一種基于龍芯1a處理器的手持式計算的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于龍芯1A處理器的手持式計算機，其結構包括CPU、主板，CPU選用龍芯1A處理器，所述主板采用8層板S-S-G-S-S-P-S-S設計，其中S為信號層，G為GND，P為電源層，所有信號線內層走線，減少TOP層和BOTTOM層走線。具有較強的環境適應性、功能強大、機動性強、功耗低、尺寸小、攜帶方便、性能可靠、結構緊湊等特點，能夠實現信號實時采集與傳輸、高速處理的功能，同時具備可靠性高、在惡劣的環境下正常穩定工作的性能；滿足特殊單位的指揮控制和信號采集處理等綜合工作等特點。
【專利說明】 一種基于龍芯1A處理器的手持式計算機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及計算機【技術領域】，具體涉及一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機。
【背景技術】
[0002]手持式自主加固計算機可廣泛應用于車載信息終端、通信終端、單兵便攜野外作業平臺、軍隊、武警、石油、地質、電力、測繪等行業用作野外作業智能平臺。在單兵作戰中，準確知道自身位置和方位，及時向上級報告收集到的情況，指揮官根據上報的數據，進行決策，調度兵力和火力，對戰斗進行機動和指揮控制。具有較強的環境適應性、功能強大、機動性強、功耗低、尺寸小、攜帶方便、性能可靠、結構緊湊等特點，能夠實現信號實時采集與傳輸、高速處理的功能，同時具備可靠性高、在惡劣的環境下正常穩定工作的性能；滿足特殊單位的指揮控制和信號采集處理等綜合工作等特點。
[0003]隨著微電子技術和計算機技術的飛速發展，越來越多的高科技結晶應用于公安、部隊、武警等特殊行業。手持式自主加固計算機便是其中的一個。目前，這些行業使用的手持式加固計算機為非國產處理器、存儲容量小、運算速度慢、定位精度不高、加固性不好等，這些缺點限制了它們在軍事中的應用。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是:本實用新型手持式自主加固計算機主要解決了普通手持機安全性低、存儲容量低、無導航、加固性不好、環境適應能力及電磁兼容性不好的缺點，實現了實時跟蹤雙定位，可靠性高、在惡劣的環境下正常穩定工作，這些可廣泛用于軍事的授時和導航定位領域與無線通信方面。
[0005]本實用新型基于龍芯IA處理器的3.5寸手持式自主加固計算機是一款專向軍事化設計、采用龍芯IA處理器，更好的滿足軍方大容量電子地圖的需求。
[0006]本實用新型所采用的技術方案為:
[0007]一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其結構包括CPU、主板，CPU選用龍芯IA處理器，所述主板采用8層板S-S-G-S-S-P-S-S設計，其中S為信號層，G為GND，P為電源層，采用激光埋盲孔設計，并減少TOP層和BOTTOM層走線，所有信號線內層走線，可有效的減少表層走線電磁福射。
[0008]其中，CPU是系統的運算核心和控制核心，其主要功能是解釋指令，處理數據。CPU選用龍芯IA處理器，最高主頻300MHZ，具有16KB的數據Cache和16KB指令Cache，集成一個2D GPU控制器、32位DDR2控制器、中斷控制器、以太網控制器等。并且提供串口、USB2.0、PCI等豐富的對外接口。
[0009]所述手持式計算機結構還包括NAND FLASH閃存，采用2片2GB組成4GB高速SLCNAND FLASH芯片，用于數據和程序存儲，數據位寬為16位。
[0010]所述手持式計算機結構還包括DDR存儲器，采用2片16位256MB DDR2 SDRAM,共512MB大小。
[0011]龍芯IA內建動態延遲補償電路(DCC)，用于數據的可靠發送和接收。DDR2芯片內建ODT電路，可以減少外部匹配，節省成本，性能更穩定。
