一种用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板制造技术

本实用新型专利技术属于信息安全、通信技术领域，具体涉及一种用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板，包括：具备RGMII、USB物理接口双核且功耗极低的CPU芯片、4片内存芯片、SD／MMC接口、电源模块，调试器接口，三个千兆物理层芯片，三个光模块接口，三个网线接口，网线接口转RS232串口接口，RS232串口接口，USB接口，USB接口物理芯片，时钟芯片、nor flash芯片；其中，CPU芯片和内存芯片之间通过X64内部总线连接，CPU和nor flash芯片之间通过X16内部总线连接，CPU芯片和三个千兆物理层芯片之间通过所述RGMII物理接口连接。4片内存芯片直接贴片在主板上。采用多电压冗余输入电源系统。CPU芯片采用Freescale QorIQ P2020芯片，本实用新型专利技术有效的满足了工控网络对高可靠性的需求，是一款满足工控环境的高可靠性防火墙主板。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板
本技术涉及一种用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板，属于数据通信
。
技术介绍
工业控制网络是用具有数字通信能力并能大量分散在生产现场的测量控制仪表作为网络节点而构成的网络。工业控制网络通过自动化手段指挥工业生产过程，具有通信实时性特点。也因为工业控制网络异常直接影响生产过程，工业控制网络安全事件往往能带来人身伤害，财产损失，甚至引起社会问题。防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成的、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障；通常作为网关部署的防火墙设备只允许符合安全策略的数据流通过，从而起到保护内部网、专用网等免受非法用户入侵的作用。工业控制防火墙是应用在工业控制网络中，进行信息安全防护的专业安全设备。工业控制防火墙具有比传统防火墙更高的可靠性要求。目前在国内，大多数一般用途的防火墙设备使用基于X86芯片的工控机主板作为主要载体。X86架构的芯片采用复杂指令集，基于X86芯片的主板在具备相对较高的计算能力的同时，存在着功耗较大的缺点。功耗大意味着局部高温，为了解决散热问题，防火墙设备进行风扇降温。通常作为网关部署的防火墙设备一般都是7*24小时运行的，大功耗带来了防火墙设备长运行周期稳定性差的问题:据不完全统计，使用基于X86芯片的工控机主板的一般用途防火墙设备运行一年左右的故障率在10%左右，而其中60%以上的故障出现在电源和CPU风扇上。基于X86芯片的主板通常使用插槽式的内存组装方式。插槽方式容易产生连接点松动的问题，可靠性不高，无法适用于工业控制网络中复杂的应用环境。为了解决现有技术的上述问题，本技术设计了一种用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板，从而增强工业防火墙设备的稳定性。本技术的技术方案如下:一种用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板，其特征在于:它包括:1个CPU芯片(I)、4个内存芯片(2，3，4，5)、SD / MMC接口(6)、电源模块(7)、调试器接口(8)、3个千兆物理层芯片(9，10，11)、3个光模块接口(12，14，16)、3个网线接口(13，15，17)、I个网线接口转 RS232 串 口接口(18)、1 个 RS232 串 口接口(19)、1 个 USB 接口(20)、1 个 USB 接口物理芯片(21)、I个时钟芯片(22)、lfnor flash芯片(23);其中，所述CPU芯片(I)功耗极低并具备RGMII物理接口和USB物理接口，所述的CPU芯片(I)和所述4个内存芯片(2,3,4,5)之间通过X64内部总线双向连接，所述的CPU芯片(I)和nor flash芯片(23)之间通过X16内部总线双向连接，所述CPU芯片(I)和所述三个千兆物理层芯片(9，10，11)之间通过所述RGMII物理接口双向连接，所述CPU芯片(I)通过USB接口物理芯片(21)与USB接口(20)双向连接，所述CPU芯片(I)通过RS232串口接口(19)与网线接口转RS232串口接口(18)双向连接。进一步地，3个千兆物理层芯片(9，10，11)分别为第一千兆物理层芯片(9)、第二千兆物理层芯片(10)、第三千兆物理层芯片(11)，3个光模块接口(12，14，16)分别为第一光模块接口(12)、第二光模块接口(14)、第三光模块接口(16)，3个网线接口(13，15，17)分别为第一网线接口(13)、第二网线接口(15)、第三网线接口(17)，第一千兆物理层芯片(9)分别与第三光模块接口(16)、第三网线接口(17)双向连接，第二千兆物理层芯片(10)分别与第二光模块接口(14)、第二网线接口(15)双向连接，第三千兆物理层芯片(11)分别与第一光模块接口(12)、第一网线接口(13)双向连接。进一步地，所述CPU芯片(I)采用Freescale公司的QorIQ P2020。进一步地，所述的三个千兆物理层芯片(9，10，11)均支持百兆/千兆自适应的光电互换，所述的调试器接口为JTAG或COP接口。进一步地，所述的三个千兆物理层芯片(9，10，11)均采用Vitesse公司的VSC8211。或者，所述的三个千兆物理层芯片(9，10，11)均采用BroadCom公司的BCM54615。进一步地，所述的四个内存芯片(2，3，4，5)直接贴在主板上。进一步地，所述的电源模块(7)采用支持精密的高电流多电压冗余输入电源系统，为整个主板供电。