小尺寸電路板模塊如何進(jìn)行選擇

-.z小尺寸電路板與模塊如何進(jìn)展選擇電路板由于存在廣泛的形式變化，尤其是當(dāng)規(guī)格說明中往往包含尺寸、重量和功耗要求時，構(gòu)建還是購置電路板.這通常是一個困難的決定。大型系統(tǒng)通常采用PC或基于背板的系統(tǒng)實現(xiàn)，這些系統(tǒng)使用板級外形規(guī)格，如pactPCI、VME(VersaModuleEurocard)和虛通道穿插連接(VP*)。較小的設(shè)計應(yīng)采用更緊湊的外形規(guī)格。解決方案*圍可以從對供應(yīng)商而言獨特的外形規(guī)格到大量由不同機構(gòu)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。PC/104聯(lián)盟制定了帶指令集架構(gòu)(ISA)總線的傳統(tǒng)PC/104外形規(guī)格。這個組織的最新規(guī)*包含PCIE*press等高速串行接口(參見“AnEPICTale:PC/104HitchesOnToPCIE*press〞)。同樣地，微型化技術(shù)推廣聯(lián)盟(SFF-SIG)定義了SUMIT，全稱為可堆疊統(tǒng)一模塊接口技術(shù)(參見“SUMITBringsBigImprovementsInSmallPackages〞)。PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會(PICMG)不但擁有從pactPCI到AdvancedTCA的眾多標(biāo)準(zhǔn)，還開發(fā)出一種名為E*press的緊湊型計算機模塊外形規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。微型模塊Gumsti*公司擁有一系列基于**儀器(TI)OMAP處理器(參見“OMAPARMedWithCorte*〞)的微型模塊(參見“APackofGumsti*〞)。這些模塊只有4.2mm高，帶兩個70引腳的AV*連接器(圖1)。Gumsti*公司甚至用自己的Stagecoach產(chǎn)品構(gòu)建了一個7節(jié)點的簇(參見“AClusterofGumsti*〞)。Stagecoach具有一個100Mbps的以太網(wǎng)接口，在完全配置(圖2)情況下功耗不到20W。像Overo這樣的小型模塊通常不需要散熱器，因為它們功耗非常小。有時散熱器也能派上用場，就像在Digi公司的一種RabbitCore模塊：MiniCoreRCM5600W上見到的那樣(參見“WhatMicrocontrollerIsBest?〞)。RCM5600W擁有一個74MHz的Rabbit500016位微控制器，該控制器帶128kB的片上SRAM，模塊(圖3)上有額外的1MBSRAM。RCM5600W還支持802.11b/gWi-Fi和802.11i平安性。其外形是一塊52引腳的MiniPCIE*press卡，但模塊使用自己的引腳輸出，且不支持PCIE*press。采用與其它設(shè)備一樣的外形規(guī)格是一種常見的方法，這使得可以復(fù)用連接器技術(shù)和本錢效率。例如，Eurotech公司的Quantum具有一個144引腳的小外形雙列存儲器模塊(SO-DIMM)邊緣連接器(圖4)。這個67.6mm×50mm的模塊裝有一個520MHz的Marvell*ScaleP*A270處理器和64MB的SDRAM。它的功耗不到1.5W并包含許多接口，還參加了對TFT/STN/LVDS平板顯示器的支持和AC’97音頻控制器。LogicPD是一家工業(yè)設(shè)計公司，提供種類廣泛的模塊和開發(fā)工具。該公司的AM1808SOM-M1(圖5)采用了TI的SitaraARMAM1808微處理器(參考“ARM9MicrosTargetIndustrialandMedicalApps〞)。與許多模塊一樣，AM1808SOM-M1將互連線隱藏在電路板下方。該模塊還集成了大量外設(shè)和存儲器，包括LCD控制器、100BaseT以太網(wǎng)、高達(dá)8MB的NAND閃存，以及SATA(串行高級技術(shù))和MMC/SD(多媒體卡/存儲器件)接口，所有器件都安裝在一*30mm×40mm的卡上。InHandElectronics公司的Fury電路板只有手掌大小，帶有一個LCD顯示器(圖6)。這塊電路板安裝有TI的達(dá)芬奇DM3730視頻處理器和1GHz的SitaraAM3703ARM處理器。Fury電路板也可以不帶LCD和外殼直接供貨。有好幾種方法可以用來提供強大的計算能力。多核和多處理器模塊只是其中的一種。OpalKelly公司的*EM-3050模塊是利用Spartan3FPGA(圖7)實現(xiàn)的。