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——BM945GSE工控主板設(shè)計(jì)原則與經(jīng)營(yíng)理念
關(guān)鍵詞：工控主板、5.25寸、ATOM主板，低功耗 ，無(wú)風(fēng)扇，免維護(hù)，多接口（CAN、COM 、PCI104、mini PCI、千兆網(wǎng)口、GPIO、數(shù)字音頻接口、LVDS、VGA、DVI），單電壓，后備電源，高清，數(shù)字接口
IT技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，計(jì)算機(jī)處理速度在兩年前就已經(jīng)超出了用戶的一般使用需求。INETL和AMD兩大CPU*之間的競(jìng)爭(zhēng)，滿足了部分對(duì)科學(xué)運(yùn)算要求高的用戶的應(yīng)用需求，如：圖形處理、國(guó)防、工程運(yùn)算等。但這種競(jìng)爭(zhēng)更大意義上是為了保持各自的技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新水平和整個(gè)IT技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展活力。對(duì)于大多數(shù)用戶而言，這種速度和運(yùn)算能力的高度提升多帶來(lái)的直接好處已經(jīng)不大了。那部分高出自己應(yīng)用需求的性能等同于浪費(fèi)，而且絕大部分消費(fèi)者并不愿意為自己用不著的東西付費(fèi)，因此CPU的升級(jí)換代對(duì)用戶廣泛的購(gòu)買熱情的刺激作用不再?，F(xiàn)在用戶更希望廠商能從自己的應(yīng)用需求出發(fā)，開發(fā)出能高度貼合他們應(yīng)用需求的產(chǎn)品。用戶的視線已經(jīng)逐漸從計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提升，轉(zhuǎn)移到IT技術(shù)對(duì)應(yīng)用的適應(yīng)能力和在此基礎(chǔ)上對(duì)成本節(jié)約和使用感受的考慮上。
用戶一般的應(yīng)用都集中在上網(wǎng)、文書處理、信息交換層面上，更小巧、易維護(hù)、低成本的產(chǎn)品往往能在保證了這些應(yīng)用功能的同時(shí)，保證維護(hù)的簡(jiǎn)單，并能有效的避免IT投資浪費(fèi)，由此可見(jiàn)，這類產(chǎn)品目前受到廣泛關(guān)注就成了理所當(dāng)然的事。近幾年華碩EPC的成功就是一個(gè)典型的例子。
其實(shí)，這一規(guī)律早在工控領(lǐng)域得到了驗(yàn)證，從一個(gè)側(cè)面來(lái)看，工控領(lǐng)域?qū)υO(shè)備的更新?lián)Q代和對(duì)CPU的升級(jí)并不敏感，其原因就是在更早的時(shí)候，電腦的處理速度已經(jīng)能夠適應(yīng)工控領(lǐng)域的使用。除了設(shè)備的運(yùn)算處理能力外，工控用戶更關(guān)心的，是設(shè)備是否具備他們關(guān)心的其他性能（如：接口、適應(yīng)環(huán)境的溫度、功耗、停電續(xù)航能力和體積大小等等）。
一、現(xiàn)有市場(chǎng)分析
2008年3月，IN推出了ATOM系列的處理器。ATOM推出之初，由于其在性能方面的表現(xiàn)并沒(méi)有很大的進(jìn)步，因此很多人認(rèn)為ATOM只是千萬(wàn)個(gè)技術(shù)發(fā)展中不起眼的一小步，殊不知，ATOM系列真正奪人眼球的，是其在保證了性能進(jìn)步的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了工控產(chǎn)品趨之若鶩的低功耗。Atom是基于*的45nm Penryn微架構(gòu)，在面積不足25平方毫米的芯片上，內(nèi)含4700萬(wàn)個(gè)晶體管，而11個(gè)這樣大小的芯片面積才等于一美分硬幣面積。而單核1.6GHz Atom的TDP功耗僅為0.6W到2.5W，雙核型號(hào)也不過(guò)8W，功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)處理器。
低功耗產(chǎn)品的出現(xiàn)是市場(chǎng)召喚的產(chǎn)物，同時(shí)也給IT技術(shù)帶來(lái)了*嶄新的應(yīng)用。低功耗產(chǎn)品一經(jīng)推出，就引起了強(qiáng)烈的市場(chǎng)反應(yīng)。主要的表現(xiàn)是各種基于低功耗主板的產(chǎn)品的出現(xiàn)和消費(fèi)者對(duì)低功耗產(chǎn)品的追隨。諸如瘦身PC取得的巨大成功就是一個(gè)典型例子。
從對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的電腦產(chǎn)品進(jìn)行探究比較，我們也可以發(fā)現(xiàn)這種趨勢(shì)。目前市場(chǎng)上的電腦產(chǎn)品主要有以下四種：
