便携加固计算机方案.doc

便携加固计算机项目方案书西安诚安电子科技有限公司2011年4月11日便携式加固计算机技术方案1 概述便携式加固计算机是以嵌入式计算机为核心的便携式计算机设备，设备除了提供计算机的功能外，还将提供外围功能电路的整合功能和嵌入式功能模块扩展接口。该设备的壳体采用铝镁合金材料，设计充分考虑便携式应用，具有体积小、强度好、重量轻等优点。2 功能和技术要求2.1 主要功能便携式加固计算机作为满足恶劣环境使用的计算机，计算机相关接口通过可靠性较高的航插输出，并预留一定的用户功能扩展空间。a) 提供用户功能扩展；b) 该设备由外部AC220V供电、DC28V电源供电或内部电池供电，采用独立的电源开关，并有明确的开关标识。2.2 便携式加固计算机功能要求便携式机箱采用上翻式加固壳体结构，配置TFT显示器，2.5寸(电子)硬盘，防水键盘及触摸式鼠标，具体功能如下。a) 显示屏：宽温液晶屏；b) 硬盘： 2.5（电子）硬盘；c) 一体化防水键盘鼠标。2.3 便携式加固计算机提供以下接口a) 4路USB接口（接口形式由用户指定，航插/标准）；b) 1路10/100M以太网；c) 2路标准RS232接口（接口形式由用户指定，航插/标准）；d) 1路VGA接口；e) 1个供电控制开关（钮子开关）；f) 状态及工作指示灯（电源状态指示、硬盘工作状态指示）；g) 系统接地端子柱；h) 专用测试连接器接口（分布在后面板）。2.4 侧面板接口非使用状态下有必要的保护措施侧面板接口非使用状态下可通过保护盖板进行防护，使用滚花螺钉进行紧固，不需要工具，直接用手进行操作。2.5用户功能扩展便携式加固机算计出提供标准计算机接口外，还可提供功能整合或扩展标准PC104/PC104+结构功能板卡的功能。2.6 供电外部AC220V供电、DC28V电源供电或内部电池供电，便携式综合计算机内部选用美国VICOR、MINMAX宽温电源模块。由电源模块产生并控制转接综合计算机及目标产品工作的各类二次电源(+12V/25W、+5V/100W)。具有过压、欠压保护功能；输出具有过流、短路和过热保护功能。电源模块用金属封装，具有良好的电磁屏蔽和散热功能。AC 220V供电，可通过AC/DC适配器输入。设备内部的电池可通过外部的充电器充电。2.7 工作环境1) 工作温度： -40+55 ；2) 存储温度:-55+70；3) 供电：AC220V供电、DC28V电源供电或内部电池供电；4) 功耗：70W；5) 产品保质期：2年；6) 使用寿命：10年。3方案设计3.1 概述便携式加固计算机是以嵌入式计算机为核心的计算机设备，设备除了提供计算机的功能外，还将提供外围功能电路的整合功能和嵌入式功能模块扩展接口，所有这些功能可整合到多功能综合母板上。便携式加固计算机是以X86平台为基础构建的硬件平台，采用模块化功能整合的设计方法，使得多功能综合母板的尺寸尽量小，以适应便携式加固计算机的要求。在以前的科研生产中，我们公司已经开发出了一系列类似的产品，积累了相关产品开发生产的经验，具有很强的技术储备和技术保障能力。3.2 便携式加固计算机外形便携式综合计算机外形图如下图所示。图1 便携式加固计算机外形图3.2 便携式加固计算机组成便携式加固计算机由CPU主板、电源模块、机箱等构成。便携式加固计算机组成示意图如图下图所示。便携式加固计算机壳体显示器键盘、鼠标多功能综合母板USB/网络RS232扩展接口CPUVGA电源电路图2 便携式综合计算机组成示意图3.3 便携式综合计算机外形构建便携式综合计算机外形结构采用便携式工业机箱, 显示器尺寸为14.1英寸的TFT LCD，键盘选用军用防水键盘。 