該模塊還使用了64MB的SDRAM、9MB的SRAM和1MB的SPI(串行外設(shè)接口)串行閃存。微型模塊的這種小型集成僅僅是小試牛刀。雖然大多數(shù)供應(yīng)商使用標(biāo)準(zhǔn)連接器，但針對這些微型模塊的大局部外形規(guī)格對*個供應(yīng)商來說都是獨一無二的。一些模塊可能看起來很相似，但不同的引腳輸出使得它們不可互換。今后，尺寸的增大將導(dǎo)致母板上處理器過多。小型母板像ITO*公司基于Corei7的CP100-NRM這樣的Micro-AT*和Mini-IT*設(shè)備，可支持雙路DVI顯示器和HDMI，是汽車和流水線(圖8)上使用的緊湊型平臺的理想之選。這些小型母板利用PCI和PCIE*press卡提供了擴展的優(yōu)勢。CP100-NRM擁有一個PCIE*press/PCI插槽以及兩個千兆以太網(wǎng)端口、六個USB端口、四個串口等。這種母板還能夠運作Corei5和CeleronP4500處理器。威盛電子(ViaTechnologies)公司的Nano-IT*和Pico-IT*也非常流行。120mm×120mm的Nano-IT*尺寸要小于Mini-IT*和Micro-AT*板，并且經(jīng)常不需要使用擴展插槽。Fanless公司的Nano-IT*電路板與艾默生網(wǎng)絡(luò)能源(EmersonNetworkPower)公司基于Atom的NIT*-300一樣，主要用于機頂盒等應(yīng)用。艾默生電路板實際上同時集成了一個*1PCIE*press插座和一個MiniPCIE*press插座，而且支持千兆以太網(wǎng)、SATA和音視頻處理。尺寸較小的Pico-IT*通常單獨使用，但Pico-IT*e集成了一個SUMIT連接器。AcessIO公司的Pico-IT*e數(shù)據(jù)采集模塊在這種小型尺寸的根底上作了擴展，因為PC類型的PCI和PCIE*press(圖9)插槽不適合這種小尺寸。PC/104是一種典型的堆疊式系統(tǒng)，但它只是眾多可堆疊解決方案的初始方案(參考“PlayingTheBoardGame:Stack’em,Pack’em,AndRack’em〞)。PC/104電路板使用ISA總線。這種總線和連接器允許處理器板位于堆疊架構(gòu)的頂部、底部或中間。這種平臺支持并衍生出一系列相關(guān)的母板外形規(guī)格，如顯式并行指令計算(EPIC)、EPICE*press和可擴展嵌入式板卡(EB*)，它們使用一種或多種PC/104堆棧架構(gòu)的變化形式進(jìn)展擴展。許多新標(biāo)準(zhǔn)的推出使一些傳統(tǒng)外形規(guī)格也煥發(fā)出新的榮耀。WinSystems公司的EBC-Z5**是一種EB*型的母板，但它將一對SUMIT連接器改裝為除了支持PC/104ISA擴展外，還能提供對PCIE*press的支持，這也是SUMIT-ISM布局(圖10)的一局部。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模塊(ISM)實質(zhì)上就是PC/104。這些可堆疊系統(tǒng)可以處理6個或6個以上的模塊，但典型堆棧尺寸只有1.5個電路板大小，這是因為母板通常要提供所需的外設(shè)支持。擁有擴展能力通常就足夠了，但許多系統(tǒng)還采用了大量的擴展板。USB是在機箱內(nèi)越來越流行的另一種裝置，可以用來連接處理器和外設(shè)。Micro/sys公司甚至還推出了一種堆疊式USB標(biāo)準(zhǔn)，叫做StackableUSB(參考“USBThinksInsideTheBo*〞)。小型版本的StackableUSB電路板尺寸只有PC/104電路板的四分之一(圖11)。當(dāng)然，USB擴展不必堆疊。電纜解決方案即使在機箱內(nèi)部也是一種可行的選項。USB設(shè)備可以做到像Torade*公司的OAKUSB傳感器(圖12)那樣小。這些傳感器從USB電纜獲取電源。尺寸再大一點就是像AcessIO公司的電路板(參考“USBModuleProvides96or48DigitalI/Os〞)。與大多數(shù)USB設(shè)備一樣，它們在機箱外部同樣工作得很好。AcessIO公司為大局部USB電路板提供金屬外殼，以便于機箱外使用。雖然電路板之間要通過USB電纜連接，但這些電路板同樣能在機箱內(nèi)部堆疊起來。此外，還有大量專有的可堆疊外形規(guī)格。波士頓電機(BostonEngineering)公司的Fle*Stack就是一個微型堆疊架構(gòu)的例子(參考“MakeOrBuy:ModuleMania〞)。飛思卡爾(Freescale)公司的Tower系統(tǒng)則是另一個例子，雖然它被嚴(yán)格設(shè)計為一個開發(fā)和原型創(chuàng)立平臺(參考“WhatMicrocontrollerisBest?