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機場地面通信系統方案概要設計--研發架構師Jimmy
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機場地面通信系統方案概要設計

  1. 設計指導思想

根據《機場場面寬帶通信終端(AeroMACS)》技術要求,選擇合適的處理器,外圍設備,以及接口擴展電路,實現其功能,達到品質,性能的要求,減小體積,兼顧成本。設計采用成熟通信平臺,降低整個設計過程的成本和研發風險。

  1. 設計原理框圖

此工控核心控制板主要包括包括CPU、EMCP、CTP電路、LCD電路、camera電路、sensor電路,對講,以及AeroMACS,預留串口,電源管理模塊,預留少量鍵盤電路。

2 設計方案

2.1處理器選型

  首先PX2芯片基于雙核AMR Cortex-A9核心,40nm的低功耗工藝,頻率高達1.4GHz,四核Mali-400MP4 GPU,頻率高達400MHz。 Mali?-400 MP 通過 OpenVG? 1.1 支持二維矢量圖形,通過 OpenGL ES 1.1 和 2.0 支持三維圖形,基于開放標準提供完善的圖形加速平臺。

Mali-400MP可從單核擴展到四核,從而使用單個 IP 處理各種不同的使用情況,包括移動用戶界面、智能本、高清電視和移動游戲。 Mali-400 MP 具有完全可編程的架構,可為基于著色和固定功能的圖形API提供高性能支持。提供多種圖像型修正功能,在強勁的4核GPU支持下,PX2可以支持PX2可以支持1080P 多格式視頻編解碼,支持H.265和VP8。

PX2設計上就是工業類主控處理器,支持MLC NAND ,EMMC Flash,支持DDR3,DDR3L,LP DER2多種內存,內置 4組UART 接口,5組I2C,2組I2S ,以太網接口等多種接口。有高效的數據處理能力,外圍接口豐富,該芯片支持android操作系統,功能框圖如下,

備注:如果PX2的圖形處理能力不滿足需求,我們可以將芯片升級的RK3288,

RK3288 采用28nm HKMG工藝,超強4核,主頻1.8GHZ,GPU采用ARM Mali-T764 GPU圖形處理能力可以支持到4K解碼能力。


2.2觸摸屏選擇

根據使用環境和三防機強度要求,以及性能要求,采用GFF的結構互電容觸摸,制做是需要根據結構尺寸和性能指標,和工控類廠商定制,如下:

a、Cover Glass厚度在1.10mm的Gorilla玻璃,保證可靠性。

b、透光率達到80%以上.保證良好的視覺。

c、工作溫度:-20℃~+55℃。

d、為了保證性能,我們選匯頂GT91XX系列,支持互容電容屏,抗干擾能力強,支持2.5mm皮革手套,自動溫漂補償,具有防水操(水霧,小面積積水)作功能,工作溫度可達-30℃~+75℃。

2.3、顯示屏選型

 根據貴司需求在陽光下可以使用,建議選用10.1寸IPS屏幕,IPS全視角屏在陽光下的可視性比TN型的屏的可視性視角都都要高,但是還是無法AMOLED屏幕相比是略差,在本次屏的設計中:①增加高亮的導光膜;②提高背光亮度,增加陽光下的可視性,IPS硬屏比TN型顏色更加艷麗,厚度更薄,耐溫性更好:操作溫度可以做到-20度~70度,存儲:-30度~70度。規格如下:


效果實拍圖:


2.3 Camera

Camera 模組設計為非標準品,需要根據堆疊結構尺寸,重新定制。根據《手持終端的技術要求》中要求前攝:5Mega pix,后攝:8Mega pix的像素要求:前攝選取OV(Omnivision)公司的ov5648,后攝選取:OV8858產品,這兩IC在市場上已經被華為,小米等知名品牌采用,技術成熟,性能穩定。

結構設計時后攝像頭兼容了AF(自動對焦)和FF(固定焦點),如在測試過程中AF的對焦馬達無法達到軍用的振動和壽命要求,則更換為FF的。


2.5 AeroMACS模塊

根據九州《 AeroMACS模組(mini pci-e)要求 - 終端》文檔中的接口描述需求,其需求的GPIO口,UART口,USB口,以及電源接口,都可以滿足,Mini PCI-E收發數據接口,px2不支持,設計中通過轉接IC;JM20329E-LGCA來做轉接以滿足其需求。

2.6 集群通信

集群通信產品采用聯芯:聯芯科技1.8GHz頻段TDD_LTE通信模塊,在硬件接口上,需要預留sim卡接口,GPIO接口,Uart接口,USB接口。這些在PX2上均可以滿足需求。

軟件調試,需要大唐聯芯幫忙做基站適配。

2.7、主處理板選擇

  1. 主處理板形態

根據具體產品ID,全新設計。

  1. 主板選擇

表面處理及外觀要求

  1. 顏色:設備著色為黑色;

  2. 涂層整體應平整光滑、無氣泡、無脫落;

  3. 涂裝后涂層應無涂裝流掛、咬底、泛白、漏涂、錯涂等涂裝缺陷;

  4. 涂層表面應有較好的耐磨性。

低氣壓要求

可適應大氣壓為53.3kPa(海拔高度約為5000m)的高海拔地區正常工作(建議增加透氣閥)。

溫度要求

  1. 工作溫度:-25℃~+55℃;

  2. 存儲溫度:-30℃~+65℃。

濕度要求

相對濕度不大于98%(25℃)。

三防要求

設備具有防霉菌、防鹽霧、防沙塵防震防摔功能,IP65以上

主板設計采用10層2階疊孔設計,最小線寬線距0.075mm,保證主板性能, 板材選用FR4。

支持的操作系統

操作系統支持Android4.4版本。


3.0 結構說明


系統主要有2塊PCB板,分別為LTE主板、AeroMACS模塊板、板間連接方式如上圖所示。

LTE主板內部有:PX2主芯片、MEMORY、AP電源管理(PMU)、CP電源管理、LTE RF、WIFI、各傳感器等部件,是整個系統的主控板。LTE SIM卡、數據存儲TF卡、。

CP模塊板內部有衛星通信系統和北斗接收系統,通過Mini PCI E接口連至主板,并通過螺釘固定在鎂鋁合金中框上。

系統中共有5個天線,其中LTE主天線、LTE分集天線、WIFI天線使用FPC工藝(或LDS工藝)制作在機殼上,通過彈針或彈片連接至PCB板;北斗天線使用陶瓷天線,通過射頻電纜連接至衛星通訊模塊板;AeroMACS天線。

鋰電池通過電池連接器連至LTE主板,主板帶有電源管理系統,提供鋰電池充電管理、AP電源供給、衛星通訊模塊電源供給等。

LCD、CTP、Camera通過ZIF連接器或B2B(Board to board)連接器連接至主板,由主板控制。


2.7、厚度分析

厚度分析如下表格,此厚度分析是根據我司已經量產的三防參考分析得出,實際尺寸,需要根據ID,以及AeroMACS模塊尺寸重新分析。