一种工控DPU主板制造技术

一种工控DPU主板，包括DPU母版以及设置在DPU母版上的飞腾FT2000/4处理器、FPGA、DDR内存模块、FLASH存储模块、PHY芯片、电源模块以及时钟模块；DPU母版通过CPCI连接器与DPU底座连接，CPCI连接器中有B码对时接口、PHY信号接口；DPU母版与DPU子板通过板间连接器连接，能够传输冗余通讯数据、管理分布式控制系统下IO分支数据的收发；飞腾FT2000/4处理器分别与FPGA、DDR内存模块、FLASH存储模块以及电源模块连接；飞腾FT2000/4处理器通过PHY芯片与PHY信号接口连接，并与B码对时接口连接。本实用新型专利技术自主可控与安全可信。主可控与安全可信。主可控与安全可信。

【技术实现步骤摘要】
一种工控DPU主板


[0001]本技术属于电力系统控制领域，尤其涉及一种工控DPU（Data process unit，数据处理器）主板。

技术介绍

[0002]FT
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2000/4通用计算处理器芯片集成4个飞腾自主研发的处理器核心FTC663，兼容64位ARMv8指令集，16nm制程，主频最高3.0GHz，最大功耗10W，在CPU核心技术上实现了新突破，并在内置安全性方面拥有独到创新。FT
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2000/4适用于构建桌面终端计算机，包括台式机、一体机、笔记本电脑和移动客户端等产品，并可通过“降频”、“减核”的方式，在能源、交通、化工、金融等关键领域实现嵌入式低功耗应用。DPU常应用于DCS控制系统中，通常CPU用于通用计算，GPU用于加速计算，而数据中心中传输数据的DPU则进行数据处理，DPU已经成为了以数据为中心的加速计算模型的第三个计算单元。DPU对电力源端的安全生产有着决定性影响，作为控制核心，保证其自主可控、安全可信这样的需求日益迫切。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种工控DPU主板，保障部件的安全可信，并具备高时效性逻辑。
[0004]为了实现上述目的，本技术有如下的技术方案：
[0005]一种工控DPU主板，包括DPU母版以及设置在DPU母版上的飞腾FT2000/4处理器、FPGA、DDR内存模块、FLASH存储模块、PHY芯片、电源模块以及时钟模块；所述的DPU母版通过CPCI连接器与DPU底座连接，所述的DPU母版CPCI连接器中有B码对时接口、PHY信号接口；DPU母版与DPU子板通过板间连接器连接，能够传输冗余通讯数据、管理分布式控制系统下IO分支数据的收发；所述的飞腾FT2000/4处理器分别与FPGA、DDR内存模块、FLASH存储模块以及电源模块连接；所述的飞腾FT2000/4处理器通过PHY芯片与PHY信号接口连接；B码对时接口与FPGA连接。
[0006]作为本技术工控DPU主板的一种优选方案，所述的飞腾FT2000/4处理器连接Debug串口并通过千兆RGMII接口经千兆PHY芯片连接Debug网口。
[0007]作为本技术工控DPU主板的一种优选方案，FPGA经过千兆PHY芯片连接用于进行HMI通讯的2路千兆网口。
[0008]作为本技术工控DPU主板的一种优选方案，FPGA经过百兆PHY芯片连接2路百兆网口，用于IOLINK的A/B网通讯；所述的FPGA还经过百兆PHY芯片连接2路用于双机冗余交互通讯的百兆网口，双机之间心跳监视信号通过硬IO管脚相连接。
[0009]作为本技术工控DPU主板的一种优选方案，FPGA设置6组共12个UART口，能够支持6个IO分支的串口通讯。
[0010]作为本技术工控DPU主板的一种优选方案，FPGA连接B码对时接口接收IRIG
‑
B码；FPGA通过1路PCIE总线、1路LPC或SPI总线以及1路GMAC接口直接与飞腾FT2000/4处理器
通讯。
[0011]作为本技术工控DPU主板的一种优选方案，所述的DDR内存模块采用5片容量为512MB的DDR3存储器。
[0012]作为本技术工控DPU主板的一种优选方案，所述的FLASH存储模块包括并列连接的256MB的SPI NOR FLASH以及由QSPI总线连接的256MB的SPI NOR FLASH DEBUG；所述的FLASH存储模块还包括4GB的SPI NAND FLASH；与4GB的SPI NAND FLASH相并列的设置有512KB的FRAM。
[0013]作为本技术工控DPU主板的一种优选方案，所述的电源模块采用并列设置的两路24V直流电源供电，并依次经过电源分配模块、防护电路输入直流变压模块，通过直流变压模块生成5V、3.3V或1.8V电压输出给所需元件。
