基于ARMSOC的虛擬桌面系統終端電路板的制作方法

本實用新型涉及一種終端用電路板，尤其涉及一種基于ARM SOC的虛擬桌面系統終端電路板。

背景技術：

隨著電子技術的發展，CPU的功能和計算速度日益強大，主頻從幾百兆赫茲提升到幾個G赫茲，核心由單核提升至雙核，四核，甚至32核。現在的PC機的性能遠遠超過了絕大多數以上網和文檔編寫為主的家庭和辦公需求。這樣VDI，英文全稱Virtual Desktop Infrastructure，即虛擬桌面基礎架構則應運而生。

圖1展示了一個簡單的VDI系統。它的硬件包括1個服務器，1套以太網網絡和多個終端。VDI不是給每個用戶都配置一臺運行Windows的桌面PC，而是通過在數據中心的服務器運行Windows，將桌面進行虛擬化。用戶通過來自客戶端設備的終端協議與虛擬桌面進行連接，用戶訪問他們的桌面就像是訪問傳統的本地安裝桌面一樣。

VDI的終端是可以運行終端協議的任何設備，他可以是普通PC機，手機，PAD或專用終端。VDI的優點很多。在終端方面，由于不需要桌面PC，可大大減少功耗和桌面面積。普通PC的功耗大約在幾十到上百瓦，而專用終端的功耗一般在5瓦。專用終端的體積也不到一般筆記本電腦的四分之一。

VDI終端只顯示桌面內容，接收用戶的輸入，本身不存儲任何信息。所有數據都保存在服務器。這樣有利于保密、數據備份和災害恢復。通過網絡，可以迅速部署一個通用的、支持性桌面環境。快速部署企業應用。創建一個Windows桌面映像（包含應用）并使用該映像來部署服務器虛擬機監控程序上的虛擬機。一臺服務器可以支持許多虛擬桌面。這些桌面的每個反應作為一個獨立Windows桌面。

使用VDI可以方便管理。傳統架構中，系統維護，數據備份，硬件故障等任務把IT人員變成了消防隊員，IT部門的很大一部分資源都損耗在這些基礎設施運維問題上。有了VDI，IT人員只需要在數據中心點點鼠標，就可以在十幾分鐘內管理配置幾十上百臺虛擬桌面；應用升級時IT人員也不需要離開座位，只需制作單一鏡像， 統一發布就可以了。此外VDI將能讓企業更容易全面提升其IT安全管理和信息治理水平。

VDI還可以提高資源調度的靈活性，最大限度的提高資源的利用率。使用普通PC時，PC分配到個人，當某人暫時不使用時，PC資源無法釋放給他人。當某人需要的計算資源暫時超過其PC的能力時，公司只得再采購功能更強大的計算機。VDI系統中，每個人使用的資源都在服務器中預先設置好，并可以靈活調節。當某人暫時不使用時，其計算資源可釋放給他人使用。當某人需要更多的資源時，可在服務器中臨時給他分配所需的資源，在資源使用完成后再收回。

一般公司使用VDI后，比使用普通PC可大大的節省電力消耗，節約管理成本，方便公司資料的保密。現在越來越多的公司開始使用VDI系統代替傳統架構。而在公司內部，專用的VDI終端開始替代普通PC。但是現有的基于專用芯片的VDI終端，如圖2所示，不易擴展，它的VDI協議不方便更換和升級，并且一般不支持TPM可信計算。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，不但相對普通PC機而言，大大降低功耗、體積和重量；并且它的VDI協議可方便更換和升級，支持TPM可信計算，易于擴展，簡化布線，減少電纜，方便安裝。

本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，包括主控CPU芯片、存儲芯片以及多個集成電路功能芯片，其中，所述主控CPU芯片通過I2C總線和TPM安全芯片相連，所述多個集成電路功能芯片包括以太網PHY芯片，USB交換芯片，VGA編碼芯片，音頻編碼解碼芯片和TTL/RS232電平轉換芯片，所述主控CPU芯片通過不同的數據總線與相應的集成電路功能芯片連接擴展對外端口。

