)的PCI總線設(shè)備包括PCI網(wǎng)卡、聲卡、顯卡、MODEM等設(shè)備，同時(shí)插接在PCIE總線連接器102a和PCI/104總線連接器102b上時(shí)，是可選擇性的擴(kuò)展PCIE和PCI總線設(shè)備中的至少一種。在核心板10上插裝總線轉(zhuǎn)接板40，主板形成核心板10+總線轉(zhuǎn)接板40的結(jié)構(gòu)。所述總線轉(zhuǎn)接板40上設(shè)有總線轉(zhuǎn)接板連接器402和標(biāo)準(zhǔn)總線插槽(圖中未示出)，所述總線轉(zhuǎn)接板連接器402插接在核心板總線連接器102上，總線轉(zhuǎn)接板40的標(biāo)準(zhǔn)總線插槽(圖中未示出)可以插接擴(kuò)展卡60，擴(kuò)展卡60用于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。如圖3所示，是主板的第三種擴(kuò)展方式將前兩種方式合并形成第三種擴(kuò)展方式在核心板10上插裝IO接口板20、總線轉(zhuǎn)接板40，主板形成核心板10+10接口板20+總線轉(zhuǎn)接板40的結(jié)構(gòu)。所述IO接口板20上設(shè)有IO接口板連接器201，所述IO接口板20通過(guò)IO接口板連接器201和核心板IO連接器101插接固定在一起。所述總線轉(zhuǎn)接板40上設(shè)有總線轉(zhuǎn)接板連接器402和標(biāo)準(zhǔn)總線插槽(圖中未示出)，所述總線轉(zhuǎn)接板連接器402插接在核心板總線連接器102上，總線轉(zhuǎn)接板40的標(biāo)準(zhǔn)總線插槽可以插接擴(kuò)展卡60，擴(kuò)展卡60用于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。如圖4所示，是主板的第四種擴(kuò)展方式所述核心板10插裝有載板50，所述載板50設(shè)有載板連接器501，主板形成核心板10+載板50的結(jié)構(gòu)。所述載板連接器501插接在 核心板IO連接器101和/或核心板總線連接器102上，所述IO接口 502設(shè)置在載板50上板面一側(cè)邊緣，所述載板50上還設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)總線插槽503和電源接口 504。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)需要設(shè)置載板50上的載板連接器501和載板上的IO接口 502的種類和個(gè)數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)總線插槽503的種類和個(gè)數(shù)。所述IO接口 502可包括但不限于串口、并口、USB接口、VGA接口、CAN接口等，個(gè)數(shù)不做限制，所述標(biāo)準(zhǔn)總線插槽503可以是滿足PCI、PCIExU PCIEx4、PCIEx8、PCIExl6等規(guī)格的總線插槽，個(gè)數(shù)也不做限定。當(dāng)需要進(jìn)行IO接口 502和標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備擴(kuò)展時(shí)，所述載板連接器501既包括載板IO連接器501a又包括載板總線連接器501b，擴(kuò)展時(shí)載板IO連接器501a和載板總線連接器501b分別與核心板IO連接器101和核心板總線連接器102進(jìn)行插接，在載板上進(jìn)行IO接口和標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備的擴(kuò)展。也可根據(jù)需要在載板50上只設(shè)置載板IO連接器501a或載板總線連接器501b，單獨(dú)進(jìn)行IO接口的擴(kuò)展或標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備的擴(kuò)展。如圖5所示，主板的第五種擴(kuò)展方式在第四種方式的總線設(shè)備不與載板插接情況下，在核心板10上另外插裝總線轉(zhuǎn)接板40，總線轉(zhuǎn)接板40插接有擴(kuò)展卡60，主板形成核心板10+載板50+總線轉(zhuǎn)接板40+擴(kuò)展卡60的結(jié)構(gòu)?？偩€轉(zhuǎn)接板40上的總線轉(zhuǎn)接板連接器402插接在核心板總線連接器102上，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備的擴(kuò)展。這樣設(shè)置的好處是，擴(kuò)展卡60與載板50、核心板10平行設(shè)置，節(jié)省空間。所述擴(kuò)展卡60用于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。所述載板50設(shè)有載板連接器501，所述載板連接器501插接在核心板IO連接器101上，進(jìn)行IO接口的擴(kuò)展。如圖1-5所示，圖中所有連接器都可采用排針和排母的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以解決類似COM Express和ETX Express規(guī)范中選用高端專用連接器帶來(lái)的成本高、擴(kuò)展和組合不靈活的問(wèn)題。