3.4 CPU模块（ETX架构嵌入式控制器）选用德国Congatec公司的高性能ETX嵌入式控制器基于Intel CM 600MHz或以上处理器，不仅提供了台式计算机的所有功能，同时满足高可靠性使用要求。1) CPU：Intel CM 600MHz或以上处理器；2) 内存及硬盘扩展：1GB RAM、2.5寸（电子）盘；3) 外设： PCI及ISA总线、4个USB端口、2个串口；4) 可选择安装Windows 2000/XP或不安装操作系统；5) VGA模拟CRT接口,平板显示器接口,2M显示内存(C&T 69000,支持36位), TFT/EL/STN/PLASAMA（1280x1024x256）； 6) 工作温度：-40+85；7) 功耗：最大20W。3.5 总线扩展电路a) 总线扩展电路的目的是将ETX嵌入式控制器的PCI及ISA总线扩展为标准的PC104/PC104+结构功能的总线，便于用户扩展PC104/PC104+结构形式的外围功能卡。3.6电源电路本机工作电源选用美国VICOR、MINMAX宽温电源模块。电源模块的功能是将28V DC电源或电池输入电源转换为计算机及目标产品工作的各类二次电源(+12V、+5V)。电源具有过压、欠压保护功能；输出具有过流、短路和过热保护功能。电源模块使用金属外壳封装，具有良好的电磁屏蔽和散热功能，主要性能指标如下。a) 输入电源：DC 28V 、AC 220V或电池；b) 输出电源电压及功率：+12V/25W+5V/100Wc) 具有过压、欠压保护功能；d) 输出具有过流、短路和过热保护功能；e) 电源模块使用金属外壳封装，便于电源模块自身散热和与外壳之间传导散热。f) 选用军用电源模块，以提高供电电源及整机的可靠性。3.7 板卡抗恶劣环境处理 为了适应恶劣环境，所有电气部分进行三防处理，以提高设备环境适应性及可靠性。3.8 机箱壳体壳体采用铝镁合金材料，设计充分考虑便携式应用，具有体积小、强度好、重量轻等优点。壳体侧面板接口防护盖板，在非使用状态下有可通过保护盖板进行防护，防护盖板使用滚花螺钉进行紧固，不需要工具，直接用手进行操作。壳体的后部也可加保护盖板，根据用户要求选配。壳体外表面涂敷三防漆，适合内场及外场等恶劣环境下使用。为了方便操作，电源开关设计在便携式加固计算机的右侧； USB接口、RS232接口、网络接口、AC220V适配器输入口，28V DC电源输入接口、电池充电接口、电源开关其他扩展接口接口设计在便携式加固计算机的后面。4 关键技术及解决途径4.1 ETX CPU模块的扩展由于需要由ETX CPU模块引出的信号很多，而且有一部分信号的频率较高，所以在电路板设计时要特别注意信号的走向、长度及阻抗匹配。在布线时要将关键的信号线设计的尽量宽、尽量短，在必要的时候还要加入一定阻值的匹配电阻，以保证设备能够正常稳定的工作。4.2 接地技术由于该设备包含有模拟电路和数字电路，为了减小数字电路对模拟电路的干扰，在电路板设计时，要先将模拟地和数字地分开，然后在合适的位置再将这两种地线接到一起，保证模拟地和数字地一点接地。4.3 电源设计电源电路工作的稳定性和可靠性直接关系到整个设备的稳定性和可靠性，所以，我们在设计电源电路时，全部选用国外知名品牌的电源模块，再加入一些必要的滤波电路，组成一个完整的电源电路，以提高电源电路工作的稳定性和可靠性。5 结束语该设备方案是西安诚安电子科技有限公司在认真分析用户的技术需求，和用户进行友好地沟通，并根据公司多年以来开发和生产测试产品的经验的基础上做出的，方案中肯定有很多不