一文帶你了解嵌入式主板嵌入式主板是專爲嵌入式系統設計的計算機主板。它與我們常見的台式機或筆記本電腦主板有著顯著的區別,核心在于它不是爲了通用計算,而是爲了執行特定任務而設計、集成到更大的設備或系統中。 以下是嵌入式主板的關鍵特點和信息: 1. 核心定義與目的: 專用性:設計用于執行特定功能(如控制、監控、數據處理、通信),而不是運行通用操作系統(如Windows)進行各種軟件應用。 集成性:通常作爲最終産品(如工業機器、醫療設備、車載信息娛樂系統、智能家居網關、POS機、數字標牌、網絡設備等)內部的一個組件。 可靠性&穩定性:需要在各種環境(高溫、低溫、潮濕、震動、粉塵、長時間不間斷運行)下穩定可靠地工作。 低功耗:通常對功耗有嚴格要求,特別是對于便攜式或電池供電設備。 小型化&緊湊化:尺寸和形狀多樣(從郵票大小到Mini-ITX大小),以適應狹小的空間限制。 2. 主要特點: 處理器架構多樣化: ARM:占據絕對主流(如Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M系列),因其高性能、低功耗和豐富的生態系統(樹莓派核心就是ARM)。 x86:英特爾Atom, Celeron, Pentium, Core i系列;AMD Ryzen Embedded, G系列等。在需要更高性能、x86軟件兼容性或特定Windows應用的場景常見。 RISC-V:新興的開源指令集架構,增長迅速。 PowerPC/MIPS:在特定傳統或專有領域仍有應用,但份額縮小。 高度集成:處理器、內存(通常是板貼)、存儲接口(eMMC, SD, SATA)、基本I/O(USB, Ethernet, Serial)通常都集成在主板上。集成顯卡/視頻輸出(HDMI, DP, LVDS, eDP)也很常見。 豐富的I/O和擴展接口: 除標准接口外,通常提供嵌入式領域專用接口: GPIO:通用輸入輸出,用于控制開關、讀取傳感器等。 串行接口:UART, RS-232/422/485(工業通信)。 現場總線:CAN, CAN FD(汽車、工業控制)。 工業以太網:PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP等(工業自動化)。 特定接口:I2C, SPI, PCIe, SMBus, ADC/DAC等。 擴展方式:PC/104, PCI/PCIe Mini Card, M.2(Key B/M/E), SIM卡槽、板對板連接器等。 寬溫支持:許多工業級嵌入式主板能在-40°C到+85°C甚至更寬的溫度範圍內運行。 長生命周期:制造商通常會承諾較長的供貨周期(如5-10年甚至更長),這對于工業、醫療等需要長期維護和備件的領域至關重要。 無風扇或低噪音設計:通過散熱片、優化布局或被動散熱實現,提高可靠性並適應安靜環境。 定制化潛力:廠商常提供定制服務(裁剪功能、修改接口、調整尺寸、特定認證等),滿足特定項目需求。 3. 常見形態規格: 核心板/系統模塊:最緊湊的形式(如NXP i.MX, TI Sitara的SOM;樹莓派Compute Module, NVIDIA Jetson)。包含CPU、內存、存儲、基礎電源管理,通過高密度連接器(如MXM, SO-DIMM樣式)連接到載板。載板提供具體I/O和擴展。極大方便了開發和快速産品化。 小型化標准板型: PC/104, PC/104-Plus, PCI/104, PCIe/104:堆疊式標准,曆史悠久,用于堅固環境。 Mini-ITX (170x170mm):最常見的嵌入式標准板型之一,兼容性強,擴展性好。 Nano-ITX (120x120mm), Pico-ITX (100x72mm):更小巧。 3.5" SBC (146x102mm), 5.25" SBC (203x146mm):以英寸命名,尺寸固定。 Qseven (70x70mm), SMARC (82x80mm):基于MXM/SO-DIMM連接器的核心板標准。 專有板型:廠商根據特定應用設計的獨特形狀和尺寸。 4. 主要應用領域: 工業自動化與控制:PLC, HMI, 機器視覺, 機器人控制, 數據采集(SCADA), 測試測量設備。 醫療設備:監護儀, 影像設備, 診斷設備, 便攜式醫療終端。 交通運輸:車載信息娛樂系統, 行車記錄儀, 高級駕駛輔助系統, 車隊管理, 軌道交通控制。 網絡通信:路由器, 交換機, 防火牆, 5G小基站, 網絡附加存儲。 物聯網:物聯網網關, 邊緣計算節點, 智能傳感器集線器。 數字標牌與信息發布:廣告機, 交互式信息亭, 大屏幕控制器。 零售與餐飲:POS終端, 自助結賬機, Kiosk。 安防監控:NVR, DVR, 門禁控制系統, 智能攝像頭。 軍工與航空航天:堅固型設備, 航電系統。 消費電子:智能家居中樞, 高端家電控制板, 遊戲街機。 5. 選擇嵌入式主板的關鍵考慮因素: 性能需求:CPU算力、GPU能力(是否需要圖形加速/顯示)、內存大小、存儲容量和速度。 功耗限制:供電方式(AC/DC, PoE, 電池)、散熱設計(有無風扇、散熱片)。 環境要求:工作溫度範圍、濕度、防塵防水等級、抗震抗沖擊要求。 I/O接口要求:所需接口的類型、數量(USB, Ethernet, Serial, GPIO, 視頻輸出, 專用總線等)。 擴展需求:是否需要PCIe插槽、Mini PCIe/M.2插槽、或其他擴展方式。 尺寸與外形:設備內部空間限制。 操作系統支持:需要運行什麽系統(Linux發行版 - Yocto, Ubuntu, Debian; Windows IoT; Android; VxWorks, QNX等RTOS)。 軟件開發支持:BSP質量、驅動支持、文檔、開發工具鏈、社區/技術支持。 生命周期與供應保障:産品預計上市時間和維護周期。 成本:包括主板本身、開發成本、集成成本。 認證要求:行業特定認證(如工業EMC、醫療、汽車、軍工)。 |