嵌入式主機板

嵌入式微機工業控制技術是20-世紀以來在計算機套用實踐中產生和發展起來的非常經濟實用的一種自動化技術"它集電氣、機械、計算機、通信等技術於一體"。具有速度快、工作方式靈活、可靠性高、信息處理能力強、成本低、適用範圍廣等特點。在工業領域中已得到廣泛的套用，選用功能強大的32位嵌入式微處理器來代替8位單片機。

基本介紹

• 中文名：嵌入式主機板
• 理解：為嵌入在設備裡面做控制
• 地位：酷瑞雙核、酷瑞單核
• 要求：嚴格

分類

嵌入式主機板一般理解為嵌入在設備裡面做控制、數據處理使用的CPU板，也就是設備的“大腦”。嵌入式到設備裡面，當然就會對主機板的體積以及功耗（嵌入式主機板的散熱問題）有比較嚴格的要求。所以一般來講嵌入式主機板會具備 尺寸小、高集成度、低功耗等特性！嵌入式主機板比較常見的一般有兩大類：基於X86的嵌入式主機板基於RISC的ARM 嵌入式主機板（由ARM公司授權生產，每個晶片產家各有自己特殊的功能）。嵌入式的ARM板一般都是板載CPU，而基於x86 CPU的主機板則不一定。

標準的嵌入式系統架構有兩大體系，目前占主要地位的是所謂RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機）處理器。RISC體系的陣營非常廣泛，從ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是屬於RISC處理器的範疇。不過這些處理器雖然同樣是屬於RISC體系，但是在指令集設計與處理單元的結構上都各有不同，因此彼此完全不能兼容，在特定平台上所開發的軟體無法直接為另一硬體平台所用，而必須經過重新編譯。

其次是CISC（Complex Instruction Set Computer，複雜指令集計算機）處理器體系，我們所熟知的Intel的X86 處理器就屬於CISC體系，CISC體系其實是非常低效率的體系，其指令集結構上背負了太多包袱，貪大求全，導致晶片結構的複雜度被極大的提升。過去被套用在嵌入式系統的X86處理器，多為舊世代的產品，比如說，工業計算機中仍可常見數年前早已退出個人計算機市場的Pentium3處理器。由於此世代的產品效能與功耗比可以說是過去X86體系的甜蜜點，加上已經被市場長久驗證，穩定性高，故常被套用於效能需求不高，但穩定性要求高的套用中，如工控設備等產品。

ARM 嵌入式工業控制機

嵌入式一體化工業控制機是一套與工控工作檯集成在一起的單片機控制系統。配備了合適尺寸的液晶顯示屏以顯示工作選單，可接入標準鍵盤，顯示內容包括文字、流水號、日期和圖形，可通過RS232串列口或USB接口與PC機和其它設備連線；CF卡接口可以接入8M-2G的CF卡。NAND Flash用作穩定存儲；有JTAG接口用於調試；另有三個面板按鍵（確認鍵、下移鍵、返回鍵）以及一個急停鍵單獨控制操作；支持多國語言選單等。由於採用較高性能的處理器及相關外圍硬體設備，該系統數據通信協定更加可靠、合理、易於擴展；人機互動操作更加友好、方便；系統集成度更高、體積更小。該系統既可作為嵌入式系統獨立工作。也可作為從屬功能設備由PC機進行控制，以完成更複雜的工作。該系統有三種工作模式：獨立工作模式、在線上工作模式和維護工作模式。

在機電一體化項目中，經常會遇到工件需做往返運動或需精確定位等場合，這些項目採用步進電機控制簡單易行。因此內含步進電機的嵌入式一體化工業控制機套用廣泛，可用作氣動加工、雷射加工、自動焊接等設備的控制系統。例如能在各種金屬或非金屬物體上打出文字圖形的機電一體化設備-打標機，套用該系統可較大幅度地提高打標的速度和精度；又如雷射加工工具機，它通過控制雷射束和工件之間的相對位置來切割、打孔和熱處理各種零器件，採用該系統能充分發揮ARM處理器的性能。可提高精度的同時降低生產成本，是新式工具機設計和老式工具機改造的一條有效途徑。

