專利名稱：嵌入式工業(yè)控制器主板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種嵌入式工業(yè)控制器主板。
背景技術(shù)：
隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)了很多新模式、新方法，主要在硬件和操作系統(tǒng)兩個(gè)方面。硬件目前使用較多的有ARM芯片和PC/104主板ARM芯片具有功耗低、體積小、價(jià)格低的優(yōu)勢，但ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中涉及到ARM仿真器與ARM編譯器的使用，編譯后的最終程序需要導(dǎo)入芯片中，對于沒有相關(guān)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師，熟悉ARM芯片開發(fā)需要一定時(shí)間，設(shè)計(jì)周期也自然會延長很多。此外，ARM芯片規(guī)格較為固定，其各種配置不能靈活改動(dòng)；PC/104主板能很好地與Windows系統(tǒng)兼容，但功耗高、體積大、價(jià)格高。操作系統(tǒng)常用的有VxWorks、Linux、Windows Vxfforks因出現(xiàn)較早、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、內(nèi)核很小、可靠性較高等，但VxWorks因價(jià)格很高；Linux是一種免費(fèi)、開源的操作系統(tǒng)，支持 軟件多，可用資源豐富，但是一般開發(fā)人員不太熟悉Linux，開發(fā)難度較大。現(xiàn)有的工控主板還存在對大流量信息處理速度慢、接口能力有限、視頻解碼功能不全等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有的工控主板普遍存在功能單一，功耗偏高，性能偏低，提供的接口有限，分辨率支持不夠等不足，本實(shí)用新型在研究現(xiàn)有嵌入式控制系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)之上，提供一種多功能、多接口、可擴(kuò)展在多功能媒體播放器、移動(dòng)信息娛樂設(shè)備、家庭數(shù)字媒體適配器、移動(dòng)導(dǎo)航設(shè)備以及工業(yè)平板液晶電腦上的嵌入式工業(yè)控制器主板，適用于工業(yè)控制各行各業(yè)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是嵌入式工業(yè)控制器主板，包括CPU模塊、IDE硬盤、內(nèi)存、顯示模塊、電源模塊，還包括以太網(wǎng)連接模塊，外接WiFi的無線網(wǎng)絡(luò)模塊，觸摸屏接口模塊、USB接口模塊，所述以太網(wǎng)連接模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、觸摸屏接口模塊、USB接口模塊均與CPU連接。所述IDE硬盤內(nèi)嵌有Windows CE操作系統(tǒng)。所述CPU模塊還連接有紅外遙控模塊。所述CPU模塊還連接有攝像頭連接模塊。所述CPU模塊還連接有音頻模塊。所述CPU模塊還連接有外置存儲器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型采用Windows CE操作系統(tǒng)，其VC++環(huán)境為大眾所熟悉，方便快速，它的開發(fā)難度遠(yuǎn)低于嵌入式Linux,與WindowXP、Win2000的同族性,保證了原來在PC機(jī)上開發(fā)的程序可容易移植到嵌入式系統(tǒng)中。內(nèi)嵌Windows CE操作系統(tǒng)，可以進(jìn)行各類應(yīng)用程序的開發(fā)和使用，應(yīng)用到各行各業(yè)。如工業(yè)過程控制、數(shù)控機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測、石油化工；如交通管理，應(yīng)用于車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面；如信息家電，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化；如家庭智能管理系統(tǒng)，安全防火、防盜系統(tǒng)；如POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù),如公共交通無接觸智能卡(Contactless Smartcard,CSC)發(fā)行系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)等各種智能ATM終端；如環(huán)境工程與自然，應(yīng)用于水文資料實(shí)時(shí)監(jiān)測、防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測等等。

