一种基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板制造技术

本发明专利技术公开了一种基于龙芯2K1000主处理芯片的COM‑E功能主板设计方法。包括整个设计方法的硬件和软件的架构和实现，阐述了一种高度国产化、完全自主研发的COM‑E功能主板的设计方法。该COM‑E功能主板产品可应用在多种集成应用场合，具有低功耗、通用、高效性。

A kind of com-e functional motherboard based on dragon core 2k1000 main processing chip

【技术实现步骤摘要】
一种基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板
本专利技术属于信息安全
，是中小型控制和通信系统集成的核心控制单元，特别是电力、国防和通信领域。
技术介绍
嵌入式系统是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。目前，龙芯2K1000嵌入式系统具有国产化程度高、自主可控性强、可靠性高、组网方便等特点，适合于国防控制系统、电力控制系统、信息安全通信系统等，有着广泛的应用。目前国内外已有的X86系列的COM-E功能主板，但在一些特殊应用环境下，通常国外产品垄断，核心代码不公开，售后服务不及时，BUG多却不提供相关解决措施等等，在涉及国家核心安全领域，不能满足实际的使用的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于寻求一种小型化、低功耗、适用于宽温环境的完全自主可控的国产COM-E功能主板，完全可以替代国外同类产品。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板，包含龙芯2K1000处理器与DDR3内存颗粒、M2接口存储芯片、PHY芯片、DVO转VGA芯片、DVO转LVDS芯片，为COM-E功能主板提供灵活可配、资源丰富的接口。所述2K1000处理器与DDR3内存颗粒、M2接口存储芯片、PHY芯片、CAN收发器、串口接口芯片均位于COM-E功能主板上。所述的CPU采用选用龙芯2K1000。龙芯2K1000处理器主要面向于网络应用，兼顾平板应用及工控领域应用。采用40nm工艺，片内集成2个GS264处理器核，主频1GHz，64位DDR3控制器，以及各种系统IO接口。所述的内存模块采用板载内存颗粒的方式进行扩展。通过处理器集成的控制器连接到各个颗粒，每个控制器连接4片500MB的DDR316位的DDR3内存颗粒，共计4片，总容量2GB。所述的视频输出DVO转VGA芯片是AnalogDevice的ADV7125KSTZ140；所述的视频输出DVO转LVDS换芯片是TI的SN65LVDS93A。所述的PHY网络芯片是Microchip/Micrel的KSZ9031RNX，2K1000处理器通过此芯片输出1路10/100/1000Mbps网络接口。所述的上电时序控制芯片是一颗单片机ATMEGA128A-MU，用于上电时序控制，Reset控制。所述的故障诊断方式是板载了DEBUG指示灯，CPU通过I2C/UART下发当前状态的指示代码，由FPGA解码后点亮相应的LED指示灯。向外提供PCI-E总线、USB接口、SATA接口、串口、千兆以太网接口、音频接口、显示接口等，具体功能框图如1所示。该模块主要是完成数据的收发和运算，调试接口方便用户进行程序开发调试以及产品的维护，网络可用于程序加载和数据通信。该模块采用插入式接触，使用螺钉加固安装，具有高抗震动、抗冲击。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术的基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板实现，具有自主可控、安全可靠、集成度高等特点；2)本专利技术的模块采用龙芯2K1000处理器，提供了丰富的配置灵活的接口；3)本专利技术的模块通过集成化设计，便于可靠性设计，使得模块能够适应多种行业的恶劣环境。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板原理框图。图2为基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板结构尺寸图。图3为ADV7125KSTZ140内部框图。图4为SN65LVDS93A原理框图。图5为KSZ9031RNX芯片原理结构框图。图6为基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板工作电压转换电路图。