例如所述核心板IO連接器101和IO接口板連接器201分別為相互插接的排母連接器和排針連接器，所述核心板總線連接器102和總線轉(zhuǎn)接板連接器402分別為相互插接的排母連接器和排針連接器。其他的如載板上的載板連接器也可以選用排針連接器，排針連接器針腳的腳距可以為2mm或2. 54mm。為了改變IO接口板20、總線轉(zhuǎn)接板40、載板50、擴(kuò)展卡60與核心板10的相對(duì)位置，可選用排針?lè)较虿煌倪B接器來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如排針為直針的直針式排針連接器、90°彎針的彎針式排針連接器，IO接口板連接器201、總線轉(zhuǎn)接板40上的連接器可選用為直針式排針連接器或彎針式排針連接器，來(lái)進(jìn)行IO接口板20和擴(kuò)展卡60不同方向的設(shè)置，變換IO接口引出方向，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展卡60相對(duì)于核心板10平行或垂直設(shè)置，利于機(jī)箱在空間上做變化。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)核心板IO接口連接器和核心板總線連接器的信號(hào)進(jìn)行分段定義，可實(shí)現(xiàn)有選擇的使用核心板支持的接口或標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。下面對(duì)核心板10上的連接器定義加以說(shuō)明，具體設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)處理器和芯片組支持的情況來(lái)定表I核心板IO連接器101的信號(hào)定義
權(quán)利要求
1.一種模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述主板包括不設(shè)置IO接口的核心板，所述核心板上設(shè)置有用于與IO接口電氣連接的核心板IO連接器和核心板總線連接器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述核心板總線連接器包括 PCI/104總線連接器和/或PCIE總線連接器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述核心板上插裝有IO接口板，所述IO接口板上設(shè)有IO接口板連接器，所述IO接口板通過(guò)所述IO接口板連接器和所述核心板IO連接器插接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述核心板上還插裝有總線轉(zhuǎn)接板，所述總線轉(zhuǎn)接板上設(shè)有總線轉(zhuǎn)接板連接器和標(biāo)準(zhǔn)總線插槽，所述總線轉(zhuǎn)接板連 接器插接在核心板總線連接器上，所述標(biāo)準(zhǔn)總線插槽用于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述核心板IO連接器和所述IO接口板連接器分別為相互插接的排母連接器和排針連接器，所述核心板總線連接器和所述總線轉(zhuǎn)接板連接器分別為相互插接的排母連接器和排針連接器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述IO接口板連接器和所述總線轉(zhuǎn)接板連接器為直針式排針連接器或彎針式排針連接器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述核心板上插裝有載板，所述載板上設(shè)置有電源、載板IO連接器和/或載板總線連接器，所述載板IO連接器和/或載板總線連接器分別與所述核心板IO連接器和/或核心板總線連接器插接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述載板上還設(shè)置有IO接口和/或標(biāo)準(zhǔn)總線插槽，所述標(biāo)準(zhǔn)總線插槽用于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述核心板上插裝有總線轉(zhuǎn)接板，所述總線轉(zhuǎn)接板上設(shè)有總線轉(zhuǎn)接板連接器和標(biāo)準(zhǔn)總線插槽，所述總線轉(zhuǎn)接板連接器插接在核心板總線連接器上，所述標(biāo)準(zhǔn)總線插槽用于擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模塊化嵌入式主板，其特征在于，所述核心板總線連接器和總線轉(zhuǎn)接板連接器分別為相互插接的排母連接器和排針連接器，所述總線轉(zhuǎn)接板連接器為直針式排針連接器或彎針式排針連接器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種模塊化嵌入式主板，所述主板包括不設(shè)置IO接口的核心板，所述核心板上設(shè)置有用于與IO接口電氣連接的核心板IO連接器和核心板總線連接器。本發(fā)明提供一種核心板可集中設(shè)計(jì)且重復(fù)利用率高、占用面積小、擴(kuò)展靈活、無(wú)需使用過(guò)多線材的模塊化嵌入式主板。
文檔編號(hào)G06F1/16GK102749963SQ201110098199
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者劉君玲, 劉啟晌, 陳志列, 駱守權(quán) 申請(qǐng)人:研祥智能科技股份有限公司