嵌入式工控机结构有哪些
研祥智能工业控制 嵌入式工控机的结构有哪些？
作为工业电脑也跟其他商用电脑一样，也会有一些比较常见的参数术语，我们也可以理解为专业术语。
比如描述工控机厚度的有1u、2u、3u、4u，也就是看工控机箱厚度是几U的。
1u=4.45厘米，其中比较常用的是4U的和2u。
u是unit的意思，是一种表示组合式机架外部尺寸的单位，详细尺寸由作为业界团体的美国电子工业协会（eia）决定。
工控机有上架式的和壁挂式的。
1U就显得非常的薄了，6U很厚在定制化中会定制这么厚的机器。
厚度以4.445cm为基本单位。
1u就是4.445cm，2u则是1u的2倍为8.89cm（如此类推）。
工控机箱标准长度为19英寸，高度为4U。
嵌入式工控机的结构又有哪些呢？简单地说嵌入式工控机的结构可分为5种,如下说明。
无源底板
无源底板的插槽由ISA和PCI总线的多个插槽组成，ISA或PCI插槽的数量和位置根据需要有一定选择，该板为四层结构，中间两层分别为地层和电源层，这种结构方式可以减弱板上逻辑信号的相互干扰和降低电源阻抗。
底板可插接各种板卡，包括CPU卡、显示卡、控制卡、I/O卡等。
CPU卡
IPC的CPU卡有多种，根据尺寸可分为长卡和半长卡，根据处理器可分为386、486、586、PII、PIII主板，用户可视自己的需要任意选配。
其主要特点是：工作温度0-60℃；装有“看门狗”计时器；低功耗，最大时为5V/2.5A。
工业电源
为AT开关电源，平均无故障运行时间达到250，000小时。
全钢机箱
IPC的全钢机箱是按标准设计的，抗冲击、抗振动、抗电磁干扰，内部可安装同PC-bus兼容的无源底板。
其他配件：
IPC的其他配件基本上都与PC机兼容，主要有CPU、内存、显卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等。
国产工控机厂商比较知名的有研祥智能，目前国内大部分领域使用工控机基本都是研祥生产。
国外的工控机品牌西门子的也很出名。
目前，IPC已被广泛应用于工业及人们生活的方方面面。
在非常多的领域都是适用的。
例如：控制现场、路桥收费、医疗、环保、通讯、智能交通、监控、语音、排队机、POS、数控机床、加油机、金融、石化、物探、野外便携、环保、军工、电力、铁路、高速公路、航天、地铁等等。
CMC嵌入式工控机的产品介绍.
CMC 嵌入式工控机的产品介绍嵌入式技术是当前最热门最有发展前途的 IT 应用技术之一,被广泛地应用于工控机产品中, 现已成为工控行业的发展趋势。
嵌入式、小型化、低功耗、无风扇、宽温设计、适应恶劣工作环境的种种优势使其迅速得到新兴市场领域的青睐, 改写了传统机架式工控机一统天下的市场局面,让工控机技术的发展呈现出翻天覆地的变化。
CMC 嵌入式工控机是一款工业等级的无风扇嵌入式工业控制器, 支持Windows XP 、 Window7操作系统,适用于工厂生产线等防护等级要求高的工业环境。
该工业控制器可以选配工卡识别单元, 能够根据用户要求,实现基于工卡的操作权限管理或者工作流程控制。
产品特点:2GB DDR Ⅲ 1333MHzIntel Atom N455,双核 1.66GHz Intel(RGraphics Media Accelerator 3150可选配标准 WiFi 、 3G 模组SSD 固态硬盘,增强设备抗振动、耐高低温能力无风扇设计,铝合金外壳,外观轻巧时尚,防护性强产品规格:基本参数CPUIntel®Atom TMN455处理器 ,双核 1.66GHz 内存 2GB DDRIII 1333MHz显卡 Intel(RGraphics Media Accelerator 3150硬盘标配 SSD 32GB(32GB以上选配网卡 10/100/1000Mbps 自适应音频双声道 High Definition Audio Codec 2W 喇叭 LCD 屏 10.1寸 WSVGA LCD 1024*600触摸屏选配 10.1寸 TFT LCD支持系统 Windows XP /Windows7电源适配器 AC 110V ~240V (50Hz~60Hz, 19VDC 40W刷卡单元选配 13.56MHz ,支持 ISO 14443A , ISO 15693接口USB *4带锁紧孔抗震防松脱PS/2*1无需带 PS/2设备启动,支持条码扫描器或者其他 PS/2设备热插拔RJ45*1内置 Gigabit 自适应网卡Audio *1内置双声道 1W 喇叭VGA *1支持双屏桌面扩展显示,分辨率最高支持 1400*1050 COM *4标准RS232接口Mini PCI-E*1支持 WiFi 或者 3G 上网卡物理特征外形尺寸 296*219*40mm支架尺寸 VESA 75*75mm/100*100mm封装材料前板工程塑料,后板铝合金材料散热整机重量 1.8Kg(不含电源适配器防护等级 IP54, RoHS , 无风扇设计认证 CCC (S&E CE(EN55022,EN55024FCC Part 15Class A Standard(ESDair 12KV , Contact 8KV环境参数工作温度 0℃~40℃存储温度 -20℃~60℃存储湿度 5%~95%无凝露产品应用:办公文字处理产线数据采集产线设备人机界面前台访客登记财务或者过账专用设备CMCID 物联网 RFID 产品处为富士康科技集团旗下专业从事物联网产品的研发、设计、生产与制造的专业团队。
嵌入式工业控制计算机概述(2013)
嵌入式工业控制计算机概述（2013）嵌入式工控机是嵌入在工业系统内部，在工业极端环境里能够连续长期稳定可靠工作的工业型计算机。
随着Intel CPU和Microsoft DOS/WINDOWS架构演变成事实上的标准，ISA/PCI总线加固型工业PC（IPC）开始向工业领域渗透。
IPC虽然经过了工业化改造（如取消了大母板，采用无源背板、插卡式模板，工业电源，全钢密封机箱微正压散热，温度自动检测和调整等），但其本质上仍然不是工业型PC，不能从根本上解决大母板水平放置、抗振动冲击能力差、非均匀散热、元器件失效率高、平均修复时间（MTTR）长、维护困难等问题，难以满足工业控制任务的苛刻要求。
为了满足市场对工业型计算机的要求，除了VME总线工控机外，产生了一系列基于PC的、与ISA/PCI总线标准兼容的嵌入式工控机，其中比较有代表性的是Compact PCI/PXI总线、AT96总线、STD总线、STD32总线、PC/104和 PC/104 Plus 总线嵌入式工业控制机。
（1）VME总线工业控制计算机1981年，Mostek、Motorola、Philip和Signetics公司发明了VME总线，从此VME总线工业控制计算机在图像处理、工业控制、实时处理和军事通讯中得到了广泛应用。
1987年，VME总线被批准为国际标准IEEE1014-1987。
VME总线接口为2个96芯的针孔连接器P1和P2（6U 欧洲卡），其中P2的外侧2排针由用户自定义，以满足用户的特殊要求。
VME总线的数据宽度为 32 位，最大总线速度是40MB/S。
1996年的新标准 VME64（ANSI/VITA1-1994）将总线数据宽度提升到64位，最大数据传输速度为 80MB/S。
由FORCE COMPUTERS制定的VME64x总线规范将总线速度提高到了320MB/S。
VME总线工业控制计算机是实时控制平台，大多数运行的是实时操作系统，如UNIX、VxWorks、PSOS、VRTX、PDOS、LynOS以及VMEXEC，由OS制造商提供专用的软件开发工具开发应用程序。
工控机机箱结构方案图
5U
• • • •
计算机挡板
• • • •
要求计算机主电源模块放置机箱的左右两侧，依托机箱后面板螺钉固定孔固定； 计算机主板两块分别固定在机箱底部和机箱分隔板上，机箱分隔板要求前后与箱 体均有坚固的结构固定，以确保主板固定的可靠稳定； POE线路板需要将模块上的指示灯和以太网口在机箱的前面板显露； 硬盘固定需要使用标准的硬盘安装架，并考虑抗震减振螺钉，以保证硬盘的使用 可靠稳定； POE电源适配器需要固定可靠，安装位置接近POE模块即可； 计算机主板后面接插件位置需要机箱后面板1.5cm（图示16mm）左右距离，以便保 护主板的器件； 机箱前面板考虑放置工控机的开关并适当位置布置合适的散热孔； 机箱颜色选用中绿灰BG01。
剖面 A-A 比例 1 : 3 A 16 电源1
计算机挡板
计算机主 电源限位固定
CPU风扇
计算机主 电源限位固定
计算机主板1 电源1 机箱左右两侧均 布置通风散热孔 风扇 360
计算机主板1
poe电源适配器
计算机主板
分隔板 （固定主板）
POE模块 机械硬盘 固态硬盘
侧面风扇位置 留风扇出风口
结构强度 可靠稳定
硬盘标准 固定框架
A 448 482.6±0.4（19”） 硬盘固定标准框架
工控机 前法兰板