*種：高性能的產(chǎn)品
這類產(chǎn)品高高地站在金字塔的頂端。主要用戶群為一些科研單位、圖形設(shè)計(jì)單位和對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)交換要求很高的用戶。如in2008年*季度發(fā)布雙路四核心平臺(tái)“Skulltrail”，包含兩顆Core 2 Extreme QX9775處理器和D5400XS主板，其中Core 2 Extreme QX9775四核心處理器采用45nm工藝制造，主頻3.2GHz，前端總線1600MHz，搭載12MB二級(jí)緩存，但是其功耗達(dá)到了150W。而且的處理中心往往要搭載的設(shè)備與其配合才能將其高性能充分發(fā)揮出來(lái)，因此其系統(tǒng)的整體發(fā)熱也是非常大。如在這一代In V8中，四核心處理器需要150W，如果使用兩顆CPU系統(tǒng)，光是CPU功耗就將達(dá)到了300W。保守估計(jì)，一塊GeForce 8800GTX需要185W，這樣運(yùn)行在SLI模式下需要270W。與CPU一起計(jì)算就已經(jīng)達(dá)到了670W，每一條FB-DIMM運(yùn)行時(shí)功耗大約為10W，每一塊硬盤大約需要10~13W，主板也需要約75W。另外，機(jī)箱、風(fēng)扇、鍵盤、鼠標(biāo)以及其它外設(shè)，總共加起來(lái)需要775W以上。另外還要算上15%的電源轉(zhuǎn)換損失，包括20%的預(yù)留，整個(gè)系統(tǒng)的功耗將近1KW。
這類型的產(chǎn)品不僅功耗高，價(jià)格也非常之高，如上文提到的in Core 2 Extreme QX9775，其零售價(jià)格達(dá)到萬(wàn)元級(jí)。另外這類設(shè)備的使用和維護(hù)也相對(duì)復(fù)雜，因此雖然這類產(chǎn)品的性能十分強(qiáng)悍，但也因?yàn)榉N種的限制阻礙了其廣泛的應(yīng)用，在一些工控領(lǐng)域，除非是非常的科學(xué)計(jì)算，這類型的產(chǎn)品很少被應(yīng)用到。
第二種：主流產(chǎn)品。
這類型產(chǎn)品的特點(diǎn)是：性能能滿足大多數(shù)用戶的需求，產(chǎn)品同質(zhì)化、性能和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，價(jià)格也屬于大眾化。這類產(chǎn)品目前在市場(chǎng)上占據(jù)的份額很大，是普通大眾日常使用的電腦設(shè)備的主力。他們的功耗一般在100W—300W之間，這類型的產(chǎn)品因?yàn)楣妮^大，無(wú)法真正做到無(wú)風(fēng)扇、免維護(hù)的設(shè)計(jì)。
如In 奔騰D系列產(chǎn)品，其中In 奔騰D 820主頻為2.5GHz，共享2MB的二級(jí)緩存，800MHz的前端總線，TDP功耗值達(dá)到90W。還有VIA的C3和C7系列CPU產(chǎn)品，其中C3的CPU頻率為800MHz，二級(jí)緩存為64K，前端總線頻率為133MHz，其性能滿足工控一般需求，而其CPU功耗達(dá)20W，如果再加上芯片組，系統(tǒng)的功耗會(huì)超過(guò)50W。其應(yīng)用領(lǐng)域也主要是面向教育、工控、*、稅務(wù)、證券等目前正在使用傳統(tǒng)主機(jī)的行業(yè)。 C7的CPU頻率上升到了1.5GHz，二級(jí)緩存提高到128K，前端總線頻率上升到400MHz，但其CPU功耗也同步上升到25W。C7的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閭€(gè)人電子產(chǎn)品如家用媒體中心和PVR、高密度服務(wù)器和服務(wù)器用品。
這類產(chǎn)品還有IN的945GC系列，其可支持的CPU頻率為1.6GHz,512KB二級(jí)緩存、支持533MHz前端總線，性能上有不錯(cuò)的表現(xiàn)，主要應(yīng)用于一般的日常應(yīng)用，其芯片組的功耗為15.2W – 22.2W（南橋： 3.5W、 北橋： 8W 、CPU： 3.5W），再加上與之相配的CPU、內(nèi)存等部件，整個(gè)系統(tǒng)的功耗將高達(dá)50-60W。
這類型的產(chǎn)品是大眾化的產(chǎn)品，無(wú)法滿足用戶的特種需求，在用戶需求更個(gè)性化的今天，其市場(chǎng)比例正逐步下降。在工控應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)、用戶應(yīng)用特點(diǎn)等因素考量進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，已經(jīng)是整個(gè)行業(yè)的必然要求，在工控應(yīng)用中低功耗、免維護(hù)、小型化是整個(gè)行業(yè)應(yīng)用的目標(biāo)。
第三類：超低功耗產(chǎn)品