[0012]所述手持式計算機結構還包括SD卡擴展接口，通過USB轉SD卡接口芯片實現。
[0013]所述手持式計算機結構還包括電源模塊，手持式計算機采用電池供電和外部直流電源兩種供電方式，并采用外部電源優先方案施行。手持機可直接接入直流+24V電源，電源適配器提供交流220V到直流+24V的轉換，采用與主機分離的獨立設備形式。鋰電池采用《通指攜行裝備配套電池統型型譜》中規格為14.4V/2Ah的內嵌式聚合物鋰電池。
[0014]所述電源模塊包括輸入電路、功率分配部分、多路DC變換電路、輸出保護電路、指示電路，其中外部輸入電壓直流+24V，經輸入電路，對電網中的紋波及尖峰進行抑制，并提供極性保護電路以避免輸入反接時對電路的損失；
[0015]功率分配部分主要用于在一定的輸入功率條件下優先滿足設備的正常工作，再根據富裕量來調節對電池的充電電流的大小，而當設備不工作時可以將輸入功率全部用于對電池的充電；
[0016]多路DC變換電路是將輸入電壓或后備的電池電壓轉換成各種負載所需的電壓值，采用非隔離的同步整流電路，具有很高的轉換效率，可以延長電池的工作時間。軟啟動功能能減小電路啟動時對功率器件的應力要求。1%的電壓精度與峰值為3A的信號驅動能力、輸出過壓保護等功能能夠確保多路電壓的質量和性能，每一路的輸出都具有過載和短路保護功能，在負載恢復正常后能自動恢復正常輸出；
[0017]輸出保護電路是在控制芯片或功率器件失效時，在任一路的輸出端檢測出過壓時，保護電路立即切斷輸入端的電壓來保護輸出端負載電路的安全。
[0018]指示電路用來指示輸入電壓、多路輸出電壓輸出等電源工作狀態。
[0019]電池管理部分是由電路和軟件兩部分組成，主要功能如下:
[0020]它讀取智能電池的充電電壓、充電電流和電池狀態發送給CPU，以完成對智能電池的充電監控管理。
[0021]將系統設備的供電來源、電池的充電狀態、電池的放電狀態、電池可維持時間、電池的報警信號等信息發送給系統主機，用戶可以在系統主機的終端顯示器中讀出這些信肩、O
[0022]所述CPU模塊、電源模塊使用貼片式封裝元器件，以盡量減少直插式元器件引腳所產生的“天線效應”，抑制信號的散播；整機內部信號電纜采用屏蔽電纜，保證了信號可靠的傳輸，同時了減少了電磁泄漏；整機電源采用了濾波技術，防止電磁串擾信號通過電源進入整機。
[0023]所述手持式計算機采用阻尼減震技術；外殼采用鎂鋁合金殼體，并增加防護鍍層；殼體采用一體化設計，具備良好的防水和電磁防護功能。
[0024]所述手持式計算機結構還包括CF接口，通過PCI擴展芯片PCI1510擴展出一個標準的PC CARD I/O模式CF卡接口，CF卡接口板通過80PIN板對板連接器與主板連接，CF卡第38腳為毀鑰信號輸入腳，當銷毀按鍵按下時，由觸發電路提供一個低電平到該引腳，持續時間大于I分鐘。
[0025]CF卡第50腳為密鑰注入接口，用于對保密模塊進行注鑰。該引腳直接引到外部航插接口上，方便注鑰操作。
[0026]所述手持式計算機結構還包括北斗模塊接口，用于擴展北斗模塊，其接口定義符合《北斗二號用戶設備數據接口要求》(2.1版)。
[0027]手持機北斗模塊可插拔:將北斗天線與穿墻器與結構鎖死，在CF/北斗擴展板上增加與北斗模塊相對應的導軌，北斗模塊用FPC軟帶線從側面引出數據接口與手持機通?目。
[0028]所述手持式計算機結構還包括顯示模塊,所述顯示模塊包括液晶顯示屏和觸摸屏，液晶顯示屏選用LED背光的3.5寸LCD屏，觸摸屏采用表貼式四線電阻屏。
[0029]龍芯IA提供IXD顯示接口，直接與顯示屏連接，實現手持機的顯示功能。顯示屏背光驅動采用PWM方式控制，主板提供背光使能信號PWM_EN控制開背光的開關，背光調節信號PWM，提供不同占空比的脈寬調制信號，控制LED驅動電路輸出不同恒流電源，控制LED燈的亮度，實現背光的分級調節功能。
[0030]觸摸屏驅動電路采用觸摸屏信號轉換芯片實現，觸摸屏控制芯片接收觸摸屏的坐標信息，實現觸控功能。
[0031]本實用新型的有益效果為:基于龍芯處理器手持計算平臺的軟硬件兼容適配與優化