X86主機板

一般來講有以下幾種：

常見的3.5寸板、PC104板、MINI-ITX、PICO-ITX、NANO-ITX、ETX等都屬於嵌入式主機板的板型。

通常在主機板上面會帶有：VGA接口（有的嵌入式主機板會帶DVI、HMD、LVDS/TTL等顯示接口，LVDS/TTL用來接LCD顯示屏；945晶片組以上的主機板還可以支持異步雙顯）、USB接口（低端主機板一般只能接存儲使用隨身碟，主要看系統裡面有沒有帶USB設配的驅動）、鍵盤/滑鼠，並口、串口（一般帶有多個串口，很多設備還都是通過串口做控制、通信的）IDE接口（高端主機板一般帶有SATA接口）、網口、GPIO口等等，通常還會帶有一個功能擴展接口如：PC104、PCI104、MINI-PCI等類似的擴展接口，存儲擴展接口如：CF卡接口（低端主機板還會帶有DOC接口）。

3.5"嵌入式主機板系列體積僅相當於3寸硬碟大小。（有板載CPU的低端主機板，也有非板載的；主機板一般都是可以支持Windows系統的，所以性能一般來講比PC104主機板要高，常見的PC104主機板一般都是上DOS的；有的主機板上面不僅貼CPU除此還會板載記憶體，128/256的都有，確實是ALL-IN-ONE。）

研為3.5寸主機板-YW- EMB1047

PC104主機板（主機板一般都會板載CPU、板載記憶體條、板載電子盤）很常見，有兩種規格：X86 和ARM。基於X86的PC104主機板很多產家再做，基本上都是低端上DOS系統的，不過也有例外，有產家可以上到PM1GHZ以上，當然價格也超級貴了。PC104嵌入式主機板跟其他主機板一般，都是嵌入到設備裡面做控制使用的，所以很多行業都可以使用。比如醫院裡面使用的監護儀、血液分析儀等等醫療設備，還有機車控制上面（株洲的一家大公司就是一個案例）。所以不僅僅用於軍工行業（軍工行業在中國國內是沒有幾個產家能做的）。

MINI-ITX主機板，由威盛創建規格，尺寸為17CM*17CM，集成度較高，成本低，多用於商業終端，如金融POS，KIOSK等。比較流行的是基於INTEL ATOM處理器的MINI主機板，當然很多是商用產家做的商用電腦板，價格非常的好，一般在500塊錢左右（1.6GHZ的主機板 945晶片組，這裡不多做介紹了。）

PICO-ITX主機板，2007年，威盛發布了世界上最小的商務板型主機板 EPIA® Pico-ITX，尺寸僅為10 cm x 7.2 cm。為使 x86 架構套用於此前由於空間原因無法實現的嵌入式系統，威盛 EPIA® Pico-ITX 為其它標準的嵌入式主機板或x86系統模組提供了一個創新的平台選擇。 主機板尺寸小，只保留最基本的PC功能，擴展性不大，攜帶型或移動性較強設備！

NANO-ITX 威盛 Nano-ITX 是高集成原生 x86 嵌入式平台， 尺寸僅為 12 cm x 12 cm，比 Mini-ITX 板型還要小 50%。

ETX 即 Embedded Technology eXtended (嵌入式技術擴展)的縮寫，是一種工業SOM(模組系統)套用的新標準，其外形尺寸為114mm x 95mm。ETX模組包括兩個部分：一個是ETX CPU模組，另一個是ETX自定義載板。

不同系統比較

ARM主機板相對於X86主機板的優點：

(1)、功耗：這是ARM主機板最大的優點之一，一般的VIA的X86主機板，功耗都在40W左右或者以上，而ARM主機板的功耗極低，如：微嵌的工業平板電腦（使用ARM架構），在關掉背光情況下，其主機板功耗整體也只有1W左右。