市場(chǎng)上也有小部分超低功耗的產(chǎn)品，例如IN ATOM的menlow平臺(tái)產(chǎn)品（ATOM的Z系列），其總體功耗僅為3.5W，但是這款產(chǎn)品是需要與Paulsbo的系統(tǒng)控制芯片（SCH）捆綁銷售的，SCH將南北橋整合在一起，因此這種方案是以犧牲部分的科學(xué)運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)運(yùn)算交換能力來(lái)實(shí)現(xiàn)超低功耗的。
Atom Z500處理器的TDP為0.65W（主頻800MHz，512KB L2緩存）、Atom Z530處理器的TDP為2W（主頻1.6GHz，512KB L2緩存），但只能支持IDE接口，不能支持SATA接口，只能支持1G的DDR2內(nèi)存，其網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換能力比較差，不是太適合對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)交換量比較大的應(yīng)用。而且這類產(chǎn)品的價(jià)格比較貴，menlow系列的五套系統(tǒng)按規(guī)格從低到高要價(jià)分別為45美元、45美元、65美元、95美元和160美元。
另一方面，menlow在流媒體處理方面增加了硬解壓系統(tǒng)，大大增強(qiáng)了流媒體的播放能力，能很好滿足用戶，特別是家庭用戶對(duì)高清播放的要求，可支持1080P的流媒體播放。
這類產(chǎn)品還有VIA的Eden ULV 500MHz，其TDP僅為1W，處理器搭配VIA CX700/M芯片組，這兩個(gè)部分加起來(lái)的功耗僅為3.5W，但是其主頻僅為500MHZ，128 的L2，前端總線頻率為400MHZ。
第四類是低功耗、較高性能產(chǎn)品
這類產(chǎn)品是一個(gè)相對(duì)平衡的產(chǎn)品，即在性能、功耗和成本間取得平衡，目前已占據(jù)了很大的*，主要應(yīng)用于較高性能的無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中，這一適應(yīng)IT趨勢(shì)發(fā)展的特性，使其發(fā)展前景非常廣闊。其中比較典型的是INATOM N270產(chǎn)品，N270搭配945GSE+1CH7M的芯片組，功耗總共僅8W，其中南橋：1.5W 、 北橋：3.5W、CPU：2.5W這樣的低功耗可以實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)扇免維護(hù)方案設(shè)計(jì)。但低功耗并不意味著低性能， IN945GSE的CPU頻率高達(dá)1.6GHz，L2為512KB，前端總線頻率為533MHz，而且系統(tǒng)可支持高達(dá)4G 的DDR2系統(tǒng)內(nèi)存；支持SATA硬盤和PCI-E接口，數(shù)據(jù)處理運(yùn)算能力較強(qiáng)，非常適合大多數(shù)工控應(yīng)用終端和絕大多數(shù)商業(yè)數(shù)據(jù)處理要求，以及商業(yè)用戶家庭用戶對(duì)媒體播放和數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用需求。解決方案的成本也比較低，是目前比較理想的解決方案，而我們也是在ATOM N270的基礎(chǔ)上研發(fā)了BM945GSE。
總之，的應(yīng)用依然需要高速度處理性能的產(chǎn)品提供技術(shù)保障，而對(duì)于絕大部分的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，目前的主流產(chǎn)品的速度已經(jīng)能夠滿足需求，在保證性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)低功耗、小型化、免維護(hù)等增值功能的產(chǎn)品成為計(jì)算機(jī)另一個(gè)發(fā)展方向，而超低功耗產(chǎn)品的出現(xiàn)則可以看做是這個(gè)大方向上出現(xiàn)的小分支。
二、革命性的面世——BM945GSE
基于充分的市場(chǎng)觀察，我們推出了基于INATOM 270+945GSE結(jié)構(gòu)的主板——BM945GSE，BM945GSE在將ATOM N270低功耗優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得的同時(shí)，在接口方面和主板結(jié)構(gòu)方面都有精巧細(xì)心的設(shè)計(jì)，使其更具增值價(jià)值。同時(shí)我們推出了相應(yīng)的低功耗免維護(hù)、適宜于各行業(yè)使用的一系列產(chǎn)品，如優(yōu)PC、OBUⅡ、廣告媒體播放機(jī)等等，這在另一個(gè)側(cè)面也說(shuō)明了BM945GS廣泛的適用能力。下面我們將BM945GSE的詳細(xì)參數(shù)性能列表如下：
| 處理器 | IN ATOM 270 1.6GHz/512KB/533MHz |
| 主芯片組 | IN 945GSE+ICH7M |