上述的基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，其中，所述以太網PHY芯片通過RJ45網口和PoE受電端子卡相連，所述PoE受電端子卡通過PV插座和固定孔與主控CPU芯片相連，所述主控CPU芯片和PoE受電端子卡都包含電源ORing電路，外部供電通過PV插座進入PoE受電端子卡內轉換為DC 5V后再回送給主控CPU芯片的電源端。

上述的基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，其中，所述主控CPU芯片通過RGMII 與千兆以太網PHY芯片相連形成千兆以太網接口；通過內部數據總線與USB交換芯片相連擴展2個USB 2.0接口；通過通用串行總線與TTL/RS232電平轉換芯片相連形成RS232串口；通過一路4位SD總線與標準SD卡連接器相連提供外部SD卡的訪問接口；通過I2S總線與音頻編碼解碼芯片連接提供MIC輸入接口和耳機輸出口。

上述的基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，其中，所述主控CPU芯片選用iMX6Q、iMX6DL或iMX6S，所述存儲芯片為DDR3芯片和eMMC芯片，所述以太網PHY芯片選用KSZ9021，USB交換芯片選用USB2514B，VGA編碼芯片選用IT6902E，音頻編碼芯片選用SGTL5000，所述TPM安全芯片為AT97SC3024T。

本實用新型對比現有技術有如下的有益效果：本實用新型提供的基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，相對普通PC機而言，功耗、體積和重量大大降低；對比使用專用芯片的VDI終端，易于擴展。它的VDI協議可方便更換和升級，并且支持TPM可信計算，防止非法用戶訪問，還支持PoE供電，簡化布線，減少電纜，方便安裝。

附圖說明

圖1為簡單VDI系統架構示意圖；

圖2為現有基于專用芯片的VDI終端電路方框示意圖；

圖3為本實用新型基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板的電路方框示意圖。

圖中：

1主控CPU芯片 2存儲芯片 3PoE受電端子卡

4集成電路功能芯片 5TPM安全芯片

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。

圖3為本實用新型基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板的電路方框示意圖。

請參見圖3，本實用新型提供的基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，包括主控CPU芯片1、存儲芯片2以及多個集成電路功能芯片4，其中，所述主控CPU芯片1通過I2C總線和TPM安全芯片5相連，所述多個集成電路功能芯片4包括以太網PHY芯片，USB交換芯片，VGA編碼芯片，音頻編碼解碼芯片和TTL/RS232電平轉換芯片，所述主控CPU芯片1通過不同的數據總線與相應的集成電路功能芯片4連接擴展對 外端口，并獲得期望中的接口功能，滿足相應功能接口的所對應的電氣和機械特性標準。

本實用新型提供的基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，其中，所述集成電路功能芯片4的數目和種類為多個，所述多個集成電路功能芯片4和同一可編程CPU芯片的各種不同總線相連，所述基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板對外端口包括1個RS232串口，4個USB 2.0，1個千兆自適應以太網，1個標準SD卡接口，1個VGA接口，1個HDMI接口，1個MIC輸入口和1個耳機輸出口。主控CPU芯片1和TPM安全芯片5相連，可有效的保護本終端以及與之相連的服務器，防止非法用戶的訪問和入侵。它具有普通PC所具有的一般接口，如USB，VGA，串口、音頻等。它可以在顯示器上顯示分辨率不低于1920×1080的圖像和視頻。它的體積和功耗要遠遠小于普通PC機。要能夠防止終端的非法訪問，從而導致服務器的非法入侵。它應具有高速的以太網接口，以從服務器端獲得服務，并將用戶輸入上傳到服務器端。終端應具有一定的顯示和響應速度，以保證滿意的用戶體驗。此外，終端應可以從以太網獲得電能，從而進一步簡化終端的安裝。

本實用新型使用PoE受電端子卡3，當終端以太網所連接的對端支持PoE時，無需使用外部電源。如終端以太網所連接的對端不支持PoE，則需外部DC 5V電源供電。也可以兩者同時使用。PoE受電端子卡3通過標準的PV插座和固定孔與基于ARM SOC的主電路板相連。當終端的以太網連接到具有PoE能力的源設備，如PoE交換機，時，交換機的供電通過PV插座進入PoE受電端子卡，在子卡內轉換為DC 5V后再回送到基于ARM SOC的主電路板。主電路板和子卡都包含電源ORing電路，以保證在PoE和外部DC 5V同時存在時可正常工作。PoE子卡符合IEEE 802.3af和802.3at標準。PoE受電端子卡為可選部件。