[0032]針對龍芯IA處理器的指令集及硬件平臺的特點，通過電路設計、固件集成改造、操作系統集成改造等，解決處理器、芯片組及外圍芯片、固件、操作系統等之間的集成適配和系統優化，構建國產手持式計算機的技術體制和技術鏈條，提高整機系統的綜合性能。
[0033]國產嵌入式操作系統在龍芯處理器平臺上的裁剪、移植，國產嵌入式操作系統主要針對手持式計算機硬件平臺進行改造和優化，針對龍芯IA處理器指令集、尋址方式、中斷和電源管理機制方面的特點，對ReWorks操作系統進行相應改造。還根據手持式計算機的具體使用模式和場景，精簡嵌入式操作系統內核和核外環境支持組件，優化系統啟動流程，改造設備驅動加載方式，實現手持式計算機系統的快速啟動。
[0034]基于龍芯處理器手持式計算平臺的低功耗設計:
[0035]在優化電路設計充分降低系統硬件功耗的同時，從軟件角度上通過對系統功耗管理策略、功耗切換時間的優化策略、指令的低功耗運用與程序的低功耗設計等方面來豐富系統的低功耗設計手段。在保障系統性能條件下，使系統功耗效率得到較大的提高，延長系統工作時間。
[0036]具備豐富的對外接口，能夠實現多傳感器協同工作的控制模式，控制終端計算資源的合理分配與高效共享，提高I/o吞吐率和系統的實用性。整個的對外接口全部采用航插的形式，保證可靠連接；可同時配接多路軍用線數據傳輸設備，實現信號的實時采集、處理與傳輸。
[0037]具備良好的電磁兼容性，整機設計中采用了抑源、包容以及濾波技術，有效的提高了整機的電磁兼容性。
[0038]整個殼體簡潔、美觀；采用了全新小門設計，可單手操作；整機呈流線形，外觀小巧，符合人體工學，配備腕帶，方便手握。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為本實用新型手持式計算機的主視圖；
[0040]圖2為本實用新型手持式計算機的后視圖；
[0041]圖3為本實用新型手持式計算機的右視圖；
[0042]圖4為本實用新型手持式計算機的仰視圖；
[0043]圖5為本實用新型CF接口電路框圖；
[0044]圖6為本實用新型顯示/觸摸電路框圖；
[0045]圖7為本實用新型手持式自主加固計算機電氣原理框圖；
[0046]圖8為本實用新型電源原理框圖。
【具體實施方式】
[0047]下面參照附圖所示，通過【具體實施方式】對本實用新型進一步說明:
[0048]一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其結構包括CPU、主板，CPU選用龍芯IA處理器，所述主板采用8層板S-S-G-S-S-P-S-S設計，其中S為信號層，G為GND，P為電源層，采用激光埋盲孔設計，并減少TOP層和BOTTOM層走線，所有信號線內層走線，可有效的減少表層走線電磁福射。
[0049]其中，CPU是系統的運算核心和控制核心，其主要功能是解釋指令，處理數據。CPU選用龍芯IA處理器，最高主頻300MHZ，具有16KB的數據Cache和16KB指令Cache，集成一個2D GPU控制器、32位DDR2控制器、中斷控制器、以太網控制器等。并且提供串口、USB2.0、PCI等豐富的對外接口。
[0050]所述手持式計算機結構還包括NAND FLASH閃存，采用2片2GB組成4GB高速SLCNAND FLASH芯片，用于數據和程序存儲，數據位寬為16位。
[0051]所述手持式計算機結構還包括DDR存儲器，采用2片16位256MB DDR2 SDRAM,共512MB大小。
[0052]龍芯IA內建動態延遲補償電路(DCC)，用于數據的可靠發送和接收。DDR2芯片內建ODT電路，可以減少外部匹配，節省成本，性能更穩定。
[0053]所述手持式計算機結構還包括SD卡擴展接口，通過USB轉SD卡接口芯片實現。
[0054]所述手持式計算機結構還包括電源模塊，所述電源模塊包括輸入電路、功率分配部分、多路DC變換電路、輸出保護電路、指示電路，如圖8所示，其中外部輸入電壓直流+24V，經輸入電路，對電網中的紋波及尖峰進行抑制，并提供極性保護電路以避免輸入反接時對電路的損失；
