ARM架构的5G人工智能物联网控制主机的制作方法

arm架构的5g人工智能物联网控制主机
技术领域
1.本实用新型涉及计算机技术领域，具体涉及一种arm架构的5g人工智能物联网控制主机。


背景技术：

2.在工业控制机已经发生了很大的变化，过去专用的封闭式的架构迅速被pc技术的开放式架构所取代，其中最重要的原因之一就是软件的兼容性。工业控制机用户过去和现在都希望使用与所熟悉的桌面pc机相同的操作系统和开发工具，这就导致了开放式桌面pc在工业环境中的直接应用。然而，桌面pc机技术是面向商用机市场的，而不是相对比较小的工业计算机市场，它不具备工业级性能。由桌面pc技术衍生的isa总线加固型计算机在工业上得到了相当广泛的应用。
3.1992年6月，intel公司开发了快速的开放式pci总线规范，作为局部和低层次的内部处理器总线。在两年之内几乎每个处理器制造商都将pci作为计算机内部芯片级互连总线，而且自然地发展成了板级互连总线。1995年6月pcisig正式公布了pci局部总线规范2.1版，同时picmg推出了第一个标准pci/isa无源背板总线标准，这样，加固型pci/isa总线工控机的基本外形及结构就完全固化了。
4.然而，诸如此类的现有技术存在如下缺点：
5.1、采用intel架构处理器，独此一家，底层完全封闭，所属标准完全是欧美定制，国内厂商也必须服从标准，由于底层不开源，安全性极差；
6.2、成本高、可靠性差、与其它行业设备极难兼容，智能化升级成本高；
7.3、拓展性差，与未来人工智能接口只能通过云端，对于工业领域及其不合适。


