CN202033746U - 一种小型嵌入式模块的架构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型嵌入式模块的架构，包括了SEM模块板卡；包含了嵌入式处理器，还可以包含SRAM/SDRAM、Flash存储器、EEROM、SD/SDMicro卡、USB芯片、Wi-Fi芯片中的一种或者几种；以及SEM模块的总线与外设互联的接口。本实用新型实现了嵌入式***模块与功能外设互联的接口标准化，具有很强的通用性，减少了***和产品的开发时间和成本，缩小了嵌入式模块的体积，降低了嵌入式产品开发的难度，设计的机械固定结构大大提高了嵌入式***的稳定性和灵活性，从而实现了嵌入式***的可移植性、可演进性和可重用性。

Description

一种小型嵌入式模块的架构

技术领域

本发明为一种小型嵌入式模块的架构，涉及基于嵌入式***的设计，开发与应用等技术领域，特别涉及嵌入式技术相关产品的开发、验证和升级等领域。 

背景技术

随着嵌入式技术的发展与推广，目前嵌入式***已被应用到工业控制、信息家电、通信设备、消费电子、医疗仪器、汽车电子、军事装备等众多领域，渗透到人们生活和生产的各个角落。作为嵌入式***的核心，嵌入式处理器包括了嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)处理器、以及SOC(System on Chip，片上***)等多个种类。处理器的发展也从最初的4位，到目前还大规模应用的8位，16位单片机，再到最新的广为应用的32位，甚至64位的嵌入式处理器。目前世界上具有嵌入式功能特点的处理器已经超过1000种，流行体系结构30多个系列。特别随着一些高性能、低成本、低功耗、小体积的嵌入式微处理器的推广，使得嵌入式***有着更广阔的应用空间和前景。 

但是，目前应用的嵌入式处理器种类繁多，数量庞大，面对种类和数量如此繁多的处理器，再加上与不同容量与性能的Flash存储器，SRAM(静态随机存储器)/SDRAM(同步动态随机存储器)，EEROM(电可擦出只读存储器)，以及各种接口(如：USB接口，CAN总线，以太网口，串口，音频接口，显示和控制面板接口等)的组合，将形成数量更加庞大的嵌入式***产品。针对不同的需求，就要有不同的嵌入式***设计，对于开发者而言，将会面临庞大的设计任务和高昂的成本。基于此，本发明提出一种模块化的小型嵌入式***构架，大大减小了嵌入式***的体积，减少了开发和应用中的重复设计，提高***的可移植性，可演进性和可升级性，以及可重用性，有效的缓解了嵌入式***最复杂的处理器部分的设计难度。同时本发明所提出模块构架设计了专门的机械固定结构，增强了嵌入式***连接的可靠性，扩展了该模块架构的应用范围。本发明为降低嵌入式***设计成本，减少设计时间，加快从设计到生产的进度，提供了一种新的方法。 

发明内容

本发明的目的是提供一种小型的嵌入式模块构架。以减少嵌入式***的设计成本和设计时间，并提高***的可移植性和可重用性，增强***或者产品设计中的可升级和可演进性，可大大缩短从设计到生产的时间。 

为达到上述目的，本发明提供一种小型嵌入式模块的构架。通过该构将嵌入式模块的元器件与接口集中组合设计在一个具有标准化接触式连接器，并且具有着稳固机械结构的小尺寸的电路板上，通过高密度布线以及多层板工艺，将原来占据大面积的嵌入式***的标准电路压缩到小尺寸电路板上。 

本发明设计的SEM模块包含了SEM模块板卡；包含了嵌入式处理器，还可以包含SRAM/SDRAM、Flash存储器、EEROM、SD/SDMicro卡、USB芯片、Wi-Fi芯片中的一种或者几种功能器件；以及SEM模块的总线和外设互联接口。 

小型嵌入式模块其整体长度为67.6±0.5mm，宽度为40-70mm，引脚区域分为两部分，两部分长度分别为14.85±0.5mm和50.85±0.5mm。 

为了使SEM嵌入式模块更能适应工业化生产使用，加快从设计到产品化的步伐，特别设计了模块的机械固定方式。通过多枚螺丝对电路板进行固定，螺丝固定位采用多个半圆形的螺丝定位孔设计，半圆形定位孔的孔径为2.4±0.2mm，两侧定位孔的孔径中心距离底边距离为35±5mm，上边定位孔间距为45±5mm。这种固定方式一方面可以可靠的固定模块，适应高震动的应用环境；另一方面，半圆形的定位孔可以减小占用电路板的面积，为电路设计提供了更多空间，进一步减小嵌入式模块的体积，降低模块成本，增强模块的灵活性。 

SEM模块采用多层电路板的形式制的，接口采用200针高密度双列PCB边沿镀金接触式连接器，相比于传统直插式排针的接口，大大减小了模块的体积；同时也减小了接口在高震动以及老化情况下接触不良等的不稳定因素，使得该设计模块架构提高了***的稳定性和可靠性。并且这种标准的接口方式为嵌入式***设计的灵活性，可移植性提供便利，增强嵌入式***的可重用性，降低设计成本和时间。 

