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在工控領(lǐng)域，設備自動化升級普遍采用購買工控主板或工控機，來快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集或控制功能。這種硬件搭積木應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維度，一是選擇CPU/SoC平臺，二是選擇主板的機箱規(guī)格和PCBA質(zhì)量。工控主板是主要用于工業(yè)電腦來幫助處理工業(yè)類項目的專用型主板，采用低功耗芯片，節(jié)省能耗、抗潮抗高溫。因為需要適應一些惡劣的工業(yè)環(huán)境，所以對其性能有很高的要求。因此，嚴格的質(zhì)量標準是一個先決條件。我愛方案網(wǎng)中推出了很多設計優(yōu)化的工控主板方案，今天重點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平臺選擇的考慮
SoC是設計開發(fā)平臺級，工程師通過迭代開發(fā)，不斷優(yōu)化，方案設計效率提高，BUG補丁減少，才能把穩(wěn)定性保持在較高的水平。所以平臺級CPU/SoC選型非常重要，進入開發(fā)階段后，切換門檻高，元器件采購成本和工程師學習成本都很大。我愛方案網(wǎng)歸納出SoC平臺選擇要從應用領(lǐng)域，芯片構(gòu)架，實現(xiàn)方式和國別產(chǎn)地來評估，其中應用領(lǐng)域和可采購性設計是方案商最關(guān)心的問題。
1. 應用領(lǐng)域，SoC起源于手表手環(huán)，音視頻播放機，發(fā)展到高端AI邊緣計算和細分市場電機驅(qū)動等特定功能
2. 芯片構(gòu)架，x86, 51，ARM，MIPS，RISC-V，以及行業(yè)細分小眾構(gòu)架
3. 實現(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. 國別產(chǎn)地，美國、歐洲、日韓，中國
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。另外還要觀察主板是否平整，有無毛刺，上面標識的文字是否清晰，焊點是否干凈等。
②電源電路
電源電路是工控主板上的CPU、存儲器和芯片組等電子元件提供電源的裝置。一級電源多采用數(shù)字開關(guān)電源，要求紋波小，寬溫工作，EMC測試認證等。二級電源一般是LDO的DCDC直流電源，現(xiàn)在過程LDO芯片很好用，穩(wěn)定性都達標，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 設計，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)是一個重要指標，因為相數(shù)越多，一般來說就可以提供更高的供電功率，同時電流的供應也會更加平穩(wěn)，電壓波動較小，從另一個方面來說，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，用來保證電壓和電流的穩(wěn)定，它的容量和質(zhì)量會影響主板的穩(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。雖然對于大多數(shù)用戶來說，接口提供的雙網(wǎng)絡端口和多串口可能不會被使用，但這對于有需要的用戶來說更為重要。同時，USB接口的數(shù)量有時會影響使用體驗。
總結(jié)：
目前，工控主板已廣泛應用于工業(yè)自動化、機器視覺、人臉識別、醫(yī)療、自助終端、金融等領(lǐng)域。用戶對其功能、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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