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在工控領(lǐng)域，設(shè)備自動(dòng)化升級(jí)普遍采用購(gòu)買(mǎi)工控主板或工控機(jī)，來(lái)快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集或控制功能。這種硬件搭積木應(yīng)用軟件自研的模式更容易加快產(chǎn)品上市和被系統(tǒng)集成商接受。工控主板選型有二個(gè)維度，一是選擇CPU/SoC平臺(tái)，二是選擇主板的機(jī)箱規(guī)格和PCBA質(zhì)量。工控主板是主要用于工業(yè)電腦來(lái)幫助處理工業(yè)類項(xiàng)目的專用型主板，采用低功耗芯片，節(jié)省能耗、抗潮抗高溫。因?yàn)樾枰m應(yīng)一些惡劣的工業(yè)環(huán)境，所以對(duì)其性能有很高的要求。因此，嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)先決條件。我愛(ài)方案網(wǎng)中推出了很多設(shè)計(jì)優(yōu)化的工控主板方案，今天重點(diǎn)給大家介紹工控主板的選型要領(lǐng)及相關(guān)方案推薦。

CPU/SoC平臺(tái)選擇的考慮

SoC是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)級(jí)，工程師通過(guò)迭代開(kāi)發(fā)，不斷優(yōu)化，方案設(shè)計(jì)效率提高，BUG補(bǔ)丁減少，才能把穩(wěn)定性保持在較高的水平。所以平臺(tái)級(jí)CPU/SoC選型非常重要，進(jìn)入開(kāi)發(fā)階段后，切換門(mén)檻高，元器件采購(gòu)成本和工程師學(xué)習(xí)成本都很大。我愛(ài)方案網(wǎng)歸納出SoC平臺(tái)選擇要從應(yīng)用領(lǐng)域，芯片構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)方式和國(guó)別產(chǎn)地來(lái)評(píng)估，其中應(yīng)用領(lǐng)域和可采購(gòu)性設(shè)計(jì)是方案商最關(guān)心的問(wèn)題。

1. 應(yīng)用領(lǐng)域，SoC起源于手表手環(huán)，音視頻播放機(jī)，發(fā)展到高端AI邊緣計(jì)算和細(xì)分市場(chǎng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等特定功能

2. 芯片構(gòu)架，x86, 51，ARM，MIPS，RISC-V，以及行業(yè)細(xì)分小眾構(gòu)架

3. 實(shí)現(xiàn)方式，ASIC，F(xiàn)PGA，MCM(multi-chip module) 多芯片組件, COB (裸片上板chip on board)

4. 國(guó)別產(chǎn)地，美國(guó)、歐洲、日韓，中國(guó)

工控主板的選型要領(lǐng)

工控主板的選型包括質(zhì)量的好壞，性能的需求等方面。選擇好的工控主板，有以下幾種方法：

①主板的品質(zhì)

工控主板由絕緣、隔熱和不易彎曲的材料制成。質(zhì)量好的工控主板，PCB板色彩和光澤幾乎保持一致，且大部分主板層數(shù)為6-10層，PCB板層數(shù)越多，抗干擾能力越強(qiáng)。另外還要觀察主板是否平整，有無(wú)毛刺，上面標(biāo)識(shí)的文字是否清晰，焊點(diǎn)是否干凈等。

②電源電路

電源電路是工控主板上的CPU、存儲(chǔ)器和芯片組等電子元件提供電源的裝置。一級(jí)電源多采用數(shù)字開(kāi)關(guān)電源，要求紋波小，寬溫工作，EMC測(cè)試認(rèn)證等。二級(jí)電源一般是LDO的DCDC直流電源，現(xiàn)在過(guò)程LDO芯片很好用，穩(wěn)定性都達(dá)標(biāo)，不需要特別追求歐美電源IC。

③主板用料

電容，電感，主板上提供的電源開(kāi)關(guān)按鈕、Debug 燈這些都算是用料的一部分，還有一些主板上采用了雙 BIOS 設(shè)計(jì)，這些用料上的區(qū)別都是值得注意的。主板上的 CPU供電相數(shù)是一個(gè)重要指標(biāo)，因?yàn)橄鄶?shù)越多，一般來(lái)說(shuō)就可以提供更高的供電功率，同時(shí)電流的供應(yīng)也會(huì)更加平穩(wěn)，電壓波動(dòng)較小，從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，供電相數(shù)越多，要使用的電感、電容、Mosfets 管都是要更多的，花在這里的成本也會(huì)越高。

④電容的品質(zhì)

電容是工控主板中非常重要的電子元件，用來(lái)保證電壓和電流的穩(wěn)定，它的容量和質(zhì)量會(huì)影響主板的穩(wěn)定性和壽命。電容的種類大致可以分為三種:陶瓷電容、電解電容和固態(tài)電容，根據(jù)各自的特點(diǎn)和發(fā)揮的作用分布在主板的不同位置。目前較好的IPC主板均采用固態(tài)電容。

⑤界面配置

接口部分通常反映主板的位置及其提供的功能。雖然對(duì)于大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)，接口提供的雙網(wǎng)絡(luò)端口和多串口可能不會(huì)被使用，但這對(duì)于有需要的用戶來(lái)說(shuō)更為重要。同時(shí)，USB接口的數(shù)量有時(shí)會(huì)影響使用體驗(yàn)。

總結(jié)：

目前，工控主板已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器視覺(jué)、人臉識(shí)別、醫(yī)療、自助終端、金融等領(lǐng)域。用戶對(duì)其功能、兼容性和可靠性提出了更高的要求。選擇合適的工控主板尤為重要。     

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