[0014]相较于现有技术，本技术有如下的有益效果：采用国产飞腾FT2000/4处理器结合FPGA实现了工控DPU主板的完整功能，本技术能够实现冗余多任务算法环境下的功能块组态封装以及运行调度，能够实现最快5ms的运算周期并与I/O相适配，为高时效性逻辑实现奠定基础。本技术打破了对国外产品的依赖，保证控制核心的自主可控与安全可信。
附图说明
[0015]图1 本技术基于飞腾FT2000/4处理器的工控DPU主板外设连接示意图；
[0016]图2 本技术工控DPU主板的布局结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图及实施例对本技术做进一步的详细说明。
[0018]本技术提出一种工控DPU主板，包括DPU母版以及焊接在DPU母版上的飞腾FT2000/4处理器、FPGA（现场可编程门阵列，Field Programmable Gate Array）、DDR（双倍速率同步动态随即存储器Double Data Rate）内存模块、FLASH存储模块、PHY（端口物理层，Physical Layer）芯片、电源模块以及时钟模块。
[0019]DPU母版通过CPCI（Compact Peripheral Component Interconnect）连接器与DPU底座连接，所述的CPCI连接器中有B码对时接口、PHY信号接口。DPU母版与DPU子板通过板间连接器连接，能够传输冗余通讯数据、管理分布式控制系统下IO分支数据的收发。所述的飞腾FT2000/4处理器分别与FPGA、DDR内存模块、FLASH存储模块以及电源模块连接；所述的飞腾FT2000/4处理器通过PHY芯片与PHY信号接口连接，并与B码对时接口连接。
[0020]FPGA的型号包括PGL100H。
[0021]PHY芯片的型号包括YT8521、YT8511H、以及SR8201F。
[0022]参见图1，DBG串口表示Debug口，ETH表示Ethernet网络接口，24VDC表示24V直流电源，UART表示通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），RMII表示精简介质独立接口（Reduced Media Independent Interface），RGMII表示千兆精简介质独立接口（Reduced Gigabit Media Independent Interface），PCIE表示高速串行总线，Peripheral component interconnect express，LPC表示Low pin count Bus总线，RTC表示实时时钟，Real_Time Clock，FRAM表示铁电存储器，Ferroelectric RAM。
[0023]Core1/ Core2/ Core3/ Core4表示核1、核2、核3、核4。
[0024]飞腾FT2000/4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工控DPU主板，其特征在于：包括DPU母版以及设置在DPU母版上的飞腾FT2000/4处理器、FPGA、DDR内存模块、FLASH存储模块、PHY芯片、电源模块以及时钟模块；所述的DPU母版通过CPCI连接器与DPU底座连接，所述的DPU母版CPCI连接器中有B码对时接口、PHY信号接口；DPU母版与DPU子板通过板间连接器连接，能够传输冗余通讯数据、管理分布式控制系统下IO分支数据的收发；所述的飞腾FT2000/4处理器分别与FPGA、DDR内存模块、FLASH存储模块以及电源模块连接；所述的飞腾FT2000/4处理器通过PHY芯片与PHY信号接口连接；B码对时接口与FPGA连接。2.根据权利要求1所述的工控DPU主板，其特征在于：所述的飞腾FT2000/4处理器连接Debug串口并通过千兆RGMII接口经千兆PHY芯片连接Debug网口。3.根据权利要求1所述的工控DPU主板，其特征在于：FPGA经过千兆PHY芯片连接用于进行HMI通讯的2路千兆网口。4.根据权利要求1所述的工控DPU主板，其特征在于：FPGA经过百兆PHY芯片连接2路百兆网口，用于IOLINK的A/B网通讯；所述的FPGA还经过百兆PHY芯片连接2路用于双机冗余交互通讯的百兆网口，双机之间心跳监视信号通过硬IO管...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘茜，李卓，咸光全，王宾，王鑫，管磊，马启超，刘井密，张军，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：