技术实现要素：

8.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种基于开源arm架构的5g人工智能物联网控制主机，具备成本低廉，核心芯片供应商多，兼容市面上物联网核心板、其他系统，同时向下兼容各种传感及执行部件，便于集成，支持4g/5g通信，及支持边缘人工智能运算的主机。
9.根据本实用新型，提供了一种arm架构的5g人工智能物联网控制主机，使用平面叠层设计，包括：控制器，以及与控制器直接或间接连接的模拟采集端口、数字采集端口、边缘计算接口和网卡。
10.优选地，所述arm架构的5g人工智能物联网控制主机还包括以太网接口。
11.优选地，以太网接口是gbit带宽rj45以太网接口。
12.优选地，网卡接入采用与探头相同的标准化接口。
13.优选地，网卡包括网卡51和/或5g网卡。
14.优选地，边缘计算接口支持sodimm4标准的计算卡。
15.优选地，数字采集端口包括rs485端口、rs232端口、can接口、spi接口、iic接口和
1
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way接口中的一种或多种。
16.优选地，数字采集端口包括3路rs485端口、1路rs232端口、1个can接口、1个spi接口、1个iic接口、1个1
‑
way接口。
17.优选地，所述arm架构的5g人工智能物联网控制主机支持m.2及mini pci
‑
e两种接口板接入功能。
18.根据本实用新型的arm架构的5g人工智能物联网控制主机可以支持市面上的多种智能化改造，也向下兼容其它物联网设备，同时能够根据实际情况动态增加模块，极大程度上降低了工业控制主机的智能改造成本。
附图说明
19.结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本实用新型有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
20.图1示意性地示出了根据本实用新型优选实施例的arm架构的5g人工智能物联网控制主机的功能框图。
21.需要说明的是，附图用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本实用新型的内容进行详细描述。
23.本实用新型提供的arm架构的5g人工智能物联网控制主机是为了配合现有的工业化控制方式而进行设计的，在原有的系统系统上改用了arm架构及拓展了4g/5g、边缘智能计算的通用接口，支持nvidia等sodimm4标准的计算卡。
24.除了在边缘计算方面的提升，本实用新型提供的arm架构的5g人工智能物联网控制主机在设计上吸收参考plc与组态屏的优点，并与智能探头的应用场景相结合，扩展出多种工业总线、传感器总线、ad、da，oc等控制接口，便于系统集成及产品的系列化。
25.本实用新型提供的arm架构的5g人工智能物联网控制主机的设计使用平面叠层方式，例如4g/5g网卡接入采用与探头相同的标准化接口，支持货架标准产品。并且考虑到本地化网络需求，额外提供了一个gbit带宽rj45以太网接口，可以接入网络摄像头、或者其他网络设备，路由设备等。如果需要，可以在软件版本更新中增加本地显控设置，可以快速替代组态屏，实现产品的独立闭环，建立产品的生态环境。
26.优选地，在探头板的基础上丰富各种接口的引入，系统主板的除了具备探头接入板的功能外，还增加了额外的功能性电路。
27.具体地，图1示意性地示出了根据本实用新型优选实施例的arm架构的5g人工智能物联网控制主机的功能框图。如图1所示，根据本实用新型优选实施例的arm架构的5g人工智能物联网控制主机采用使用平面叠层设计，其包括：控制器，以及与控制器直接或间接连接的模拟采集端口10、数字采集端口20、边缘计算接口30、以太网接口40(可选)和网卡。
28.优选地，网卡包括4g网卡51和/或5g网卡52。
29.优选地，边缘智能计算的通用接口支持nvidia等sodimm4标准的计算卡。
30.优选地，以太网接口是gbit带宽rj45以太网接口。在一个具体实施例中，主机板设计了1路以太网接口，采用rj45连接器，由于开发板(例如stm32mp157daa1开发板)内部自带1个千兆网络mac控制器，因此可以提供一个千兆网口，网络phy芯片使用的是计算机板板上的rtl8211f，通过计算机板的btb连接器引出8根数据线以及3根led信号线到主机板，实现主机板的以太网功能。
31.优选地，对于模拟采集端口，借助高密度lfpbga448封装，主机板采用了16路a/d采集输入通道，开发板(例如stm32mp157daa1开发板)具备两个16bit的高速a/d转换器，传感器的转换速率可选3档，分别4.5msps&12bit、4msps&14bit、3.6msps&16bit。在通道分配采用交叉分配的方式，奇数和偶数接口分别分配到两个a/d转换器，提高转化效率，为了提高采样的准确性，基准电压采用ti的ref3033aidbz，它的电压
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输出(最小值/固定)：3.3v电流
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输出：25ma，容差：
±
0.2％，温度系数：75ppm/℃，噪声
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0.1hz至10hz：36μvp
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p，噪声
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10hz至10hz：105μvrms，工作温度：
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40℃～125℃(ta)，具备低噪声、中等温漂，小容差的特性，提高a/d采集的精度。
32.优选地，对于数字采集端口设计方面，除模拟口外，主板板设计的多种数据接口用于各类设备的采集，并可以根据实际的情况配置端口。优选地，数字采集端口包括rs485端口、rs232端口、can接口、spi接口、iic接口和1
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way接口中的一种或多种。下面对各个端口的设计进行详细说明。
33.rs485端口，优选地设计数量为3路，均采用隔离式设计，通信速率最高为2mbps，支持硬件crc校验，数据收发由cortex
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m4核心处理，缓存使用片上dma读取方式，缓存大小为5kb，采用，电路继承原型号电路
34.rs232端口设计数量为1路，用于本地参数配置，主要为了兼容老式电脑系统，通信速率最高为1mbps，支持硬件crc校验，数据收发由cortex
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m4核心处理，缓存使用片上dma读取方式，与rs485共享缓存can接口，端口数量为1个，采用fd can，支持2mbps速率兼容can1.0a can2.0b，这里我们使用mcp2562fdt来做can电平转换，终端匹配电阻采用本地拨码开关选择，保障与其他can总线的接入。
35.spi接口、iic接口、1
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way接口各设计为1路，并且由cpu直接加保护引出，支持3.3vtll及coms电平，方便此类接口的传感器、摄像头等低功率设备并入。
36.优选地，边缘计算接口30是sodimm4边缘计算接口，数量为1路,用于支持nvidia xaviernx计算核心板的接口，如果使用该核心板卡，将能完全替代计算机板，提供强大的ai计算能力，高达21tops的加速计算能力可并行运行现代神经网络并处理来自多个高分辨率传感器的数据。
37.该物联网主机板，可以支持市面上的多种智能化改造，也向下兼容其它物联网设备，同时能够根据实际情况动态增加模块，极大程度上降低了工业控制主机的智能改造成本。
38.本实用新型支持m.2及mini pci
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e两种接口板接入功能的电路设计，采用一板sodimm4物理接口边缘计算接入方式的结构及电路设计，并且采用隔离型电路设计。
39.作为优选示例，可以采用下述分配表所示的主机板板技术指标。
[0040][0041]
需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
[0042]
可以理解的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属
于本实用新型技术方案保护的范围内。