工控机机箱内部配置情况说明 1. 两块计算机主板； 2. 两个主电源模块； 3. 一个POE模块； 4. 一个POE电源适配器； 5. 两个固态硬盘； 6. 一个机械硬盘； 7. 计算机主板后挡板两块。 计算机挡板
1.2 M3压铆螺母 63.2 51.2
46.3
电源 输入接口
电源散热风扇 9 125.2 63.7 多股电源线缆 100.8 100.4 固态硬盘-2件 计算机主电源-2件
研华科技 嵌入式工控机UNO-2484G
和 利 时 ＭＣ １ ００２Ｒ运 动 控 制 器
特 点 ： ‘ 纳 秒 级 的 高速 色 标捕 捉 ，确 保 包 装 印刷 机器 在 高速 运 转过 程 中实 现
高精 度对 位纠偏 ： ‘ 具 备高 速脉 冲输 出功 能 、运动 前瞻 功能 、追 剪／飞剪运算 功 能 ； ‘ 用户编 译 后的２进制 代码 只可 下装 ，无 相 同工程 不可 上载 ； · Ｍ Ｃ控 制器 具有控 制器 上锁 解锁 功能 ； ’ 支 持 用户 工程和 程序 加密 ，可 设置 只读 或读 写密码 ： ’ 依据 ＭＣ控 制器 独有 的 ＩＤ进行 加 密 ，使得 每 一台Ｍ Ｃ控制 器都 可独 立
通 过添 加 各 种ｉＤｏｏｒ模 块 （例 如 工 业 现场 总 线 ，通 讯 。以太 网 供 电 ，ＣＯＭ或 数 字Ｉ／Ｏ模 块 ），系统 集 成商 可 以对 工业 电 脑进 行 扩展 或 定 制化 。ｕＮ０—２４８４Ｇ内部 无接 线 ，同 时内 置的 机 壳接 地保 护可 防止 电噪 声 、浪涌 或瞬变 电压 对机 器的 损坏 。
研 华 科 技
嵌 入 式 工 控 机 ＵＮＯ－２４８４Ｇ
２０１ ７ １２ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＰＡＮＯＲＡＭＡ ９
ＵＮＯ一２４８４Ｇ配有 英特 尔‘醋睿 ｉ７／ｉ５／ｉ３处理 器和 ８ＧＢ ＤＤＲ４ 内 存 ，具备 丰 富 的Ｉ／Ｏ端 口 ，包括 ４个 以 太 网 口 、４个 ＵＳＢ ３，０端 口 、 ４个 Ｒｓ一２３２／４２２／４８５ 端 口 、 １个 ＨＤＭ Ｉ端 口 、 １个 ＤＰ （４Ｋ ） 端 口以 及可选 的第 二层 堆栈 扩 展套件 ，支 持通 过研 华ｉＤｏｏｒ模 块根 据 特定 的应用 需求 扩展 灵活 的功 能 。
嵌入式系统硬件体系结构设计
一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括：1。
硬件层硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM 、ROM 、Flash 等）、通用设备接口和I/O 接口(A/D 、D/A、I/O 等）.在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块.其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM 中.2. 中间层硬件层与软件层之间为中间层,也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer ，HAL ）或板级支持包(Board Support Package ，BSP ），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关,上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。
该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。
软件层功能层3。
系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS)、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4. 功能层功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。
一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。
执行装置也称为被控对象,它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。