[0055]功率分配部分主要用于在一定的輸入功率條件下優先滿足設備的正常工作，再根據富裕量來調節對電池的充電電流的大小，而當設備不工作時可以將輸入功率全部用于對電池的充電；
[0056]多路DC變換電路是將輸入電壓或后備的電池電壓轉換成各種負載所需的電壓值，采用非隔離的同步整流電路，具有很高的轉換效率，可以延長電池的工作時間。軟啟動功能能減小電路啟動時對功率器件的應力要求。1%的電壓精度與峰值為3A的信號驅動能力、輸出過壓保護等功能能夠確保多路電壓的質量和性能，每一路的輸出都具有過載和短路保護功能，在負載恢復正常后能自動恢復正常輸出；
[0057]輸出保護電路是在控制芯片或功率器件失效時，在任一路的輸出端檢測出過壓時，保護電路立即切斷輸入端的電壓來保護輸出端負載電路的安全。
[0058]指示電路用來指示輸入電壓、多路輸出電壓輸出等電源工作狀態。
[0059]電池管理部分是由電路和軟件兩部分組成，主要功能如下:
[0060]它讀取智能電池的充電電壓、充電電流和電池狀態發送給CPU，以完成對智能電池的充電監控管理。
[0061]將系統設備的供電來源、電池的充電狀態、電池的放電狀態、電池可維持時間、電池的報警信號等信息發送給系統主機，用戶可以在系統主機的終端顯示器中讀出這些信肩、O
[0062]所述CPU模塊、電源模塊使用貼片式封裝元器件，以盡量減少直插式元器件引腳所產生的“天線效應”，抑制信號的散播；整機內部信號電纜采用屏蔽電纜，保證了信號可靠的傳輸，同時了減少了電磁泄漏；整機電源采用了濾波技術，防止電磁串擾信號通過電源進入整機。
[0063]所述手持式計算機采用阻尼減震技術；外殼采用鎂鋁合金殼體，并增加防護鍍層；殼體采用一體化設計，具備良好的防水和電磁防護功能。
[0064]所述手持式計算機結構還包括CF接口，如圖5所示，通過PCI擴展芯片PCI1510擴展出一個標準的PC CARD I/O模式CF卡接口，CF卡接口板通過80PIN板對板連接器與主板連接，CF卡第38腳為毀鑰信號輸入腳，當銷毀按鍵按下時，由觸發電路提供一個低電平到該引腳，持續時間大于I分鐘。
[0065]CF卡第50腳為密鑰注入接口，用于對保密模塊進行注鑰。該引腳直接引到外部航插接口上，方便注鑰操作。
[0066]所述手持式計算機結構還包括北斗模塊接口，用于擴展北斗模塊，其接口定義符合《北斗二號用戶設備數據接口要求》(2.1版)。
[0067]手持機北斗模塊可插拔:將北斗天線與穿墻器與結構鎖死，在CF/北斗擴展板上增加與北斗模塊相對應的導軌，北斗模塊用FPC軟帶線從側面引出數據接口與手持機通?目。
[0068]所述手持式計算機結構還包括顯示模塊，所述顯示模塊包括液晶顯示屏和觸摸屏，液晶顯示屏選用LED背光的3.5寸LCD屏，觸摸屏采用表貼式四線電阻屏，顯示/觸摸電路原理如圖6所示。
[0069]龍芯IA提供IXD顯示接口，直接與顯示屏連接，實現手持機的顯示功能。顯示屏背光驅動采用PWM方式控制，主板提供背光使能信號PWM_EN控制開背光的開關，背光調節信號PWM，提供不同占空比的脈寬調制信號，控制LED驅動電路輸出不同恒流電源，控制LED燈的亮度，實現背光的分級調節功能。
[0070]觸摸屏驅動電路采用觸摸屏信號轉換芯片實現，觸摸屏控制芯片接收觸摸屏的坐標信息，實現觸控功能。
[0071]所述手持式計算機結構還包括鍵盤，由0-9等10個數字鍵及功能、切換、返回、退格、空格、導航鍵(上、下、左、右)、回車、*、#、復位、開關機等功能按鍵組成。
[0072]攝像采集單元采用USB接口 300萬像素攝像采集單元GNEH100114，遵循UVC規范，集圖像采集、拍攝控制、數據壓縮、USB 口傳輸于一體，高性能數字信號處理芯片實現對原始圖像的高比例壓縮，可方便地兼容各種圖像處理軟件。攝像頭是被動工作，因此用可控的開關對攝像頭的電源進行控制，以降低功耗。
[0073]所述手持式計算機結構還包括以太網，采用GMAC總線擴展，通過RTL8211E網絡芯片，實現10M/100M自適應網絡接口，并通過GP1接口對網絡芯片進行功耗控制。