| 系統(tǒng)內(nèi)存 | 2 DDRII SO-DIMM（zui大支持4GB） |
| 硬盤 | 44PIN IDE×1、 CF×1 、SATA Port×4、帶有硬盤供電接口 |
| 擴(kuò)展接口 | COM （其中1SUPPLY 5V/12V/TTL，1可定義485，422） ×6、CAN×1、USB 2.0×6、Mini PCI Express×1、PCI 104×1、PCI×1、GPIO 8 IN 6 OUT×1 |
| 顯示接口 | VGA ×1、DVI-I×1、LVDS×1、TV-OUT×1 |
| 音頻接口 | SUPPORT AC97 codec（line out、mic、SPDIF out） |
| 以太網(wǎng)口 | 2 個(gè)10M/100M/1000Mbps自適應(yīng) |
| 電池接口 | 支持鋰電池管理及充放電接口 |
| 規(guī)格尺寸 | 203 x 146mm |
| 看門狗 | 支持程序1~255 Sec系統(tǒng)復(fù)位設(shè)置 |
| 高度： | 不超過(guò)20mm |
| 環(huán)境溫度 | -10℃ ~ 75℃ |
| 工作濕度 | 10% ~ 95% RH,無(wú)冷凝 |
| 電源支持 | 12V-19V寬單電壓輸入 |
表一：BM945GSE工控主板詳細(xì)參數(shù)
三、設(shè)計(jì)原則
1.圍繞小巧的結(jié)構(gòu)需求的尺寸設(shè)計(jì)
小機(jī)箱設(shè)計(jì)有方便機(jī)房布線、實(shí)現(xiàn)處理中心隱藏、便于設(shè)備防盜、便于搬運(yùn)、便攜等等優(yōu)點(diǎn)，BM945GSE的設(shè)計(jì)適應(yīng)設(shè)備小巧化的趨勢(shì)，將尺寸定位為5.25寸（203 x 146mm），這種結(jié)構(gòu)不但被大多數(shù)用戶所接受，而且能使機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為精巧。
BM945GSE全部使用貼片式電子元件，雖然貼片式元件的成本比普通元件成本高50%—*，但這樣的設(shè)計(jì)能帶來(lái)更加*的優(yōu)勢(shì)：
l可以使板的高度更低，真正做到超薄型的設(shè)計(jì)；
l貼片式元件可極大節(jié)省空間，使板的擴(kuò)展（如添加擴(kuò)展卡）不會(huì)增加系統(tǒng)的厚度。
l貼片式元件中的貼片電容比普通的電解式電容甚至固態(tài)電容更為穩(wěn)定，貼片式電容的品質(zhì)比電解電容高很多，電解電容在使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或負(fù)荷較大時(shí)容易發(fā)生爆破的現(xiàn)象，而電解液是具腐蝕性的液體，一旦發(fā)生電解爆破，電解液就會(huì)嚴(yán)重腐蝕主板，甚至可能燒毀主板，產(chǎn)生火災(zāi)的隱患。所以貼片電容雖然成本會(huì)高，但其的品質(zhì)更高，安全性更好，更適合工控環(huán)境的使用。
2.圍繞處理中心低功耗的設(shè)計(jì)
CPU+南橋+北橋做在主板背面
CPU、南橋、北橋都是主板的散熱大戶，如何解決這三大件的散熱問(wèn)題直接決定著主板的散熱性能。一般的主板都采用將CPU、南橋、北橋與其他元器件放在同一平面的設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)有兩方面的考慮：一方面是因?yàn)?/span>風(fēng)冷散熱的方式需要一定的空間形成氣旋；另一方面是考慮到這樣的制作工藝成本更為低廉。但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主板無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)箱結(jié)構(gòu)的小巧設(shè)計(jì)，這是由于在小巧的機(jī)箱里將很難形成氣旋，從而造成嚴(yán)重的散熱問(wèn)題。
由于BM945GSE的功耗低，其發(fā)熱量很小，因此可以摒棄風(fēng)冷散熱而采用熱傳導(dǎo)的方式，即將機(jī)箱箱體作為一個(gè)大的散熱體，由主動(dòng)散熱轉(zhuǎn)換為被動(dòng)散熱。
l 熱傳導(dǎo)的散熱模式，需要導(dǎo)熱橋或?qū)峁芎蜕崞?，固定在機(jī)箱上的熱傳導(dǎo)散熱裝置與發(fā)熱源貼合，因此將CPU+南橋+北橋放在主板的背面，可以使芯片組與散熱橋或熱導(dǎo)管親密結(jié)合；
l 使其離箱體更近，縮短熱傳道的距離，大大加強(qiáng)散熱的效能；
l 減短散熱距離，減少導(dǎo)熱的材料成本；
l 南橋與北橋放在主板背面可以使機(jī)箱的設(shè)計(jì)更為小巧、精致、緊湊。
單電壓輸入
由于BM945GSE的功耗低，因此可以采用12V單電壓的電源輸入模式，并通過(guò)一系列電路設(shè)計(jì)，將電源管理融入到主板電路上，保證各設(shè)備能從主板上分流到合適的電壓。單電壓輸入的設(shè)計(jì)，摒棄了沉重的ATX電源，使得設(shè)備的機(jī)箱和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得已更加靈活和輕便，同時(shí)去除了電源這一大的發(fā)熱源，降低了整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)熱量。