圖I是本實(shí)用新型嵌入式工業(yè)控制器主板的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型嵌入式工業(yè)控制器主板的操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信框架結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。參見圖I一2，本實(shí)用新型的嵌入式工業(yè)控制器主板包括CPU模塊I、IDE硬盤、內(nèi)存9、顯示模塊2、電源模塊，還包括以太網(wǎng)連接模塊3，外接WiFi的無線網(wǎng)絡(luò)模塊4，觸摸屏接口模塊12、USB接口模塊5、紅外遙控模塊7、攝像頭連接模塊6、音頻模塊11、外置存儲器8、聲卡10，上述模塊或外設(shè)均與CPU連接。在IDE硬盤內(nèi)嵌有Windows CE操作系統(tǒng)。主板采用RMI公司AU1250處理器，以3. 5英寸(146mm x 102mm)主板作為工業(yè)控制器整套系統(tǒng)最底層的支撐件，內(nèi)嵌Windows CE操作系統(tǒng)，可以進(jìn)行各類應(yīng)用程序的開發(fā)和使用，應(yīng)用到各行各業(yè)。RMI公司的Alchemy Aul250系列處理器，是一個(gè)低功耗、高性能的片上系統(tǒng)解決方案，面向多功能便攜式媒體播放器(mPMP)、移動(dòng)信息娛樂設(shè)備、家庭數(shù)字媒體適配器(DMA)、導(dǎo)航設(shè)備、醫(yī)療電子以及工業(yè)應(yīng)用，Aul250處理器支持MPEG-I、MPEG_2、4wmv9、DivX和Xvid全Dl (720x480)視頻30fps流暢播放，處理器接口豐富，功能強(qiáng)大，支持最大1280x1024分辨率，特別適合于一般ARM處理器無法滿足的高性能應(yīng)用，其SoC架構(gòu)整合了大部分外圍設(shè)備，因而極大地降低了材料成本。主板上集成以下硬件或接口 電源、CPU、RTC、FLASH、DDR2SDRAM、以太網(wǎng)、WiFi無線網(wǎng)絡(luò)、USB 2. O、RS232/RS485 串口、CF/SDHC/MMC/xD/MS 卡、IDE 硬盤、聲卡、功放、觸摸屏控制器、8X8鍵盤、紅外遙控、VGA、LCD驅(qū)動(dòng)、背光控制、攝像頭等，可擴(kuò)展在多功能媒體播放器、移動(dòng)信息娛樂設(shè)備、家庭數(shù)字媒體適配器、移動(dòng)導(dǎo)航設(shè)備以及工業(yè)平板液晶電腦等方面的應(yīng)用，支持液晶屏、攝像、視頻、音頻、觸摸屏、USB,232總線/485總線設(shè)備、CF/SDHC/MMC/xD/MS等多種外置存儲卡、以太網(wǎng)、WiFi無線網(wǎng)絡(luò)等多種外設(shè)。主板使用高性能DDR2內(nèi)存，CPU主頻支持400-700MHZ，使單片主板功耗僅4瓦。支持NAND Boot，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間大大縮短，同時(shí)為用戶應(yīng)用程序提供了有效加密保護(hù)手段。顯示輸出支持VGA和單/雙通道LVDS驅(qū)動(dòng)，雙通道LVDS能夠支持15英寸以上的IXD屏，IXD屏支持320 X 240到1280 X 1024的各種分辨率，所有分辨率支持視頻全屏播放(無黑邊)，分辨率和刷新率可以輕松地通過板上跳線設(shè)置。主板支持幾乎所有類型存儲卡，提供一個(gè)非常完善的存儲解決方案。內(nèi)置觸摸屏控制器、8X8鍵盤接口和紅外接收。主板內(nèi)置802. Ilbg WiFi接口，完整無線傳輸解決方案。主板設(shè)置多個(gè)接口，可擴(kuò)展性強(qiáng)，使主板除了具備現(xiàn)有PC機(jī)的所有接口之外，用戶還可以輕松擴(kuò)展GPRS/CDMA1X、GPS、存儲卡、HD/DVD-R0M、WiFi、藍(lán)牙、傳感器、USB等外設(shè)。支持Hive based registry,可以長期保存注冊表信息,不受關(guān)機(jī)的影響。[0019]操作系統(tǒng)采用Microsoft公司的Windows CE系統(tǒng)，該系統(tǒng)是可伸縮的32位的操作系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際需要作功能裁剪，具有的多線程、多任務(wù)、完全搶占式的特點(diǎn)，界面的通用性，用戶容易接收；同時(shí)，可以將Windows通用操作系統(tǒng)下的應(yīng)用程序移植到嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中。在本實(shí)用新型的嵌入式工業(yè)控制器主板中，操作系統(tǒng)訪問硬件層通過OEM硬件抽象層完成，OEM層提供了硬件和操作系統(tǒng)之間的接口，操作系統(tǒng)要訪問具體的硬件就可以通過OEM層提供的API進(jìn)行訪問，而不必直接與硬件打交道。操作系統(tǒng)層中有Windows CE的組件，用戶可以根據(jù)自己的系統(tǒng) 的需要進(jìn)行定制，選擇需要的組件，去掉不必要的組件，這樣可以減小內(nèi)存需求，使系統(tǒng)性能達(dá)到最佳。應(yīng)用程序?qū)邮怯脩魹樘囟ǖ那度胧较到y(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序。在操作系統(tǒng)層中，設(shè)備管理器提供對可安裝設(shè)備的支持，允許在系統(tǒng)中安裝諸如PC卡存儲器和調(diào)制解調(diào)器之類的設(shè)備已擴(kuò)充功能，內(nèi)核提供最基本的操作系統(tǒng)功能，例如進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、進(jìn)程通信等。