PC/104,PC/104+,PCI-104嵌入式标准
在过去的二十多年里,伴随着极大量标准软硬件产品的支持,PC架构产品的应用已远远超出了台式机范畴。工程师们可以充分降低产品开发成本、技术风险和开发时间,在比过去短得多的时间里将更可靠、更便宜的产品投放市场,迎接市场竞争提出的挑战。
PC/104嵌入式计算机诞生于八十年代末,1992年被正式接纳为IEEE P996.1 标准。它在90*96mm的规格上集成了PC的大部分功能,一方面继承所有PC资源(100%兼容),另一方面又对普通PC加以改革和重新规划,具有体积小、功耗低、工作温度宽、可靠性高等特点。PC/104更适合嵌入式控制领域,被大量用于车载系统、机载设备、电力控制、医疗仪器、智能交通、通讯设备、视频监控、军用电子装备等领域。
发展至今,PC/104嵌入式计算机衍生出PC/104(ISA)、PC/104+(ISA+PCI)和PCI-104(PCI)三个相关标准。
图1. PC/104的基本尺寸

图2. 各种标准间的相互关系
采用超小体积、堆栈式的PC/104嵌入式计算机,使开发人员摆脱“一切从头做起”的窘境,现在终于可以将PC/104系统当成一个“宏器件”嵌入到自己的产品之中了。

图3. PC/104的典型使用方法
EPIC嵌入式单板计算机标准
EPIC(Embedded Platform for Industrial Computing)是一种标准的、开放的、可扩展的嵌入式单板计算机。规格为115x165mm,完全支持PC/104、PC/104+及PCI-104标准产品。EPIC规范于2005年1月被国际PC/104协会接纳并正式发布。
EPIC在比PC/104大一倍的面积上,规划有专门的CPU&电源区域、PC/104模块扩展区域和3个I/0接口扩展区域。嵌入式PC的设计者们可以采用性能强大的最新CPU技术,集成更多的元件和功能接口,并且继承数以千计的现有PC/104模块资源。
EPIC嵌入式单板计算机是对PC104标准的补充,将和PC/104标准共存,在继续保持紧凑结构的同时,满足嵌入式控制应用的不同需求。

图4.EPIC基本尺寸
ETX标准CPU组件扩展模块
ETX(Embedded Technology eXtended)是嵌入式控制领域近年来得到推广应用的标准之一。ETX模块是在95x114mm尺寸上集成了声卡、LVDS显示、网口、USB和标准I/O功能的CPU子系统,而千变万化的接口部分和客户特殊功能扩展则设计在任意形状尺寸的载板上,ETX模块通过4个100pin的高密度连接器与客户载板连接。这样的设计使得其扩展更加灵活,系统升级也轻而易举,并且最大限度地减少线缆连接。
需要注意的是,由于ETX高密度连接器的结构强度原因,在震动冲击较大的应用场合需要采取一些特别的加固措施。
PC/104、EPIC、ETX这三个标准的出发点不同。
从这三个标准看PC/104将CPU与外围扩展模块都纳入标准所辖范围,保证了除CPU外所有的外围模块的可复用性。
而EPIC是从用户(或应用)端对嵌入式系统的硬件整体结构作出定义。
反之,ETX则是从CPU模块厂家为出发点,定义了CPU模块的对外结构,而此模块之外的用户硬件扩展则可任意变化。
STM结构
对于需要更深的嵌入式使用,更狭小的应用空间,STM结构不错的选择。该结构将CPU、RAM、ETH、显示等基本核心封装在70mm*85mm名片大小的PCB板内,该板以4个0.8mm的板对板连接器(200Pin信号)与用户板相连,使用用户的应用系统构建更加灵活。用户无需关心高密度的CPU核心电路,只需对要使用的接口作应用扩展即可——而这些扩展通常是用户特定的控制逻辑、串口电平的转换、网络接口的隔离等,在密度不高的四层电路板上容易完成。
CompactPCI标准的优点
CompactPCI标准在1994年由国际PICMG协会提出。它适用于3U板(100毫米x160毫米)和6U板(160毫米x233毫米),将VME密集坚固的欧规卡(Eurocard)结构和价格低廉、功能强大的标准PC有机结合在一起,既保证系统的高可靠性,又降低硬件和软件的开发成本。
CompactPCI基于PICMG2.0规范。具有如下优点:
1) 系统抗振性强。CPCI卡使用2mm高密度镀金连接器,比普通金手指连接更可靠、抗腐蚀性更高;CPCI卡上下有导轨固定,前端有专用针座和背板相连,还通过面板螺丝固定在机箱上,这样前后上下都被固定,系统抗震性很高。
2) 支持带电拔插,可维护性高。CPCI的背板使用长中短插针结构,其中Power和Ground针脚最长,可以保证插卡安全地带电插入和拔出。此外,板选信号IDSEL,BD_SEL针脚最短,系统借此信号可以得知CPCI插卡是在插入过程或是拔出过程,配合专门的热插拔软硬件支持,保证了热插拔过程的有效性。
3) 支持后I/O板走线,方便配线。 CPCI插卡信号线可以通过背板将信号线用后I/O板从后端引出。当更换模块时,不需要更换信号线,这样减少了工作量,并杜绝因更换信号线而可能引发的错误。
4) 散热性好。 CPCI采用欧规卡结构,垂直安装,系统的散热气流从下向上吹,符合空气对流原理,散热效果极佳。
5) 电气特性更好。 CPCI严格定义了信号线的最长长度、PCB板的阻抗、去偶电容、PCI上拉电阻阻值,系统兼容性好,
可以支持较多的PCI设备。
AT96工业计算机
AT96工业计算机兼容ISA总线,1994年由西门子公司发起制定,在德国和欧美得到了相当广泛的应用。它和CompactPCI标准一样,也是坚固的欧规卡(Eurocard)结构和价格低廉、功能强大的标准PC的完美结合。
与AT96机箱配合使用,它的易维护性及对外接口的标准出线方式深受用户的欢迎。 |