然而在功耗高的電腦設(shè)備中是無(wú)法實(shí)現(xiàn)單電壓輸入的。當(dāng)高功耗產(chǎn)品使用單電壓輸入時(shí)，其電路系統(tǒng)的電流負(fù)荷將*。比如一個(gè)100W的電腦采用12V的單電壓輸入，其電路就需要負(fù)荷多余8A的電流，而這種類型的產(chǎn)品的功耗大多遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于100W。
除此之外，我們?cè)陔娐钒迳?/span>將硬盤的電路進(jìn)行連線設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)將BM945GSE與一般的產(chǎn)品只能供應(yīng)一個(gè)硬盤的設(shè)計(jì)區(qū)別開來(lái)，BM945GSE可通過(guò)這一連線，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)硬盤的同時(shí)供電，以實(shí)現(xiàn)各種RAID，大大增強(qiáng)系統(tǒng)的存儲(chǔ)能力。
同時(shí)BM945GSE還保留了一個(gè)ATX電源接口，使系統(tǒng)在特殊的一些應(yīng)用場(chǎng)合可以根據(jù)需要采用ATX電源的輸入模式，如當(dāng)系統(tǒng)需要承接多個(gè)硬盤或負(fù)荷較高的程序時(shí)。
后備電源管理系統(tǒng)
后備管理電源系統(tǒng)是指支持產(chǎn)品使用后備電源進(jìn)行供電的模塊，可在外接電源因種種原因不能繼續(xù)給設(shè)備供電時(shí)，啟用后備電源進(jìn)行續(xù)航，使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，保證業(yè)務(wù)不因?yàn)橥獠吭蛑袛唷?/span>
在實(shí)際運(yùn)用中，后備電源十分實(shí)用，在某些領(lǐng)域甚至是至關(guān)重要的。如在工控領(lǐng)域，設(shè)備終端常處在無(wú)人看管的環(huán)境中，當(dāng)不可避免發(fā)生斷電現(xiàn)象時(shí)，后備電源可以讓主機(jī)在斷電的時(shí)候繼續(xù)工作，并將故障數(shù)據(jù)和環(huán)境狀況數(shù)據(jù)發(fā)送回后臺(tái)，通知系統(tǒng)后臺(tái)對(duì)故障進(jìn)行處理，以免因?yàn)檫\(yùn)行停頓造成或大或小的損失，因此后備電源對(duì)大多數(shù)工控用戶來(lái)講實(shí)際上是很重要的。
對(duì)商業(yè)、個(gè)人用戶來(lái)說(shuō)，后備電源的重要性尤為明顯，我們?cè)谑褂秒娔X時(shí)如果突然停電，或是設(shè)備需要搬離電源，就需要后備電源的支持，相信各位讀者對(duì)此都深有體會(huì)。而后備電源管理系統(tǒng)是保證后備電源可用的*條件。
雖然后備電源能保證業(yè)務(wù)的連續(xù)，但是由于現(xiàn)有技術(shù)的限制，一般充電電池所能儲(chǔ)蓄的電量有限，如果用來(lái)支持功耗較高的產(chǎn)品，續(xù)航時(shí)間將十分的短暫，甚至不能實(shí)現(xiàn)其啟動(dòng)。在這種情況下，后備電源的設(shè)置就沒(méi)有任何意義，因此并不是所有的電腦設(shè)備都可以接駁后備電源進(jìn)行后備供電。只有針對(duì)低功耗的電腦設(shè)備，才能充分發(fā)揮后備電源的作用，后備電源管理系統(tǒng)的存在才有意義。反過(guò)來(lái)，后備電源管理系統(tǒng)也可以將主板低功耗的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得更為出眾。
3、圍繞應(yīng)用需求多樣的設(shè)計(jì)——多接口設(shè)計(jì)
互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，使得IT的系統(tǒng)觀念逐漸深入人心。越來(lái)越多的外圍設(shè)備需要通過(guò)不同的方式接入統(tǒng)一的終端系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)管理。在這種應(yīng)用背景下，多接口的設(shè)計(jì)成為有應(yīng)用價(jià)值的設(shè)計(jì)思路。
BM945GSE設(shè)置有多種豐富的擴(kuò)展接口，有COM （其中1SUPPLY 5V/12V/TTL，1可定義485，422） ×6、CAN×1、USB 2.0×6、PCI×1、PCI 104×1、Mini PCI Express×1、GPIO 8 IN 6 OUT×1，這些接口將BM945GSE打造成理想的應(yīng)用終端產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)多樣的應(yīng)用和功能。下面我們將對(duì)這些接口的主要特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