进一步地，所述的时钟芯片(22)为整个主板提供时钟。进一步地，所述的3个网线接口(13，15，17)均为RJ45接口。进一步地，所述的3个光模块接口(12，14，16)均为SFP接口。在各类功能的实现与不同芯片的选择方面，支持加密/解密算法，功耗极低，双核并具备RGMII物理接口的CPU可选用QorIQ P2020。内存芯片采用单片256M或者512M，总量可到IG或者2G。内存芯片没有采用插内存条方式，直接使用内存芯片贴片在主板上，进一步增加了主板抗震，稳定性。电源模块支持精密的高电流多电压冗余输入电源系统。当某一路电源输入故障，能保证主板供电，保证主板正常工作。单一的时钟电路为整个主板提供时钟。使用64M的norflash芯片中存放uboot，操作系统等固件。主板支持USB启动系统。本技术技术方案的主要特点就是充分利用了 QorIQ P2020芯片内部包含的3个高速千兆光电互换combo接口及USB接口，并充分利用芯片提供的硬件CRC校验支持的特性，实现了主板的低功耗，低散热要求。同时内存芯片直接贴片的设计也进一步提高了整体主板的可靠性。双路输入电源系统的设计保证一路电路故障时，主板正常工作。【附图说明】图1是本技术的电路逻辑图。图2是本技术的一种典型实施方式的说明图。【具体实施方式】参见图1，本技术包括:1个CPU芯片1、4个内存芯片2_5、SD / MMC接口 6、电源模块7、调试器接口 8、3个千兆物理层芯片9-11、3个光模块接口 12，14，16、3个网线接口 13，15，17、1个网线接口转RS232串口接口 18、1个RS232串口接口 19、1个USB接口20、I个USB接口物理芯片21、1个时钟芯片22、1个nor flash芯片23 ;其中，所述CPU芯片I功耗极低并具备RGMII物理接口和USB物理接口，所述的CPU芯片I和所述4个内存芯片2-5之间通过X64内部总线双向连接，所述的CPU芯片I和nor flash芯片23之间通过X16内部总线双向连接，所述CPU芯片I和所述三个千兆物理层芯片9，10，11之间通过所述RGMII物理接口双向连接，所述CPU芯片I通过USB接口物理芯片21与USB接口 20双向连接，所述CPU芯片I通过RS232串口接口 19与网线接口转RS232串口接口 18双向连接。3个千兆物理层芯片9-11分别为第一千兆物理层芯片9、第二千兆物理层芯片10、第三千兆物理层芯片11，3个光模块接口 12，14，16分别为第一光模块接口 12、第二光模块接口 14、第三光模块接口 16，3个网线接口 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板，其特征在于：它包括：1个CPU芯片(1)、4个内存芯片(2，3，4，5)、SD／MMC接口(6)、电源模块(7)、调试器接口(8)、3个千兆物理层芯片(9，10，11)、3个光模块接口(12，14，16)、3个网线接口(13，15，17)、1个网线接口转RS232串口接口(18)、1个RS232串口接口(19)、1个USB接口(20)、1个USB接口物理芯片(21)、1个时钟芯片(22)、1个nor flash芯片(23)；其中，所述CPU芯片(1)功耗极低并具备RGMII物理接口和USB物理接口，所述的CPU芯片(1)和所述4个内存芯片(2，3，4，5)之间通过X64内部总线双向连接，所述的CPU芯片(1)和nor flash芯片(23)之间通过X16内部总线双向连接，所述CPU芯片(1)和所述三个千兆物理层芯片(9，10，11)之间通过所述RGMII物理接口双向连接，所述CPU芯片(1)通过USB接口物理芯片(21)与USB接口(20)双向连接，所述CPU芯片(1)通过RS232串口接口(19)与网线接口转RS232串口接口(18)双向连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板，其特征在于:它包括:1个CPU芯片(I)、4个内存芯片(2，3，4，5)、SD / MMC接口(6)、电源模块(7)、调试器接口(8)、3个千兆物理层芯片(9，10，11)、3个光模块接口(12，14，16)、3个网线接口(13，15，17)、I个网线接口转 RS232 串 口接口(18)、1 个 RS232 串 口接口(19)、1 个 USB 接口(20)、I 个 USB 接口物理芯片(21)、I个时钟芯片(22)、lfnor flash芯片(23);其中，所述CPU芯片(I)功耗极低并具备RGMII物理接口和USB物理接口，所述的CPU芯片(I)和所述4个内存芯片(2，3，4,5)之间通过X64内部总线双向连接，所述的CPU芯片(I)和nor flash芯片(23)之间通过X16内部总线双向连接，所述CPU芯片(I)和所述三个千兆物理层芯片(9，10，11)之间通过所述RGMII物理接口双向连接，所述CPU芯片(I)通过USB接口物理芯片(21)与USB接口(20)双向连接，所述CPU芯片(I)通过RS232串口接口(19)与网线接口转RS232串口接口(18)双向连接。2.根据权利要求1所述的用于工业控制网络的高可靠性防火墙主板，其特征在于:3个千兆物理层芯片(9，10，11)分别为第一千兆物理层芯片(9)、第二千兆物理层芯片(10)、第三千兆物理层芯片(11)，3个光模块接口(12，14，16)分别为第一光模块接口(12)、第二光模块接口(14)、第三光模块接口(16)，3个网线接口(13，15，17)分别为第一网线接口(13)、第二网线接口(15)、第三网线接口(17)，第一千兆物理层芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兵，李佐民，
申请(专利权)人：北京中科网威信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11