什么是嵌入式主板？

嵌入式主板是專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心計(jì)算平臺。它與我們?nèi)粘Ｊ褂玫呐_式機(jī)或筆記本電腦主板有明顯區(qū)別：

1.專用性強(qiáng)：不是通用計(jì)算平臺，而是為特定應(yīng)用、特定環(huán)境和特定功能量身定制的。

2. 高度集成：將CPU、內(nèi)存、存儲控制器、各種I/O接口（網(wǎng)絡(luò)、串口、USB、顯示等）甚至特定功能模塊（如GPIO,CAN,SPI,I2C）高度集成在一塊緊湊的電路板上。

3.形態(tài)多樣：尺寸和形狀變化極大，從信用卡大小的模塊（如RaspberryPiComputeModule）到稍大一些的Mini-ITX、3.5"SBC，再到完全定制的非標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

4.低功耗：通常設(shè)計(jì)為低功耗運(yùn)行，適合長時(shí)間、無風(fēng)扇或散熱受限的環(huán)境。

5. 堅(jiān)固可靠：針對工業(yè)、醫(yī)療、交通等惡劣環(huán)境，常采用寬溫設(shè)計(jì)、抗振動、防塵等措施，追求長期穩(wěn)定運(yùn)行（7x24小時(shí)）。

6.長生命周期：制造商通常會承諾較長的產(chǎn)品供應(yīng)周期（如5-10年或更長），滿足工業(yè)產(chǎn)品長期維護(hù)和升級的需求。

嵌入式主板的主要應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)自動化：PLC、HMI、機(jī)器視覺、機(jī)器人控制、SCADA系統(tǒng)、工業(yè)網(wǎng)關(guān)。

物聯(lián)網(wǎng)：邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)、智能傳感器集線器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

交通運(yùn)輸：車載信息娛樂系統(tǒng)、車載電腦、車隊(duì)管理、列車控制系統(tǒng)、航空電子設(shè)備。

醫(yī)療設(shè)備：醫(yī)療影像設(shè)備、病人監(jiān)護(hù)儀、診斷儀器、實(shí)驗(yàn)室自動化。

數(shù)字標(biāo)牌與信息亭：廣告機(jī)、自助服務(wù)終端、交互式顯示屏。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：路由器、交換機(jī)、防火墻、網(wǎng)絡(luò)附加存儲。

能源與電力：智能電表、充電樁控制、能源管理系統(tǒng)。

安防監(jiān)控：NVR、DVR、門禁控制系統(tǒng)。

消費(fèi)電子：高端家電控制面板、智能家居中樞。

軍工與航天：高可靠性要求的控制系統(tǒng)。

嵌入式主板的關(guān)鍵規(guī)格和特性（選購時(shí)需關(guān)注）

1.處理器：

架構(gòu)：ARM(Cortex-A,Cortex-R,Cortex-M系列-功耗低，集成度高)、x86(IntelAtom/Celeron/Pentium/Core,AMDRyzenEmbedded-性能強(qiáng)，兼容性好)、RISC-V(新興)、PowerPC/MIPS(傳統(tǒng)應(yīng)用)。

性能：根據(jù)應(yīng)用負(fù)載選擇，從低功耗微控制器到多核高性能處理器。

2. 內(nèi)存：

類型：DDR3L,DDR4,LPDDR4/x等，追求低功耗和穩(wěn)定性。

容量：從幾百M(fèi)B到幾十GB不等。

板載/插槽：通常是板載焊接，確保穩(wěn)定性；部分型號提供SO-DIMM插槽方便升級。

3. 存儲：

接口：eMMC(高集成、可靠)、SATA、M.2(NVMe/SATA)、mSATA、USB啟動。

形式：板載eMMC/NANDFlash，或通過連接器支持外部SSD/HDD。

4.I/O接口：

核心：以太網(wǎng)(GbE,2.5GbE,10GbE，常帶TSN支持)、USB(2.0/3.x)。

顯示：HDMI,DisplayPort,LVDS,eDP。

傳統(tǒng)/工業(yè)：串口(RS-232/422/485)**、**GPIO**、CANBus、SPI,I2C。

擴(kuò)展：MiniPCIe,M.2(支持WiFi/BT,4G/5G,NVMeSSD)、PCIe插槽。

音頻：線路輸入/輸出，麥克風(fēng)輸入。

5. 功耗：

典型范圍從幾瓦到幾十瓦。無風(fēng)扇設(shè)計(jì)通常要求TDP在10W以下。

6. 尺寸與外形：

標(biāo)準(zhǔn)：COMExpress,SMARC,Qseven,ETX,Mini-ITX,3.5"SBC,Pico-ITX等。

定制：根據(jù)特定設(shè)備內(nèi)部空間完全定制設(shè)計(jì)。

7. 操作系統(tǒng)支持：

Linux：最主流的選擇，尤其是YoctoProject或Buildroot構(gòu)建的定制發(fā)行版。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：FreeRTOS,VxWorks,QNX,Zephyr(用于實(shí)時(shí)性要求高的場景)。

WindowsIoT：Windows10/11IoTEnterprise。

Android：用于人機(jī)交互界面豐富的設(shè)備。

8. 環(huán)境適應(yīng)性：

工作溫度：工業(yè)級通常要求-40°C到+85°C或更寬。

防護(hù)：可能需要防塵、防潮、抗振動、抗沖擊設(shè)計(jì)。

認(rèn)證：CE,FCC,RoHS是基礎(chǔ)，工業(yè)設(shè)備可能需要UL,cUL,CCC等。

9. 擴(kuò)展性：

通過載板、子板或特定接口擴(kuò)展功能。

嵌入式主板的優(yōu)勢

緊湊集成：節(jié)省空間，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

低功耗：減少散熱需求，延長電池壽命（如適用），降低運(yùn)行成本。

高可靠性：針對嚴(yán)苛環(huán)境設(shè)計(jì)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

長生命周期支持：制造商長期供應(yīng)，利于產(chǎn)品長期維護(hù)。

快速開發(fā)：基于成熟的核心板模塊設(shè)計(jì)，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。

定制化潛力：廠商通常提供定制服務(wù)（如裁剪接口、修改布局、調(diào)整BIOS/UEFI）。

與普通主板的區(qū)別總結(jié)

如何選擇嵌入式主板？

選擇時(shí)，務(wù)必從你的具體項(xiàng)目需求出發(fā)：

1.性能需求：需要運(yùn)行什么軟件？處理多大計(jì)算量？

2.功耗預(yù)算：系統(tǒng)供電方式？散熱條件如何？是否要求無風(fēng)扇？

3. 接口要求：需要哪些特定接口？(多少個(gè)串口？需要GPIO/CAN嗎？需要特定顯示接口嗎？需要幾個(gè)網(wǎng)口？速度要求？)

4.環(huán)境條件：工作溫度范圍？是否有振動、灰塵、濕度問題？

5.尺寸限制：設(shè)備內(nèi)部可用空間多大？

6.操作系統(tǒng)：計(jì)劃運(yùn)行什么操作系統(tǒng)？

7.預(yù)算：項(xiàng)目成本要求？

8.生命周期：產(chǎn)品預(yù)計(jì)銷售和維護(hù)周期多長？

9.擴(kuò)展性：未來是否需要增加功能模塊？

10.開發(fā)支持：供應(yīng)商是否提供良好的BSP、文檔和技術(shù)支持？