COM口×6：COM口又稱為串行通訊端口，是使用串行方式傳輸信息的一種接口形式。COM口在工控領(lǐng)域十分常見(jiàn)，這是因?yàn)?/span>COM口屬于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的接口，其特性十分適合工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
l大部分的COM口與設(shè)備的連接固定都是通過(guò)螺絲進(jìn)行固定的，這種固定方式使得終端與擴(kuò)展設(shè)備的通信連接更為可靠牢固。
lCOM口的信號(hào)傳輸十分可靠，可進(jìn)行長(zhǎng)距離的信息傳輸，這也大大靈活了機(jī)房布線。
lCOM口的特性優(yōu)勢(shì)，使其在工控領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛，而一般的工業(yè)主板只有兩到四個(gè)的COM口，這些COM口已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在和將來(lái)的使用需求，因此我們將BM945GSE的COM口增加至六個(gè)，這也就意味著使用BM945GSE的設(shè)備可以接更多的傳感器和外圍設(shè)備，增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性能。
lCOM口的應(yīng)用非常廣泛和成熟，因此針對(duì)COM口的軟件開發(fā)更為容易，因此軟件成本也更低
lCOM口設(shè)備在工控領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是很廉價(jià)的一種接口，這是因?yàn)?/span>COM口的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)成熟，使用COM口的設(shè)備相對(duì)于其他新標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，其成本更低。
CAN總線×1：CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。CAN總線原來(lái)應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。由于CAN總線本身的特點(diǎn),其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè),而向自動(dòng)控制、航空航天、航海、過(guò)程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。CAN已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn),并已被*為幾種zui有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
l由于CAN口能使應(yīng)用無(wú)限串聯(lián)地承接，可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一對(duì)多及廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)，因此當(dāng)沒(méi)有多余的COM口擴(kuò)展的時(shí)候，使用CAN口是一個(gè)的選擇。
lCAN控制器工作于多主方式,網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問(wèn)優(yōu)先權(quán)（取決于報(bào)文標(biāo)識(shí)符）采用無(wú)損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁的方式競(jìng)爭(zhēng)向總線發(fā)送數(shù)據(jù),且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼,而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼,這可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù),這些特點(diǎn)使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng),并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
lCAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響,從而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中個(gè)別節(jié)點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題時(shí),使得總線免于 “死鎖”狀態(tài)。
但CAN口相對(duì)于COM口來(lái)說(shuō)，價(jià)格相對(duì)高昂。通常在COM口無(wú)法滿足使用要求時(shí)才使用CAN口設(shè)備。
USB2.0×6：USB接口是現(xiàn)代電子設(shè)備應(yīng)用隨時(shí)輕松擴(kuò)展應(yīng)用需求的產(chǎn)物。
lUSB接口支持設(shè)備的即插即用，支持熱插拔，因此不需要等到關(guān)機(jī)后再插拔。
lUSB接口通信速度快，現(xiàn)在的USB2.0通信速度可達(dá)到480 Mbps
lUSB接口是標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的接口，通用性能十分強(qiáng)。
l但是USB的可傳輸距離很短，可靠性也比較差，因此USB適合需要即插即用、數(shù)據(jù)傳輸距離比較短的應(yīng)用使用。
基于目前USB設(shè)備的廣泛運(yùn)用的考慮，我們?cè)贐M945GSE設(shè)置了八個(gè)USB接口，以方便用戶擴(kuò)展使用。
miniPCI接口×1和PCI104接口×1：mini PCI接口和PCI104接口都是符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展接口，兩者*的模塊化功能可使用戶很方便對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，如很容易接上GPRS模塊、wifi模塊、視頻采集模塊（很容易將系統(tǒng)擴(kuò)展為帶DVR功能的系統(tǒng)）、可擴(kuò)展多網(wǎng)口系統(tǒng)或者帶千兆光纖網(wǎng)口的系統(tǒng)等等。
PCI接口×1：留有一個(gè)PCI接口，可方便傳統(tǒng)模塊的擴(kuò)展，保證現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)用，節(jié)約系統(tǒng)更新?lián)Q代成本。然而由于PCI的使用與我們的輕薄型設(shè)計(jì)的理念是有矛盾的，因此當(dāng)客戶不需要這個(gè)接口時(shí)，我們可以在產(chǎn)品定制時(shí)，將這個(gè)接口取消。
千兆網(wǎng)口×2:一般的主板一般帶一個(gè)百兆網(wǎng)口，數(shù)據(jù)量的不斷增長(zhǎng)以及終端性能的提升，都要求網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣鹊玫酵教嵘?，一個(gè)百兆網(wǎng)口已經(jīng)不能再滿足現(xiàn)在的需要，而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，倚靠網(wǎng)口傳輸數(shù)據(jù)、進(jìn)行通信的方式已經(jīng)越來(lái)越成為主要方式，而千兆網(wǎng)傳輸距離長(zhǎng)、傳輸速度快、可靠性較高的特性也使其應(yīng)用逐漸被開拓出來(lái)、由此，千兆網(wǎng)口的設(shè)置變得十分重要。
八進(jìn)六出GPIO接口×1: GPIO，英文全稱為General-Purpose IO ports，也就是通用IO口。嵌入式系統(tǒng)中常常有數(shù)量眾多，但是結(jié)構(gòu)卻比較簡(jiǎn)單的外部設(shè)備/電路，對(duì)這些設(shè)備/電路有的需要CPU為之提供控制手段，有的則需要被CPU用作輸入信號(hào)。而且，許多這樣的設(shè)備/電路只要求一位，即只要有開/關(guān)兩種狀態(tài)就夠了，比如燈亮與滅。對(duì)這些設(shè)備/電路的控制，使用傳統(tǒng)的串行口或并行口都不合適。而GPIO可提供一個(gè)“通用可編程IO接口”。
4、圍繞存儲(chǔ)需求設(shè)置存儲(chǔ)接口
SATA接口×4：四個(gè)SATA接口可使系統(tǒng)做軟RAID，也可單獨(dú)做為存儲(chǔ)設(shè)備使用。一般的主板只帶有一個(gè)或兩個(gè)SATA接口，限制了系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量。
CF卡接口×1：
l 將系統(tǒng)保存在CF卡中，使CF卡成為一個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)和運(yùn)行的存儲(chǔ)介質(zhì)，方便用戶對(duì)系統(tǒng)軟件的更新和維護(hù)。
l 在一些震動(dòng)大的應(yīng)用環(huán)境中，CF卡可以作為一個(gè)理想的、廉價(jià)的防震的存儲(chǔ)介質(zhì)。
5、圍繞音頻輸出需求設(shè)置音頻輸出接口
