一種io模塊化主板及機箱面板的製作方法
2023-07-08 01:12:41
專利名稱：一種io模塊化主板及機箱面板的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及計算機部件，更具體地說，涉及一種 ο模塊化主板及機箱面板。
背景技術：
在工業計算機應用過程中，經常遇到需要將常規工業主板裝配到行業應用的機箱之中的情況。在不同的應用中，機箱引出的接口也不同。如果主板不是專為某個應用而設計，則免不了要在內部使用不少的線纜(Cable)來連接。如果為了每個應用都設計一款主板，又會導致研發費用過高。請參閱圖1，為現有主板的結構示意圖。如圖1所示，用作輸入輸出(In-Out，10) 接口的連接器104分散在主板102邊緣上各個位置，導致使用的線纜過多且連線較為凌亂。 如果在機箱內使用的線纜越多、連線越凌亂，因機械連接導致的故障也越多。如果產品應用在振動、高溫的環境，則產生的故障更多。諸如插頭鬆動接觸不良、線纜高溫變質絕緣下降、 線纜阻塞內部熱氣流交換等等。目前，常用的工業計算機總線標準有PC104、ETX、COM Express。雖然也能解決以上問題，但也普遍存在兩個較大的問題A)開發載板需要較高的技術基礎，許多系統集成商無法完；B)載板研發成本偏高，研發周期較長。系統集成商要升級產品時，常常要重新設計較為複雜的載板，成本較高，研發周期較長。C)其它限制。比如PC104，因受板面限制，無法做成大功耗、高性能系統。所以只能作為低端應用。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有主板的IO連接器分散凌亂容易產生故障或者載板開發成本高的缺陷，提供一種IO模塊化設計思路和做法。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種IO模塊化主板，包括主板本體，以及作為主板輸入輸出埠的連接器，所述連接器設於所述主板本體一側邊緣。在本實用新型所述的IO模塊化主板中，所述連接器包括USB埠、網絡埠、串口埠、GPIO埠、VGA埠和音頻埠。在本實用新型所述的IO模塊化主板中，所述連接器採用若干分立式間距為2.0、 規格為2*5的排針連接器。在本實用新型所述的IO模塊化主板中，所述連接器採用分別作為顯示及USB信號埠、串口信號埠和網絡信號埠的3個並排的模塊化連接器。在本實用新型所述的IO模塊化主板中，所述模塊化連接器採用陣列式排針排母連接器。在本實用新型所述的IO模塊化主板中，所述模塊化連接器的外行的孔中心離板邊距離1. 5mm或3mm，所述模塊化連接器內側設有4. 5mm的接口標識區。在本實用新型所述的IO模塊化主板中，所述3個並排的模塊化連接器位於所述主板本體一側邊緣的螺孔的中心位置。[0013]本實用新型還提供了一種IO模塊化主板，包括主板本體，以及作為主板輸入輸出埠的連接器，所述連接器設於所述主板本體一側邊緣，包括USB埠、網絡埠、串口埠、GPIO埠、VGA埠、音頻埠及其它信號接口 ；所述連接器採用若干分立式間距為 2. 0、規格為2*5的排針連接器；或者所述連接器採用分別作為顯示及USB信號埠、串口信號埠和網絡信號埠的3個並排的模塊化連接器；所述模塊化連接器採用陣列式排針排母連接器I，且所述模塊化連接器的外行的孔中心離板邊距離1. 5mm或3mm，所述模塊化連接器內側設有4. 5mm的接口標識區。本實用新型還提供了一種機箱面板，所述機箱面板的一側邊緣設有用於與上述的 IO模塊化主板連接的連接器。實施本實用新型的IO模塊化主板及機箱面板，具有以下有益效果本實用新型通過將分散的連接器整合集中在主板一側，規範了連接器的擺布，消除了連線凌亂的現象，並且可以採用模塊化連接器，達到無線纜設計的目的，確保產品應用安全可靠。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1為現有主板的結構示意圖；圖2為根據本實用新型第一實施例的IO模塊化主板的結構示意圖；圖3為根據本實用新型第二實施例的IO模塊化主板的結構示意圖；圖4為根據本實用新型第二實施例的IO模塊化主板與機箱面板的連接示意圖；圖5為本實用新型採用的模塊化連接器的結構示意圖；圖6為根據本實用新型的IO模塊化主板的連接器布置圖；圖7為本實用新型採用的J3連接器頂視圖；圖8為本實用新型採用的J3連接器的尺寸設計圖；圖9為本實用新型採用的模塊化連接器的整體布置圖；圖10為本實用新型採用的模塊化連接器的埠示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。