〞)。讓我們再回到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格領(lǐng)域看看吧。模塊E*press是擁有大量支持者的一種計算機模塊()外形規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，它涵蓋帶有公共連接器配置的眾多外形規(guī)格。事實上，PICMG已經(jīng)定義了許多組合。標(biāo)準(zhǔn)E*perss電路板尺寸為125mm×95mm，而microET*e*press版本的尺寸是95mm×95mm。Kontron公司的nanoET*e*press以最小的E*press外形規(guī)格著稱，尺寸為55mm×84mm(圖13)。它使用了Intel公司最新的1.6GHzE6**“TunnelCreek〞Atom處理器(參見“TunnelCreekTakesANumber〞)。E6**能夠很好地配合圍繞PCIE*press設(shè)計的E*press。它提供四個1*PCIE*press通道，而不使用專有的前端總線。該芯片在可堆疊的PCIE*press外形規(guī)格中已經(jīng)嶄露頭角。E*press并不是唯一的多供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)。像Portwell公司的PQ7-M100G這樣的Qseven模塊可以從許多其他供應(yīng)商處獲得，包括ITO*、congatecAG、Advantech和DFI(圖14)。Qseven可以插入穩(wěn)固的移動PCIE*press模塊(M*M)連接器。邊緣連接器、安裝孔和冷卻板連接需占70mm×70mm大小的區(qū)域。外設(shè)電路板PC/104等標(biāo)準(zhǔn)對處理器和外設(shè)使用一樣的外形規(guī)格。電路板通常插入定制母板，再由母板提供與外部和其它外設(shè)的連接。在上網(wǎng)本和筆記本電腦中經(jīng)?？梢钥吹较馦ini-PCI和Mini-PCIE*press這樣的外設(shè)卡外形規(guī)格。它們通常用來提供無線通信和GPS功能。當(dāng)然，它們也能在其它場合派上用場，Mini-PCI和Mini-PCIE*press連接器已經(jīng)應(yīng)用在許多母板上。串行外設(shè)擴展(SP*)是來自Versalogic公司的另外一種外形規(guī)格。SP*電路板通過菊花鏈?zhǔn)降腟PI(圖15)連接。這種連接使用標(biāo)準(zhǔn)的14引腳帶狀電纜，或者電路板可以插入母板上的連接頭。理論上，SP*模塊可以與帶有SPI的任何微型規(guī)格一起使用。在實際應(yīng)用中，它們通常用于Versalogic公司的單板計算機中，如EB*Sidewinder或PCI-104Wildcat。最初由DiamondSystems公司開發(fā)的FeaturePak是一種新的外設(shè)規(guī)格(參考“ModulePacksI/OFeatures〞)。DiamondSystems公司的SUMIT/FP適配器被設(shè)計用于支持FeaturePak模塊(圖16)。這種模塊尺寸為43mm×65mm，是特別針對像PC/104和ThemisNano-ATR這類電路板而設(shè)計(參見“ShootoutAtTheVP*Corral〞)。FeaturePak可以處理高達(dá)100個I/O引腳，而且可以通過模塊中常用的PCIE*press、USB或I2C接口該設(shè)備。開發(fā)板開發(fā)板不太可能用于生產(chǎn)系統(tǒng)，但它們能構(gòu)建出流行的原型平臺。這些開發(fā)板包括采用TI雙內(nèi)核OMAP3平臺的BeagleBoard，這個平臺帶有600MHz的Corte*-A8和C64+DSP(參見“OpenSourceBitesBoard〞)，以及帶有基于ARM9和C674*DSP的OMAP-L138的HawkBoard(圖17)。這些開發(fā)板可以所有外設(shè)端口，如Beagleboard的HDMI顯示器。一些擴展板還在不斷推出。至于更緊湊的平臺，開發(fā)人員可以采用恩智浦半導(dǎo)體(N*P)的mbed(圖18)。這種售價為59美元的微型模塊圍繞N*P的LPC1768Corte*-M0微控制器構(gòu)建，可以插入40引腳的插座(參見“Corte*-M0MCUChallenges8-And16-BitMicrosAcrossTheBoard〞)。目前市場上已提供好幾種基板。如果你想找廉價貨，那就試試意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)公司售價10美元的STM32Discovery套件(圖1