基于龙芯2K核心模块的显示控制板设计

李晓飞，牛 亮，伊庭睿

(山西大众电子信息产业集团有限公司技术(研发)中心,山西 太原030024)

0 引言

本文所提出的基于龙芯2K核心模块的显示控制板,是我单位为适应军用装备国产化趋势而确定的自主可控项目,旨在针对显控终端类项目,结合我厂研发和生产能力,选取成熟、合适的国产化核心处理器平台,通过功能扩展、定制载板、定制人机界面的方式,开发研制一款满足显控终端项目,并可扩展用于一体机的扩展载板。

1 总体设计

1.1 系统组成

显示控制板由SOM-2K01模块和载板组成。载板主要由供电模块、网络模块、LVDS模块、DVI模块、USB模块、串口模块、CAN模块、音频模块、电子盘等组成[1]。产品组成框图见图1。

图1 显示控制板组成框图

1.2 模块设计

1.2.1 SOM-2K01模块

SOM-2K01模块采用龙芯2K1000处理器作为核心单元[2],主要包括2K1000处理器、内存、NandFlash、以太网通讯、串口、CAN、显示、PCIE、SATA、USB、BMC等。龙芯2K1000处理器主要面向于网络应用,兼顾平板应用,符合产品应用需求。SOM-2K01模块功能框图见图2[3]。

图2 SOM-2K01模块功能框图

1.2.2 供电模块

显示控制板采用DC 12V供电,电源设计采用DC-DC和LDO结合的方式,由12V电源转换而来。设计时考虑电磁兼容及设备供电环境的复杂性,添加滤波电路,保证系统电流激增、欠压时候的稳定性。供电模块电路图见图3。

图3 供电模块电路图

1.2.3 网络模块

龙芯2K CPU有两路10/100/1 000 Mbps自适应以太网MAC,双网卡均兼容IEEE802.3,对外部PHY实现RGMII接口,半双工/全双工自适应,支持Timestamp功能,半双工时支持碰撞检测与重发(CSMA/CD)协议,支持CRC校验码的自动生成与校验,支持前置符生成与删除,支持网络开机。显示控制板共扩展6路网络接口。

1.2.4 LVDS模块和DVI模块

LVDS信号通过电感DLW21SN121SQ2进行隔离,可用于支持LVDS显示屏的显示。DVI信号通过电感DLW21SN121SQ2进行隔离,可连接DVI接口的显示器。

1.2.5 USB模块

龙芯2K1000有4个独立的USB2.0的HOST端口,其中端口0固定为OTG工作模式,兼容USB1.1和USB2.0,内部EHCI控制和实现高速传输可达480Mbps,内部OHCI控制和实现全速和低速传输,低功耗管理。其中端口0、1引出到产品外部,端口2接USB接口的键盘鼠标,端口3接USB接口的触摸屏。

1.2.6 串口模块和CAN模块

显示控制板共扩展4路RS232接口,通过串口转换芯片SP3232EEA将核心模块TTL串口信号转换为RS232串口信号。

显示控制板共扩展2路CAN接口,通过CAN收发器芯片CTM8251将核心模块CAN逻辑电平转换为CAN总线的差分电平。

1.2.7 音频模块

核心模块的音频信号通过I2C总线配置芯片UDA1342TS后,转换为通用的音频信号。音频模块电路图见图4。

图4 音频模块电路图

2 PCB设计

PCB的合理设计直接影响板卡的使用性能和抗干扰能力,故在PCB设计中尽量加宽电源线、保证电源线、地线走向与数据传输方向一致,有助于增强印制板的抗噪声性能。在电源输入、输出口添加适当的去耦电容,使用抗干扰元器件增加板卡的抗干扰能力。并对PCB进行分区设计,把高带宽的噪声电路与低频电路分开。元器件围绕核心器件进行布局,尽量缩短引线长度。且在PCB布线时采用45度折线减小高频信号的对外发射与耦合。

3 结论

显示控制板装配电子盘后安装了国产化中标麒麟操作系统,经使用验证,本文所设计的显示控制板完全满足使用要求。