根據(jù)用戶對(duì)音頻輸出的使用需求，BM945GSE設(shè)置了兩種音頻輸出接口——數(shù)字音頻輸出接口和模擬音頻輸出接口。
l其中數(shù)字音頻輸出就是不經(jīng)DAC（模擬輸出芯片）直接把PCM信號(hào)輸出的輸出方式，這種直通信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)很高的保真度。模擬信號(hào)除了要受DAC（模擬輸出芯片）的影響外，還要受整個(gè)模擬電路和元件的影響，因此在音質(zhì)上會(huì)與數(shù)字音頻輸出的音頻存在很大差距，甚至?xí)霈F(xiàn)失真的現(xiàn)象。
l但是由于模擬音頻輸出對(duì)前端設(shè)備的要求沒(méi)有數(shù)字音頻那么高，因此總體來(lái)說(shuō)，使用模擬音頻的成本比使用數(shù)字音頻來(lái)得更為低廉，因此在一些對(duì)音頻輸出要求比較高的應(yīng)用領(lǐng)域如POS機(jī)，或是應(yīng)用環(huán)境干擾比較大的領(lǐng)域，可以選擇數(shù)字音頻。而在一些對(duì)音頻輸出的要求不高，環(huán)境比較穩(wěn)定，成本考慮要求比較苛刻的應(yīng)用領(lǐng)域則可以選擇模擬音頻輸出。
6、圍繞視頻擴(kuò)展需求的視頻模塊接口
隨著顯示屏價(jià)格的下降和各種抗環(huán)境工藝的發(fā)展，液晶顯示屏已經(jīng)隨處可見(jiàn)，與數(shù)量同步發(fā)展的還有視屏輸出的質(zhì)量，但在多變的應(yīng)用中，并不是只有單一的數(shù)據(jù)模式。BM945GSE帶有兩中視頻輸出模式可供用戶自定義，即DVI+VGA模式和LVDS+VGA模式。
l DVI+VGA模式是一種高保真的視屏數(shù)據(jù)輸出模式，可實(shí)現(xiàn)高清。
l LVDS+VGA模式是一種可使結(jié)構(gòu)上做得更為小巧、可接廉價(jià)LCD的視屏輸出模式，用戶可根據(jù)自己的實(shí)際需求，選擇視屏輸出的模式
l BM945GSE可接雙屏，可分兩路視屏分別顯示不同的內(nèi)容。
7、流媒體播放能力
BM945GSE可支持多種視屏輸出格式，如avi、mpeg、mp3等等，各種輸出格式的流媒體播放能力都可以達(dá)到720P。
四、經(jīng)營(yíng)理念
BM945GSE具備多種功能，但是在實(shí)際的應(yīng)用中，能夠?qū)⑦@些功能全部用上的客戶非常少，而一般的ODM方式是非常昂貴的太昂貴，其費(fèi)用需要包括設(shè)計(jì)在內(nèi)的一系列的成本開支，如開一個(gè)新板就需要高達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)的成本，對(duì)于一些需求只達(dá)幾百片或千多片的用戶來(lái)說(shuō)，這樣的開支顯然是不劃算的，而且客戶很難在市面上找到與自己的實(shí)際需要緊密切合的標(biāo)準(zhǔn)品。
從與用戶互利的角度出發(fā)，我們對(duì)BM945GSE的經(jīng)營(yíng)采取準(zhǔn)ODM模式，即用戶可根據(jù)自己的實(shí)際需要在BM945GSE所具有的功能上進(jìn)行刪減，而在此過(guò)程中，我們不收取任何設(shè)計(jì)費(fèi)用，同時(shí)可以因減少元器件而降低主板的制造成本，從而減低用戶的成本。這種模式一方面可以使產(chǎn)品高度適應(yīng)應(yīng)用，另一方面，可使用戶有效的控制成本。
但是出于工廠排產(chǎn)生產(chǎn)方面考慮，客戶需要有一定的訂貨量，我們才可以提供這種免設(shè)計(jì)費(fèi)的非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格產(chǎn)品。
除此之外，我們還可以為客戶根據(jù)應(yīng)用需求提供機(jī)箱和結(jié)構(gòu)的配套設(shè)備的設(shè)計(jì)、加工生產(chǎn)，還可為客戶提供linux系統(tǒng)的裁剪，作出一個(gè)的OS操作系統(tǒng)，讓操作系統(tǒng)更精簡(jiǎn)效能更高，可靠性更高
五、結(jié)語(yǔ)
BM945GSE是市場(chǎng)需求呼喚的產(chǎn)物，各方面的設(shè)計(jì)都將處理中心的低功耗優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得，同時(shí)，多接口的設(shè)計(jì)使其系統(tǒng)的擴(kuò)展變得更為方便快捷。而我們?cè)趯?duì)市場(chǎng)的充分考量后，提出準(zhǔn)ODM模式來(lái)經(jīng)營(yíng)BM945GSE，以實(shí)現(xiàn)與用戶的雙向互利。
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2025第十一屆中國(guó)國(guó)際機(jī)電產(chǎn)品交易會(huì) 暨先進(jìn)制造業(yè)博覽會(huì)
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