硬件的设计本网关硬件环境以单片机S3C2440芯片和DM9000以太网控制芯片为主，实现RJ45接口和RS232接口的数据传输。
内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。
硬件框图硬件框图是简单的将每个功能模块列出，也是一个基本的模块组合，可以简洁的每个模块的功能体现出来。
嵌入式系统组成结构简介
嵌入式系统中的输入形式一般包括触摸屏、语音输入、按键和虚拟键盘等
输出设备则主要有LCD 显示和语音输出
外围接口主要有GPIO、串口、I2C总线、USB总线和IEEE 1394总线等等
怀特电子高可靠性存储器系列 IDT公司FIFO及双口RAM Cypress公司高速SRAM系列 现代电子公司SDRAM系列 Intel公司 大容量Flash系列
嵌入式系统硬件
第二讲 嵌入式系统的组成结构
嵌入式系统的组成结构
嵌入式系统的硬件组成
嵌入式系统硬件涉及的几个关键概念
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统涉及的几个关键概念
特征：MMU, Cache 最快频率、最高性能、合理功耗
特征：MPU, Cache 实时响应、合理性能、较低功耗
特征：no sub-memory system 一般性能、最低成本、极低功耗
嵌入式外围设备：在嵌入式系统硬件构成中，除核心控制部件(嵌入式微处理器/DSP为核心的微控制器、SoC)以外的各种存储器、输入/输出接口、作为人机接口的显示器/键盘、串行通信接口等。
嵌入式软件系统的分类
嵌入式软件
系统软件
支撑软件
应用软件
控制、管理计算机系统的资源
嵌入式操作系统 嵌入式中间件(CORBA、 Java) 等等
辅助软件开发的工具
系统分析设计工具 仿真开发工具 交叉开发工具 测试工具 配置管理工具 维护工具等
面向应用领域
手机软件 路由器软件 交换机软件 飞控软件等
指令寄存器
控制器
第2章 嵌入式系统的硬件构成
MCS-51单片机(续)
2.2 嵌入式微控制器
不变的体系结构，但不断增强的实现结构
主频从最初的12Mhz到目前的最高100Mhz 从最初的 12 个或 24 个周期一条指令到现在的 1 个时钟 周期执行一条指令
最早的8051
Atmel 8051
2.2 嵌入式微控制器
MCS-51单片机(续)
输入
存储器 指令寄存器 控制器 程序
指令0 指令1 指令2 指令3
数据通道
输出
数据
数据0 数据1 数据2 数据3
中央处理器
计算机的体系结构包括两种：冯•诺依曼（Von Neumann）结构和哈佛（Harvard）结构。
哈佛体系结构
程序存储器 指令寄存器 控制器 地址 指令
指令0 指令1 指令2 指令3
2.1.1 嵌入式系统硬件的构成
嵌入式系统的硬件由嵌入式处理器和嵌入式外围 设备构成： 根据功能的不同，外围设备可以分为3类： 存储器类型
静态易失型存储器(RAM，SRAM)、动态存储器(DRAM、 SDRAM)、非易失型存储器(ROM，EPROM，E2PROM， FLASH) RS-232接口(串口)、IRDA(红外线接口)、SPI(串行外围 设备接口)、I2C(现场总线)、USB(通用串行接口)、 Ethernet(以太接口)和普通并口 CRT，LCD和触摸屏等。
2.4.1 嵌入式微处理器概述
处理器内核的Cache
Cache的作用—回顾计算机体系结构 课程内容 CPU算得很快—一条指令只用1-几个 时钟周期 而从基于SDRAM的主内存取、存操 作数相对很慢– 几十个时钟周期 造成CPU大量时间都在空转以等待 数据ready Cache由访问速度较快的SRAM组成， 一次访问大概只需几个-十几个时钟 周期 把最近或经常需要访问的数据放在 Cache而不是主存中
嵌入式系统结构
应用软件层
应用软件层则是开发设计人员在系统软件层的基础 之上，根据需要实现的功能，结合系统的硬件环境 所开发的应用软件
嵌入式系统特点
人机交互界面 功能有限 时间和空间关键性和稳定性 高可靠的稳定性
中间层
中间层为硬件层与系统软件层之间的部分，有时也 称为硬件抽象层(Hardware Abstract Layer，HAL) 或者板级支持包(Board Support Package，BSP)
系统软件层
系统软件层由实时多任务操作系统(Real-time Operation System，RTOS)、文件系统、图形用户 界面接口(Graphic User Interface，GUI)、网络系 统及通用组件模块组成