本實用新型提供的基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，主控CPU芯片1采用基于ARM Cortex-A9的Freescale i.MX6系列處理器，它具有單核，雙核和四核三種。封裝和引腳兼容，可根據應用場景的不同而選擇不同處理能力的CPU。通常情況選擇i.MX6DL雙核處理器。配合1GB DDR3內存，內存訪問速度為800MHz，位寬為64比特。主控CPU通過1路8位SD總線與4GB eMMC相連，eMMC用于存放本地程序，如操作系統，驅動和VDI協議等。主控CPU通過另一路4位SD總線與標準SD卡連接器相連，提供外部SD卡的訪問能力。主控CPU自帶1個USB 2.0接口，通過USB HUB擴展為4個USB 2.0接口，用于連接鼠標、鍵盤等輸入設備，或U盤等存儲設備。 主控CPU通過RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface，吉比特介質獨立接口）與千兆以太網PHY相連，形成千兆以太網接口，符合IEEE 802.3標準。千兆以太網主要通過交換機與服務器相連接，構成VDI終端和服務器聯系的通路。主控CPU自帶HDMI接口。主控CPU同時具有視頻并行輸出接口，外接數字/模擬轉換芯片，將視頻并行輸出接口轉為VGA接口。HDMI和VGA可同時使用，也可以選擇使用，用于連接不同輸入接口的顯示器。它們輸出的最高分辨率可達1920×1080@60fps,24bit。主控CPU通過I2S總線與音頻編碼解碼芯片連接，以提供MIC輸入接口和用于耳機的音頻輸出接口。主控CPU提供TTL電平標準9芯UART接口，通過電平轉換芯片變成標準RS232接口。主控CPU通過I2C總線來訪問TPM安全芯片，從而提供TPM安全保護功能。

本實用新型不作為VDI的終端時，可以直接運行Ubuntu等Linux系統。作為VDI終端時，通過以太網與服務器相連，內部運行VDI協議軟件。由于i.MX6系列處理器攜帶支持2D和3D加速和OpenGL的GPU以及H.264、MPEG4硬解壓的VPU，極大的提升了用戶體驗。

為了驗證本實用新型的技術效果，下面選取一個具體的實施例進行項目驗證。請參考圖3，本實施例中的服務器采用Intel E7處理器，64GB內存。以太網交換機采用支持PoE的雙層千兆網交換機，下面連接4個終端，每個終端通過USB連接鼠標和鍵盤，通過VGA或HDMI連接顯示器。在實驗中，4個終端同時工作，顯示器分辨率都設置為1920×1080@60fps,24bit。其中2個終端播放高清電影，另2個終端進行普通的辦公操作。視屏的播放流暢，無馬賽克，無跳幀。辦公操作與普通PC機感覺類似，鼠標移動無卡頓，跳格，鍵盤反應及時，桌面顯示清晰。使用U盤和SD卡等外部存儲設備正常。網頁瀏覽流暢。實驗證明，終端的設計滿足了設計需求，是一款優秀的VDI終端。

綜上所述，本實用新型提供的基于ARM SOC的虛擬桌面終端電路板，不但滿足了普通VDI終端的功能，還提供了PoE受電能力和TPM安全功能。尤其是TPM安全功能，使得非授權的訪問成為不可能。由于所有VDI終端都與服務器通過網絡相連，服務器的安全防護是VDI系統中重要的一環。目前，市面上常見的VDI終端大都是專用協議芯片加網絡的形式，缺乏對在終端非法訪問的防護。使用本實用新型的VDI終端將極大的加強整個VDI系統的安全防護能力。

雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任 何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，也可在不對硬件進行修改的前提下，更新和升級其軟件，以提升其性能，或開發出更多的功能，將其應用于更豐富的場景中，因此本實用新型的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。