本實用新型提供一種稱為「10接口模塊化」的概念，可以應用到嵌入式工業計算機、商業計算機或其它領域。其主體思路與PC104、ETX、C0M Express類似，還是把設計難度、 技術含量較高的主板核心部份分配給主板生產商，把容易製造、千變萬化的IO接口部分留給系統集成商來完成。不同的是，「10接口模塊化」要求主板廠商不僅要完完整整的完成整個主板的設計，而且其IO接口要按照一定的規則來排布。這樣，系統集成商不僅可以在免硬體開發的情況下用線纜來引出各個IO接口，也可以開發出不同應用的「10接口模塊」通過指定的連接器與主板連接，達到無線纜設計(cable less)的目的。確保產品應用安全可罪。請參閱圖2，為本實用新型第一實施例提供的IO模塊化主板的結構示意圖。如圖 2所示，本實施例提供的IO模塊化主板，包括主板本體202，以及作為主板輸入輸出埠的連接器204，其連接器204設於主板本體202 —側邊緣。因此，本實用新型將分散的連接器 204整合集中，規範了連接器204的擺布，消除了連線凌亂的現象。這些連接器包括USB埠、網絡埠、串口埠、GPIO埠、VGA埠和音頻埠等等本領域技術人員熟知的在計算機主板上需要用到的IO埠。在本實用新型中，可以選擇分立或集成的連接器。請結合參閱圖3，為本實用新型第二實施例的IO模塊化主板的結構示意圖。圖2和圖3所示的第一實施例和第二實施例中分別提供了使用分立的連接器和集成的連接器的主板結構。如圖2所示，連接器204可以根據需要採用若干分立式的排針連接器。可分別通過h5pin的排針簡易牛角(Box pin header)連接到機箱面板上。如圖3所示，在主板本體302 —側邊緣設置的連接器304也可以根據需要採用並排的模塊化連接器。例如，採用3個模塊化連接器分別作為顯示及USB 信號埠、串口信號埠和網絡信號埠。上述分立的連接器和模塊化連接器的具體位置和規格將在後面進行描述。請參閱圖4，為根據本實用新型第二實施例的IO模塊化主板與機箱面板的連接示意圖。其中，IO模塊化主板包括主板本體402，及在一側邊緣設置的連接器404，在此為與機箱面板相區分，又稱為主板連接器404。因此，本實用新型還相應提供了一種機箱面板406， 其一側邊緣設有面板連接器408，可與本實用新型提供的IO模塊化主板相連接。這種通過模塊化連接器連接的方式降低了系統集成商的設計難度，整合成IO模塊的連接器靈活更換，可隨意增減IO埠或改變IO模塊形狀。主板連接器404和面板連接器408可以採用相適配的模塊化排母和排針連接器，雖然圖4中示出了主板連接器404採用排針連接器、面板連接器408採用排母連接器，但是本實用新型並不限於此，其也可以採用相反的方式，只需要保證兩者能夠配合傳送IO信號即可。因此，通過上述涉及，本實用新型提供的主板既可單一功能分開連接，延續傳統使用習慣；也可合併使用集成連接器，連接集成IO模塊，消除連接線，增加產品的穩定性。下面從機械要求和電子要求方面對本實用新型的特點進行介紹。1、機械要求1. 1連接器的選擇.目前工業主板常用的連接器為pitch 2. 0和pitch 2. 54的排針，少數採用Wafer 或D-SUB連接器。為了達到統一標準化，本實用新型統一選擇了 pitch2.0(即間距為2. Omm) 的排針連接器(pin header或Box pin header)。當系統集成商要求各接口分開連接時， 主板生產商在生產主板時，安裝Pitch2. 0系列的普通排針作為連接器，當系統集成商要求使用「10接口模塊」時，主板生產商則在生產主板時改用一組cPCI (Compact Peripheral Component Interconnect，緊湊型PCI)連接器，或其它類似連接器。要達到這樣的效果，需要在設計過程中線路布置(Layout)環節，充分考慮兩種連接器的共同點，合理布局，確保實際應用時可以做到二選一。部分接口推薦用分體連接器USB :pitch2. 0 2x5 Pin Header 或 Box Pin HeaderMt^ :pitch2. 0 2x5 Pin Header Box Pin Headerφ Π :pitch2.0 2x5 Pin Header Box Pin HeaderGPIO :pitch2.0 2x5 Pin Header 或Box Pin Header[0042]VGA :pitch2. 0 2x5 Pin Header 或 Box Pin HeaderAudio :pitch2.0 1x6 Pin Header 2x5Box Pin Header......