具体实施方式实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板，基于龙芯2K1000处理器，通过板上集成网络控制器、板载内存、DVO转VGA芯片、DVO转LVDS芯片，向外提供PCI-E总线、USB接口、SATA接口、串口、千兆以太网接口、音频接口、显示接口等，具体功能框图如1所示。该模块主要是完成数据的收发和运算，调试接口方便用户进行程序开发调试以及产品的维护，网络可用于程序加载和数据通信。该模块采用插入式接触，使用螺钉加固安装，具有高抗震动、抗冲击。结构采用CompactCOMExpress结构类型，板外形为正方形，外形尺寸大小为95mm*95mm。4个孔位，孔位数据以及type6插槽位置如图2所示。主板的处理器选用龙芯2K1000。龙芯2K1000处理器主要面向于网络应用，兼顾平板应用及工控领域应用。采用40nm工艺，片内集成2个GS264处理器核，主频1GHz，64位DDR3控制器，以及各种系统IO接口。龙芯2K1000处理器内部集成有1个64位/DDR2/DDR3内存控制器。考虑到主板遵循COME规范，板卡尺寸较小，因此主板的内存模块采用板载内存颗粒的方式进行扩展。通过处理器集成的控制器连接到各个颗粒，每个控制器连接4片4Gb的DDR316位的DDR3内存颗粒，共计4片，总容量2GB，后续如果有需要，可以将内存颗粒更换为8Gb，这样总容量可以扩大至4GB。由于龙芯2K1000没有集成VGA接口，需要通过DVO来转接。我们这里选用的是AnalogDevice的ADV7125KSTZ140(工业级140MSPS，商业级最大可到330MSPS)。ADV7125是一款单芯片、三通道、高速数模转换器，内置三个高速、8位、带互补输出的视频DAC、一个标准TTL输入接口以及一个高阻抗、模拟输出电流源。它具有三个独立的8位宽输入端口。只需一个+5V/+3.3V单电源和时钟便能工作。ADV7125还具有其他视频控制信号：复合SYNC和BLANK；以及省电模式。这款产品还有国产PIN脚兼容的芯片，方便后续进行国产化转化。ADV7125采用5VCMOS工艺制造，单芯片CMOS架构可确保以较低功耗提供更多功能。ADV7125KSTZ140内部框图如图3，相对而言，这颗单芯片的DVO转VGA方案应用比较简单。按照参考设计就可以。需要注意的是，这款芯片没有集成对显示器的DDC(I2C)读取，原理图需要将VGA接口的DDC信号直接连接到2K1000的I2C引脚。因2K1000没有专用的VGADDC控制器，而且仅有2个专用的SMBUS(I2C)控制器，因此我们这里直接连接到了2K1000的GPIO0和GPIO1，用GPIO模拟I2C。由固件和内核读取外接显示器的DDC信息，然后通过DVO接口改变分辨率。龙芯2K1000也没有集成LVDS驱动器，同样需要通过另外一路DVO来转换。我们选用的是TI的SN65LVDS93A。SN65LVDS93A发送器在单个集成电路上包含了四个7位并联负载串行输出移位寄存器、一个7X时钟合成器以及五个低压差分信号(LVDS)线路驱动器。凭借这些功能，该器件可通过5条平衡双股线同步发送28位单端低电压晶体管-晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板其特征在于，包括龙芯2K1000处理器以及与其互连的内存模块、输出DVO信号同时连接DVO转VGA模块输出VGA信号、输出DVO信号同时连接DVO转LVDS模块输出LVDS信号、通过GMAC控制器连接千兆网络芯片输出1路10M/100M/1000M自适应以太网、时序控制单片机、通过电源转换芯片供电、通过板载DEBUG灯的指示代码显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板其特征在于，包括龙芯2K1000处理器以及与其互连的内存模块、输出DVO信号同时连接DVO转VGA模块输出VGA信号、输出DVO信号同时连接DVO转LVDS模块输出LVDS信号、通过GMAC控制器连接千兆网络芯片输出1路10M/100M/1000M自适应以太网、时序控制单片机、通过电源转换芯片供电、通过板载DEBUG灯的指示代码显示。


2.根据权利要求1所述的基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板其特征在于，所述功能主板采用龙芯2K1000嵌入式处理器，双核、主频1GHz，内置1M二级缓存，片内集成GPU。


3.根据权利要求1所述的基于龙芯2K1000主处理芯片的COM-E功能主板其特征在于选用AnalogDevice的ADV7125KSTZ140(工业级140MSPS，商业级最大可到330MSPS)将DVO信号转换成VGA信...

【专利技术属性】
技术研发人员：任礼虎，孙振川，张天翼，李宗玲，
申请(专利权)人：江苏龙威中科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32