專利名稱：一種小型嵌入式模塊的架構的制作方法
技術領域：
本發明為一種小型嵌入式模塊的架構，涉及基于嵌入式系統的設計，開發與應用等技術領域，特別涉及嵌入式技術相關產品的開發、驗證和升級等領域。
背景技術：
隨著嵌入式技術的發展與推廣，目前嵌入式系統已被應用到工業控制、信息家電、 通信設備、消費電子、醫療儀器、汽車電子、軍事裝備等眾多領域，滲透到人們生活和生產的各個角落。作為嵌入式系統的核心，嵌入式處理器包括了嵌入式微控制器、嵌入式微處理器、嵌入式DSP (Digital Signal Processing，數字信號處理)處理器、以及SOC (System on Chip,片上系統)等多個種類。處理器的發展也從最初的4位，到目前還大規模應用的8位， 16位單片機，再到最新的廣為應用的32位，甚至64位的嵌入式處理器。目前世界上具有嵌入式功能特點的處理器已經超過1000種，流行體系結構30多個系列。特別隨著一些高性能、低成本、低功耗、小體積的嵌入式微處理器的推廣，使得嵌入式系統有著更廣闊的應用空間和前景。但是，目前應用的嵌入式處理器種類繁多，數量龐大，面對種類和數量如此繁多的處理器，再加上與不同容量與性能的Flash存儲器，SRAM(靜態隨機存儲器)/SDRAM(同步動態隨機存儲器)，EEROM(電可擦出只讀存儲器)，以及各種接口(如USB接口，CAN總線， 以太網口，串口，音頻接口，顯示和控制面板接口等)的組合，將形成數量更加龐大的嵌入式系統產品。針對不同的需求，就要有不同的嵌入式系統設計，對于開發者而言，將會面臨龐大的設計任務和高昂的成本。基于此，本發明提出一種模塊化的小型嵌入式系統構架，大大減小了嵌入式系統的體積，減少了開發和應用中的重復設計，提高系統的可移植性，可演進性和可升級性，以及可重用性，有效的緩解了嵌入式系統最復雜的處理器部分的設計難度。同時本發明所提出模塊構架設計了專門的機械固定結構，增強了嵌入式系統連接的可靠性，擴展了該模塊架構的應用范圍。本發明為降低嵌入式系統設計成本，減少設計時間， 加快從設計到生產的進度，提供了一種新的方法。
發明內容本發明的目的是提供一種小型的嵌入式模塊構架。以減少嵌入式系統的設計成本和設計時間，并提高系統的可移植性和可重用性，增強系統或者產品設計中的可升級和可演進性，可大大縮短從設計到生產的時間。為達到上述目的，本發明提供一種小型嵌入式模塊的構架。通過該構將嵌入式模塊的元器件與接口集中組合設計在一個具有標準化接觸式連接器，并且具有著穩固機械結構的小尺寸的電路板上，通過高密度布線以及多層板工藝，將原來占據大面積的嵌入式系統的標準電路壓縮到小尺寸電路板上。本發明設計的SEM模塊包含了 SEM模塊板卡；包含了嵌入式處理器，還可以包含 SRAM/SDRAM、Flash存儲器、EEROM、SD/SDMicro卡、USB芯片、Wi-Fi芯片中的一種或者幾種功能器件；以及SEM模塊的總線和外設互聯接口。小型嵌入式模塊其整體長度為67. 6士0. 5mm,寬度為40_70mm，引腳區域分為兩部分,兩部分長度分別為14. 85 士 0. 5mm和50. 85 士 0. 5mm。為了使SEM嵌入式模塊更能適應工業化生產使用，加快從設計到產品化的步伐， 特別設計了模塊的機械固定方式。通過多枚螺絲對電路板進行固定，螺絲固定位采用多個半圓形的螺絲定位孔設計，半圓形定位孔的孔徑為2. 4士0. 2mm，兩側定位孔的孔徑中心距離底邊距離為35 士 5mm，上邊定位孔間距為45 士 5mm。這種固定方式一方面可以可靠的固定模塊，適應高震動的應用環境；另一方面，半圓形的定位孔可以減小占用電路板的面積，為電路設計提供了更多空間，進一步減小嵌入式模塊的體積，降低模塊成本，增強模塊的靈活性。SEM模塊采用多層電路板的形式制的，接口采用200針高密度雙列PCB邊沿鍍金接觸式連接器，相比于傳統直插式排針的接口，大大減小了模塊的體積；同時也減小了接口在高震動以及老化情況下接觸不良等的不穩定因素，使得該設計模塊架構提高了系統的穩定性和可靠性。并且這種標準的接口方式為嵌入式系統設計的靈活性，可移植性提供便利，增強嵌入式系統的可重用性，降低設計成本和時間。通過制定模塊的總線與外設互聯的接口類型和引腳類型，將模塊接口標準化，避免了二次開發時的額外改動，從而減少嵌入式開發的時間和成本。模塊的接口中包含了嵌入式系統常用的復位接口、串行接口、通用串行接口、通用輸入輸出接口等。接口的電器特性自然繼承接口所對應功能引腳的電氣特性。規范化的接口模式，為該模塊的可移植性，可升級性提供了空間。

圖1為本發明小型嵌入式模塊構成框圖圖2為本發明小型嵌入式模塊的結構示意圖圖3為小型嵌入式模塊的接口引腳示意圖圖4為設計實例結構圖示意圖