圖形、窗口事件處理模塊將用戶的擊鍵、鼠標(biāo)移動(dòng)和控件選擇轉(zhuǎn)換為消息，傳送給應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)來處理用戶的輸入。對象存儲、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和注冊表提供存儲數(shù)據(jù)的能力。附加技術(shù)模塊指由CE操作系統(tǒng)提供的一些可選擇的專用功能模塊，如Java語言支持模塊、手寫體輸入識別模塊等。用戶界面模塊為系統(tǒng)提供一個(gè)與PC電腦上的視窗操作系統(tǒng)類似的圖形化操作界面。對系統(tǒng)設(shè)計(jì)者而言，需要自行開發(fā)的是應(yīng)用程序和直接與硬件有關(guān)的部分，包括硬件系統(tǒng)本身、0AL、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。其中，OAL是指建立在硬件設(shè)備與系統(tǒng)內(nèi)核之間的一層代碼，主要任務(wù)是為內(nèi)核管理具體的硬件設(shè)備時(shí)鐘、中斷和實(shí)施電源管理提供支持。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)支持操作系統(tǒng)對目標(biāo)硬件的訪問。OAL和驅(qū)動(dòng)程序都要針對具體的硬件設(shè)備編寫。 本實(shí)用新型的嵌入式工業(yè)控制器主板具有能耗低、支持分辨率廣、接口多、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在硬件設(shè)備內(nèi)嵌入Windows CE系統(tǒng)后，可以應(yīng)用到各行各業(yè)，進(jìn)行各類應(yīng)用的開發(fā)和使用，具體如下特點(diǎn)(I).支持7到15英寸以上手寫觸摸屏；通過擴(kuò)展可同時(shí)接入多個(gè)設(shè)備，支持USB接口，RS232/RS485，以太網(wǎng)口，及無線傳輸功能。(2).低功耗，能耗約為普通PC的1/10，大大節(jié)約電能，相對一般PC，每臺每年能為企業(yè)節(jié)約電費(fèi)約2000元人民幣。(3).硬件體積小，可安放在工作臺中，也可安裝在設(shè)備中，節(jié)約工廠場地空間。(4).可防病毒侵入，維護(hù)方便，穩(wěn)定性高，比普通PC具有更高的安全防護(hù)等級。(5).與普通PC相比較，維護(hù)成本低廉，系統(tǒng)有自我保護(hù)機(jī)制，基本實(shí)現(xiàn)零維護(hù)。
權(quán)利要求1.嵌入式工業(yè)控制器主板，包括CPU模塊、IDE硬盤、內(nèi)存、顯示模塊、電源模塊，其特征在于還包括以太網(wǎng)連接模塊，外接WiFi的無線網(wǎng)絡(luò)模塊，觸摸屏接口模塊、USB接口模塊，所述以太網(wǎng)連接模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、觸摸屏接口模塊、USB接口模塊均與CPU連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式工業(yè)控制器主板，其特征在于所述IDE硬盤內(nèi)嵌有Windows CE操作系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式工業(yè)控制器主板，其特征在于所述CPU模塊還連接有紅外遙控模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式工業(yè)控制器主板，其特征在于所述CPU模塊還連接有攝像頭連接模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式工業(yè)控制器主板，其特征在于所述CPU模塊還連接有音頻模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式工業(yè)控制器主板，其特征在于所述CPU模塊還連接有外置存儲器。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種嵌入式工業(yè)控制器主板，包括CPU模塊、IDE硬盤、內(nèi)存、顯示模塊、電源模塊，還包括以太網(wǎng)連接模塊，外接WiFi的無線網(wǎng)絡(luò)模塊，觸摸屏接口模塊、USB接口模塊，所述以太網(wǎng)連接模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、觸摸屏接口模塊、USB接口模塊均與CPU連接。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有的工控主板普遍存在功能單一、功耗偏高、性能偏低、提供的接口有限、分辨率支持不夠等不足，內(nèi)嵌Windows CE操作系統(tǒng)，可以進(jìn)行各類應(yīng)用程序的開發(fā)和使用，適用于各行各業(yè)，具有適用范圍廣、功耗低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06F1/16GK202383574SQ201220007980
公開日2012年8月15日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者周秀君 申請人:順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院