通过制定模块的总线与外设互联的接口类型和引脚类型，将模块接口标准化，避免了二次开发时的额外改动，从而减少嵌入式开发的时间和成本。模块的接口中包含了嵌入式***常用的复位接口、串行接口、通用串行接口、通用输入输出接口等。接口的电器特性自然继承接口所对应功能引脚的电气特性。规范化的接口模式，为该模块的可移植性，可升级性提供了空间。 

附图说明

图1为本发明小型嵌入式模块构成框图 

图2为本发明小型嵌入式模块的结构示意图 

图3为小型嵌入式模块的接口引脚示意图 

图4为设计实例结构图示意图 

具体实施方式

以下具体描述本发明的结构实现方法 

1.小型嵌入式模块的组成 

根据具体应用的需求，本模块包含了适合的嵌入式处理器、满足应用需求的扩展存储器，如大容量固态存储器、随机访问存储器，以及只读存储器等。以此为基础，在模块上可以根据需求增加数据存储卡接口，USB接口，无线以太网，以及其他功能的芯片或者模块。 

2.小型嵌入式模块的制作 

根据选择的处理器，存储和接口芯片，按照小型嵌入式模块的总体结构，如图1所示，讲嵌入式处理器的总线与随机访问存储器以及大容量固态存储器相连；将嵌入式处理器的外设信号、复位接口、显示器接口、摄像头接口、定时器接口、串行接口、通用串行接口(USB)、现场控制总线接口、大容量存储卡接口、数模转换接口、模数转换接口、边界扫描接口、多媒体数字音频接口、通用输入输出接口等，以及嵌入式***的总线按照制定的SEM模块的总线与外设互联的格式与规范(包括接口的类型、数量，以及接口的功能和电气特性)，连接到双列电路板边沿镀金接触式连接器上(引脚数量总计200针，如图3所示为连接器引脚编号)，最后根据模块上锁包含的所有元器件的总功率以及对电压的要求，设计合适的电源管理***，最终根据模块的机械尺寸完成小型嵌入式模块的印刷电路板布线设计。如附图4所示，包含了SEM模块某个案例中所包含的芯片、芯片连接方式，以及连接线处理方式等。 

3.小型嵌入式模块的使用、升级和移植 

在具体的应用过程中，针对具体的需要设计相关的功能底板模块，比如电机控制，无线电射频电路等，并采用对应的逻辑电路把信号转换成为嵌入式***能够识别的串行或者并行信号与小型嵌入式模块直接对接。在功能底板模块上需要设计预留小型嵌入式模块所需要的空间和装上板边连接器的插槽。在安装过程中，小型嵌入式模块通过插槽与功能底板模块相连接，然后使用螺丝对SEM模块的定位孔进行固定，然后连接上需要的输入输出设备，即可完成小型嵌入式模块的组装工作。在整体***或者 具体应用设备的维护以及升级过程中，如果需要性能更好，存储容量更大的嵌入式***，或者嵌入式***部分出现硬件故障，仅需要更换小型嵌入式模块即可，而不需要将其他昂贵的设备或者芯片一同更换，从而保护了用户的投资；在产品开发移植过程中设计人员可以更加专注于具体应用部分的设计，尽可能避免了繁重的嵌入式***硬件的设计与验证过程，从而降低了***的开发周期与成本。 

Claims (6)

1.一种小型嵌入式模块的架构，其特征在于：包括了SEM模块板卡；包含了嵌入式处理器，还可以包含SRAM/SDRAM、Flash存储器、EEROM、SD/SDMicro卡、USB芯片、Wi-Fi芯片中的一种或者几种；以及SEM模块的总线与外设互联的接口。

2.根据权利要求1所述的小型嵌入式模块的架构，其特征在于：所述SEM模块的整体长度为67.6±0.5mm，宽度为40-70mm，引脚区域分为两部分，两部分长度分别为14.85±0.5mm和50.85±0.5mm。

3.根据权利要求1所述的小型嵌入式模块的架构，其特征在于：所述的SEM模块的机械固定方式是利用多枚螺丝通过电路板上的半圆孔定位孔对电路板进行固定。

4.根据权利要求3所述的小型嵌入式模块的架构，其特征在于：所述半圆形定位孔的孔径为2.4±0.2mm，两侧定位孔的孔径中心距离底边距离为35±5mm，上边定位孔间距为45±5mm。

5.根据权利要求1所述的小型嵌入式模块的架构，其特征在于：所述的SEM模块与外设互联的方式为：板卡的接口为PCB边沿镀金接触式连接器，接口数量为200针。

6.根据权利要求1所述的小型嵌入式模块的架构，其特征在于：所述的SEM模块与外设互联的接口包含了地线接口、复位接口，还可以包含：串行接口、通用输入输出接口中的一种或者几种。 

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