具體實施方式
以下具體描述本發明的結構實現方法1.小型嵌入式模塊的組成根據具體應用的需求，本模塊包含了適合的嵌入式處理器、滿足應用需求的擴展存儲器，如大容量固態存儲器、隨機訪問存儲器，以及只讀存儲器等。以此為基礎，在模塊上可以根據需求增加數據存儲卡接口，USB接口，無線以太網，以及其他功能的芯片或者模塊。2.小型嵌入式模塊的制作根據選擇的處理器，存儲和接口芯片，按照小型嵌入式模塊的總體結構，如圖1 所示，講嵌入式處理器的總線與隨機訪問存儲器以及大容量固態存儲器相連；將嵌入式處理器的外設信號、復位接口、顯示器接口、攝像頭接口、定時器接口、串行接口、通用串行接口(USB)、現場控制總線接口、大容量存儲卡接口、數模轉換接口、模數轉換接口、邊界掃描接口、多媒體數字音頻接口、通用輸入輸出接口等，以及嵌入式系統的總線按照制定的SEM模塊的總線與外設互聯的格式與規范(包括接口的類型、數量，以及接口的功能和電氣特性)，連接到雙列電路板邊沿鍍金接觸式連接器上(引腳數量總計200針，如圖3所示為連接器引腳編號)，最后根據模塊上鎖包含的所有元器件的總功率以及對電壓的要求，設計合適的電源管理系統，最終根據模塊的機械尺寸完成小型嵌入式模塊的印刷電路板布線設計。如附圖4所示，包含了 SEM模塊某個案例中所包含的芯片、芯片連接方式，以及連接線處理方式等。3.小型嵌入式模塊的使用、升級和移植在具體的應用過程中，針對具體的需要設計相關的功能底板模塊，比如電機控制， 無線電射頻電路等，并采用對應的邏輯電路把信號轉換成為嵌入式系統能夠識別的串行或者并行信號與小型嵌入式模塊直接對接。在功能底板模塊上需要設計預留小型嵌入式模塊所需要的空間和裝上板邊連接器的插槽。在安裝過程中，小型嵌入式模塊通過插槽與功能底板模塊相連接，然后使用螺絲對SEM模塊的定位孔進行固定，然后連接上需要的輸入輸出設備，即可完成小型嵌入式模塊的組裝工作。在整體系統或者具體應用設備的維護以及升級過程中，如果需要性能更好，存儲容量更大的嵌入式系統，或者嵌入式系統部分出現硬件故障，僅需要更換小型嵌入式模塊即可，而不需要將其他昂貴的設備或者芯片一同更換， 從而保護了用戶的投資；在產品開發移植過程中設計人員可以更加專注于具體應用部分的設計，盡可能避免了繁重的嵌入式系統硬件的設計與驗證過程，從而降低了系統的開發周期與成本。
權利要求1.一種小型嵌入式模塊的架構，其特征在于包括了 SEM模塊板卡；包含了嵌入式處理器,還可以包含SRAM/SDRAM、Flash存儲器、EEROM、SD/SDMicro卡、USB芯片、Wi-Fi芯片中的一種或者幾種；以及SEM模塊的總線與外設互聯的接口。
2.根據權利要求1所述的小型嵌入式模塊的架構，其特征在于所述SEM模塊的整體長度為67.6士0. 5mm,寬度為40_70mm，引腳區域分為兩部分，兩部分長度分別為 14. 85 + 0. 5mm 和 50. 85 + 0. 5mm。
3.根據權利要求1所述的小型嵌入式模塊的架構，其特征在于所述的SEM模塊的機械固定方式是利用多枚螺絲通過電路板上的半圓孔定位孔對電路板進行固定。
4.根據權利要求3所述的小型嵌入式模塊的架構，其特征在于所述半圓形定位孔的孔徑為2.4士0. 2mm，兩側定位孔的孔徑中心距離底邊距離為35士5mm，上邊定位孔間距為 45士5mm。
5.根據權利要求1所述的小型嵌入式模塊的架構，其特征在于所述的SEM模塊與外設互聯的方式為板卡的接口為PCB邊沿鍍金接觸式連接器，接口數量為200針。
6.根據權利要求1所述的小型嵌入式模塊的架構，其特征在于所述的SEM模塊與外設互聯的接口包含了地線接口、復位接口，還可以包含串行接口、通用輸入輸出接口中的一種或者幾種。
專利摘要本實用新型公開了一種小型嵌入式模塊的架構，包括了SEM模塊板卡；包含了嵌入式處理器，還可以包含SRAM/SDRAM、Flash存儲器、EEROM、SD/SDMicro卡、USB芯片、Wi-Fi芯片中的一種或者幾種；以及SEM模塊的總線與外設互聯的接口。本實用新型實現了嵌入式系統模塊與功能外設互聯的接口標準化，具有很強的通用性，減少了系統和產品的開發時間和成本，縮小了嵌入式模塊的體積，降低了嵌入式產品開發的難度，設計的機械固定結構大大提高了嵌入式系統的穩定性和靈活性，從而實現了嵌入式系統的可移植性、可演進性和可重用性。
文檔編號G06F15/78GK202033746SQ20102056551
公開日2011年11月9日 申請日期2010年10月18日 優先權日2010年10月18日
發明者孔鵬, 朱壯暉, 李旭, 李知周 申請人:孔鵬, 朱壯暉, 李旭, 李知周