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[原创] 灵活替换、无惧缺芯,ARM工控板中的模块化设计!

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发表于 2022-5-16 09:54:03 | 显示全部楼层 |阅读模式

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2022年是充满不确定性的一年,物料价格上涨、交期延长等问题将持续影响产品交付。如何从设计环节尽量减少影响呢?下文将以HDG2L-IOT为例,介绍arm工控板中的模块化设计。
HDG2L-IOT是基于瑞萨RZ/G2L 双核A55处理器设计的高性价工控板,其WIFI、以太网、USB、音频、4G/5G等部分采用模块化设计,理念是自由搭配、灵活替换。

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图1  HDG2L-IOT
  • 以太网模块
模块采用邮票孔设计,板载千兆PHY、晶振等外围电路,模块设计可兼容支持KSZ9031、YT8521、AR8031、RTL8211等高度集成的以太网收发器,符合10BASE-Te,100BASE-TX和1000BASE-T IEEE 802.3标准,提供10Mbps,100Mbps或1000Mbps的强大发送和接收功能。

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图2  以太网模块
  • USBHUB模块
邮票孔设计,板载USB HUB芯片,轻松完成4路USB扩展,支援USB热插拔功能。 模块中的HUB芯片可选择FE1.1、FE2.1、USB2514、USB5744等,并兼容支持USB2.0、USB3.0通信协议。

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图3  USBHUB模块
  • WiFi模块
Wifi通信场景丰富、需求广泛,此处设计兼容USB接口与SDIO接口WIFI模块,可覆盖市面上大部分常见的WIFI 模组。对于蓝牙&WIFI一体模块、2.4G&5G Wifi模块可做到轻松适配。
HDG2L-IOT采用RTL8723、RTL8821、RTL8188等高速USB通信接口兼容设计, 可选单WIFI、WiFi+蓝牙集成式模组。

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图4  WIFI模块
  • 音频模块
音频部分主要IC为WM8960,它是一款低功耗立体声编解码器,采用 D 类扬声器驱动器,可在 8 W 负载下为每通道提供 1 W 功率。该模块采用邮票孔设计,集成了完整的麦克风接口和立体声耳机驱动器。此外,同类型功能的音频芯片还有TLV320,可做到模块化兼容替换。

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图5  音频模块
  • 5G/4G接口模块
当前市面上可插拔式4G模组大都为MiniPCIE接口,可插拔式5G模组绝大部分为M.2接口(MiniPCIE接口较少)。为做到根据不同应用需求灵活选用5G或4G模组,此处设计M.2与MiniPCIE兼容接口板。

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图6  5G/4G接口模块
总结:面对多样化的需求及紧张的原材料供应形式,模块化设计可以做到自由搭配、灵活替换,特别是小规模量产的产品有明显交期、成本优势。



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