模塊化連接器可以採用陣列式排針排母連接器，推薦使用cPCI的P3(K2B95FFD) 和J3(K2B95FMD)，6xl9pin。例如圖5中排母連接器504採用的型號為K2B95FFD，排針連接器502採用的型號為K2B95FMD。如果需要集成的接口較多，集成接口放置在較長板邊，則可考慮使用P2和J2*注連接器的「行」用字母「a f」表示；「列」用數字「1 19」表示。「行」與 「列」的交點，用「列」數字加上「行」字母來表示。每個交點即是一個信號引腳。如果使用其它連接器，也依此規律編號。1. 2連接器的排布位置請參閱圖6，以3. 5」板或5. 25」板使用三個P3 (K2B95FFD)為例，說明集成連接器的位置要求。例如從左至右的模塊化連接器602、604和606。A)板邊緣為「f」行，「f」行孔中心離板邊距離為3. 0mm。*注如果習慣於主板上用「Male集成連接器」，則「f 」行孔中心離板邊距離為1. 5mm。B)左邊模塊化連接器的最右一列，與相鄰右邊模塊化連接器的最左一列，保持必要的間距，孔中心距離為4. 0mm。例如，第一模塊化連接器602的最右一列，與第二模塊化連接器604的最左一列的孔中心距離為4. 0mm。C) 「a」行最近板子中央。在「a」行的旁邊保留寬4. 5mm的接口標示區，確保連接器標示清晰可辨。在保證標示清晰的情況下，此區域內允許放置較小零件。D)整組連接器儘量置於兩邊螺孔的中心位置，至少要保證連接器不會影響固定螺絲。2、電子要求2. 1連接器與線路設計(layout)由於可選用的連接器較多，主要以多行多列的陣列式pitch2.0連接器為主，這裡以在IO模塊化主板上安裝cPCI的P3(K2B95FFD)，與其連接的IO模塊上安裝cPCI的 J3 (K2B95FMD)為主要介紹對象。請參閱圖7和圖8，為型號為K2B95FFD的連接器的頂視及線路板設計(PCB layout)圖。2. 2連接器的編號與引腳序號請參閱圖9和圖10，為便於說明，這裡把三個連接器從左到右分別編號為「P31」、 「P32」、「P33」。依cPCI連接器的編號習慣，如圖所示從左到右列號遞增，即從1到19 ；從下到上代表行號的字母順序遞增，即從a到f。2. 3各接口的擺布與信號定義2. 3. 1主要接口分布如圖10所示。3. 3. 2顯示及USB信號區域(P31)在P31連接器中，第17、14、11列由用戶自定義，建議作為USB的擴充。第8列也是用戶自定義，建議作為USB擴充或補充IXD、DVI信號。第3 7列為用戶自定義，建議用作IXD或DVI信號。P31連接器的具體埠功能分布如表1所示。表格 權利要求1.一種IO模塊化主板，包括主板本體，以及作為主板輸入輸出埠的連接器，其特徵在於，所述連接器設於所述主板本體一側邊緣。
2.根據權利要求1所述的IO模塊化主板，其特徵在於，所述連接器包括USB埠、網絡埠、串口埠、GPIO埠、VGA埠和音頻埠。
3.根據權利要求1或2所述的IO模塊化主板，其特徵在於，所述連接器採用若干分立式間距為2. 0、規格為2*5的排針連接器。
4.根據權利要求1或2所述的IO模塊化主板，其特徵在於，所述連接器採用分別作為顯示及USB信號埠、串口信號埠和網絡信號埠的3個並排的模塊化連接器。
5.根據權利要求4所述的IO模塊化主板，其特徵在於，所述模塊化連接器採用陣列式排針排母連接器。
6.根據權利要求4所述的IO模塊化主板，其特徵在於，所述模塊化連接器的外行的孔中心離板邊距離1. 5mm或3mm，所述模塊化連接器內側設有4. 5mm的接口標識區。
7.根據權利要求6所述的IO模塊化主板，其特徵在於，所述3個並排的模塊化連接器位於所述主板本體一側邊緣的螺孔的中心位置。
8.一種機箱面板，其特徵在於，所述機箱面板的一側邊緣設有用於與權利要求1-7中任意一項所述的IO模塊化主板連接的連接器。
專利摘要本實用新型涉及一種IO模塊化主板，包括主板本體，以及作為主板輸入輸出埠的連接器，所述連接器設於所述主板本體一側邊緣。該連接器可以採用分立的連接器或者模塊化連接器。本實用新型還相應提供了一種機箱面板。本實用新型通過將分散的連接器整合集中在主板一側，規範了連接器的擺布，消除了連線凌亂的現象，並且可以採用模塊化連接器，達到無線纜設計的目的，確保產品應用安全可靠。
文檔編號G06F1/16GK201955702SQ20102068680
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者曹開揚 申請人:安本科技(深圳)有限公司, 曹開揚