(2)、發熱：ARM主機板不會發熱，主機板溫度一般是常溫，因此可以一直長年累月開機線上工作，不會出現任何問題。而X86主機板CPU必須配風扇而且不能長期工作，否則主機板產生的溫度會讓主機板整體性能壽命降低。風扇的工作壽命也會影響主機板的壽命。

(3)、開機時間：ARM主機板的開機速度非常快，一般只有幾秒就可以了，而X86需要開機一段時間，Windows系統才會起來。

(4)、性能：目前來看，ARM主機板的性能已經越來越接近X86主機板，甚至在某些方面超過了它。從視頻多媒體、數據通信等幾個方面，基本和X86類似。

(5)、工作時間和環境：ARM主機板不受時間限制，可以一直開機工作，無須人員去維護，而且在調電情況下，只要來電，那么就會自動啟動，無須人員去開機或者關機，而X86主機板卻要人員維護，而且不能長期工作，否則會讓主機板壽命大大降低。

環境：ARM主機板一般都是工業極，不受環境影響，最低溫度可以在-20攝氏度左右，最高溫度可以在70攝氏度左右，而X86一般都不行。

(6)、數據安全性：ARM主機板都採用高度集成方式，數據一般都放在Flash內部，都是二進制格式，外部無法直接拷貝內部數據。而且最大的優點是：目前ARM主機板的系統都是WinCE系統或者Linux系統，不會受病毒感染，客戶無須擔心病毒感染而導致數據泄漏，尤其是一些對於數據安全性要求很高的場所。ARM主機板非常適合而X86剛好相反，由於都採用了Windows XP、2000等常用系統，而且採用了DOM盤或者硬碟，因此數據很容易被病毒感染或者被人偷取，因此安全性無法相比。

(7)、主機板安全性：ARM主機板的記憶體以及所有晶片都採取了貼片方式，因此在周圍環境震動情況下，不會鬆動，而X86是採用了直插方式，比如記憶體條和DOM盤等，因此一旦時間長久，就會出現鬆動情況從而影響系統運行。

(8)、靈活性：ARM主機板可以根據用戶的需要來進行靈活配置，比如logo，記憶體大小，系統驅動程式裁減，周圍晶片的裁減，系統軟體的載入等等，無論軟硬體都是非常靈活這樣也會大大降低客戶的成本和系統整體的維護成本和性能，而X86卻無法做到這一點。微嵌WinCE工業平板電腦完全可以根據用戶的需要來進行配置。

(9)、價格：ARM主機板目前價格都非常低，而且ARM主機板已經包含了記憶體和存儲介質，無須外部購買配件，因此整體系統成本比X86價格要低很多。

ARM主機板對於X86的缺點：

1、最大缺點是目前ARM主機板都是採用了Windows CE系統或者Linux系統，因此對於很多客戶來說，原先採用了X86的平台，目前要調整到ARM上來，必須對軟體平台進行重新編譯和調整，而且還要熟悉一下ARM的嵌入式平台工作機制，因此會增加前期的開發工作量。微嵌的工業平板電腦採用ARM主機板+Windows CE系統。使用VS2005VS2008 IDE編程，更接近於Windows XP程式開發，包含C++、C#、VB.Net開發。也提供了相關的例程式，儘量減少XP平台轉換為WinCE平台帶來的麻煩。

2、另外一點是：目前國內做ARM主機板的廠家不多，不過隨著時間的推移，ARM主機板的技術支持必定會跟上去。

結論：

通過上述比較，我們基本得出：採用嵌入式ARM主機板來替換X86主機板在很多地方 已經是一種趨勢，如果客戶成本壓力，性能壓力，功耗，安全性等各個方面都有考慮的話，建議採用ARM主機板。這樣儘管前期需要調整，但是和自己的產品總體比起來，這個應該不會是問題。