[0074]所述手持式計算機結構還包括音頻采用AC97音頻輸出經芯片調制、解調、放大后與揚聲器相連，同時對外提供耳機/麥克接口。
【權利要求】
1.一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其結構包括CPU、主板，CPU選用龍芯IA處理器，其特征在于:所述主板采用8層板S-S-G-S-S-P-S-S設計，其中S為信號層，G為GND，P為電源層，所有信號線內層走線，減少TOP層和BOTTOM層走線。
2.根據權利要求1所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述手持式計算機結構還包括NAND FLASH閃存，采用2片2GB組成4GB高速SLC NAND FLASH-H-* I I心/T O
3.根據權利要求1所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述手持式計算機結構還包括DDR存儲器，采用2片16位256MB DDR2 SDRAM，共512MB大小。
4.根據權利要求1所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述手持式計算機結構還包括SD卡擴展接口。
5.根據權利要求1所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述手持式計算機結構還包括電源模塊，所述電源模塊包括輸入電路、功率分配部分、多路DC變換電路、輸出保護電路、指示電路，其中外部輸入電壓直流+24V，經輸入電路，對電網中的紋波及尖峰進行抑制，并提供極性保護電路以避免輸入反接時對電路的損失； 功率分配部分主要用于在一定的輸入功率條件下優先滿足設備的正常工作，再根據富裕量來調節對電池的充電電流的大小，而當設備不工作時可以將輸入功率全部用于對電池的充電； 多路DC變換電路是將輸入電壓或后備的電池電壓轉換成各種負載所需的電壓值，采用非隔離的同步整流電路； 輸出保護電路是在控制芯片或功率器件失效時，在任一路的輸出端檢測出過壓時，保護電路立即切斷輸入端的電壓來保護輸出端負載電路的安全； 指示電路用來指示輸入電壓、多路輸出電壓輸出等電源工作狀態。
6.根據權利要求5所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述CPU模塊、電源模塊使用貼片式封裝元器件。
7.根據權利要求1-6任一所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述手持式計算機外殼采用鎂鋁合金殼體，并增加防護鍍層，殼體采用一體化設計。
8.根據權利要求7所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述手持式計算機結構還包括CF接口，通過PCI擴展芯片PCI1510擴展出一個標準的PC CARDI/O模式CF卡接口，CF卡接口板通過80PIN板對板連接器與主板連接，CF卡第38腳為毀鑰信號輸入腳； CF卡第50腳為密鑰注入接口，該引腳直接引到外部航插接口上。
9.根據權利要求7所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述手持式計算機結構還包括北斗模塊接口，用于擴展北斗模塊。
10.根據權利要求7所述的一種基于龍芯IA處理器的手持式計算機，其特征在于:所述手持式計算機結構還包括顯示模塊，所述顯示模塊包括液晶顯示屏和觸摸屏，液晶顯示屏選用LED背光的3.5寸LCD屏，觸摸屏采用表貼式四線電阻屏。
【文檔編號】G06F1/18GK204065944SQ201420510326
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月4日 優先權日:2014年9月4日
【發明者】羅曉艷, 曹瑞興, 徐立鑫, 井長勝 申請人:山東超越數控電子有限公司