嵌入式系统结构
物联网学院 平震宇
嵌入式系统构成
பைடு நூலகம்
嵌入式系统与传统的计算机一样是一种由
硬件和软件组成的计算机系统。硬件包括了嵌
入式微控制器和微处理器，以及一些外围元器
件和外部设备。软件包括嵌入式操作系统和应
嵌 入
用软件。
式 计
算
机
嵌入式系统
应用软件层 系统软件层
中间层 硬件层
执行部件
硬件层
硬件层主要包含了嵌入式系统中必要的硬件设备： 嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM等)、设备 IO接口等。
拓普龙嵌入式工控机箱结构设计说明书
工控机箱结构设计资料(拓普龙工控)IPC（Industry Personal Computer）简称工控机，或硬盘录像机，DVR（digital video recording）。
工控电脑是在恶劣的环境下利用，对产品的易保护性、散热、防尘、产品周期、乃至尺寸方面都有着严格的要求。
因此在设计和选择工控机平台的时候，考虑的更多的是机构的设计，然后才是对性能等的考虑。
工控机在很多情形下利用是应用于某个系统当中，因此常常被放置在某个设备当中或上架。
因此对尺寸有较严格的要求。
依照用户的利用情形，分为上架势和壁挂式两种设计。
上架势：高度:一样分1U（44MM*430MM*XX），2U（88*430*XX），3U，4U （178MM*430MM * XX），5U，6U，7U，8U等，一个1U的高度是44MM，其他高度依次类推。
如图下所示：长度：国际标准的长度有两种450MM与505MM，依照客户的具体要求还能够扩分其他长度，比如：480MM，500MM，520MM，530MM，600MM等；其中450MM~~520MM的尺寸机箱占市场需求的90%以上；加长型机箱的作用主若是有以下3个：一个是安装双CPU至强12” * 13”的主板，必需要 520MM的长度才能安装如此的大板；另外一个是安装工业CPU长卡或是300MM长的视频卡等需要足够的扩展空间；最后一个是散热空间的考虑，由于有些监控用户需要安装多路视频卡与多个硬盘，比如64路，128路等，10个硬盘就需要专门好的散热成效。
一样来讲，在1U或2U的机构设计上面。
由于机箱体积有限，但CPU的功耗日趋加大（最新的P4CPU功耗已超过100W），因此内部散热风流设计变成了厂商面临的最大问题。
而机构散热设计的功力在专门大程度上反映了一个厂商的技术实力。
关于1U工控机，多用于对体积要求较高的电信领域，大多配合上架利用，工控机厂商通过架构的CPU卡的体积优势，配合1U高度的蝶型底板，可支持最高2个PCI全长卡。
工控机-嵌入式工控机比较
（2）PC104等扩展设备价格较高
总之嵌入式主板由于接口更丰富，接口更主流，为客户提供了很大的选则空间，降低成本。
3性价比来对比：
传统工控机性价比
嵌入式工控机性价比
A传统工控机系统要由CPU卡和无源底板构成（两者必须同时使用）
（1）CPU卡＋无源底板的成本高
（2）故障率很高
（3）维护成本很高
（4）当采用不同的厂家的有价格优势产品的组合方式，会存在监容性和出现问题不好确定，售后不好保证（厂家相互推委责任）
（5）传统工控机市场竞争激烈，价格透明，使用户产品在市场的竞争力减弱
总之传统工控机由于给客户增加了采购成本，更因为降低成本采购不同厂家的产品而无法保障售后等问题。
2采用先进的嵌入式低功耗cpu主板及最新嵌入式技术和相关外设接口集成在cpu主板上减少了联接问题可避免相关松动问题3嵌入式cpu主板采用单5v或12v直流供电方式同时配有交流适配器使现场电源供电方式更丰富供电更可靠4由于嵌入式主板的cpu采用bga板载封装方式无需顾虑连接问题并采用免风扇设计使可靠性大大提高彻底解决了传统工控机散热不足及寿命问题5对于客户安装时只需利用外接插口连接硬盘及内存即可使用缩短了装机时间提高了工作效率
B采用嵌入式工控机，不需要任何外设
（1）结构极其轻巧，可随身携带
（2）最新嵌入式技术，性能非常优越
（3）故障极低，免维护
（4）降低了采购成本，更不存在推委售后的问题
（5）降低综合成本，提高用户效益
（6）促进用户设备品质，并提供OEM服务，使用户产品更具竞争力
总之嵌入式工控机性价比更高，免维护，售后服务更好。
（4）而LCD接口又是嵌入式主板的一大特色，它可以使用户直接连接液晶显示屏，比传统的VGA模式减少了A/D转换的麻烦，减少安全隐患。