一种支持硬件加密功能的智能硬件主板

技术领域

本发明公开一种智能主板，特别是一种支持硬件加密功能的智能硬件主板，属于智能硬件技术领域。

背景技术

智能主板技术涉及到WiFi(无线)技术、音频、网络、超频等多个与用户休戚相关的方面，通过人工智能技术，智能主板能给用户提供一个更为简便易行的电脑使用环境。智能主板可实现如下智能技术：智能超频、智能恢复、智能监控、智能杀毒等。其中，智能超频是专门针对喜欢超频的玩家而设计的，目的是方便玩家避开繁琐的BIOS选项设置以及“危险”的硬件跳线等操作，直接在Windows可视化界面下利用软件作出超频调节，这样能有效地方便玩家进行超频操作；智能恢复：可在短短数十秒内完成对指定的硬盘分区、CMOS信息备份/恢复工作，并且还能通过网络进行克隆和还原；智能监控：智能温控风扇，还包含了对个人电脑的硬件配置、软件配置、电脑运行状况进行实时监控，并且能够对局域网内的任意一台电脑进行实时监控；智能杀毒：能够在电脑每次开机时，短短数秒内将系统恢复到正常状态，杀绝电脑内的所有病毒。

智能硬件主板种类多样，一般均集成了CPU、内存、存储、电源，视频输出输入接口、音频输入输出接口、串口、网口、USB接口、IIC接口、SPI接口、GPIO接口、存储卡接口等，不同核心板采用的处理器型号、尺寸大小、连接器方式、软件系统等各不相同。现有技术中的智能主板都不具备5G无线通信，难以满足高清视频、虚拟现实等大数据的实时传输工作；缺少加密模块容易出现假冒及信息泄密等风险。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的智能主板容易出现假冒及信息泄密等风险的缺点，本发明提供一种支持硬件加密功能的智能硬件主板，其在主板硬件架构上增设了加密模块，可实现硬件加密的功能，解决假冒及信息泄密等问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种支持硬件加密功能的智能硬件主板，主板包括中央控制模块、DDR存储模块、EMMC存储模块、时钟模块、CPU外围模块、外围接口模块、加密模块和电源模块，DDR存储模块和EMMC存储模块分别与中央控制模块的数据接口连接，时钟模块与中央控制模块的时钟信号接口连接，CPU外围模块和外围接口模块分别与中央控制模块的数据接口连接，加密模块与中央控制模块连接，电源模块用于供电。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的EMMC存储模块通过I2C总线连接有时钟芯片U45。

所述的加密模块选用硬件加密芯片UN1，硬件加密芯片UN1通过SPI总线与中央控制模块连接通信。

所述的中央控制模块上还连接有无线通信模块。

所述的中央控制模块上连接有WiFi无线投屏模块，WiFi无线投屏模块选用调谐器芯片UT6。

所述的中央控制模块上还连接有蓝牙模块。

所述的CPU外围模块包括电源开关模块和重启模块，CPU外围模块还包括背光板控制模块、背光灯模块、光感接口和红外控制模块中的一个或多个。

所述的外围接口模块包括以太网RJ-45接口、HDMI IN接口、HDMI OUT接口、Vbyone接口、VGA接口、AV IN接口、AV OUT接口、MIC IN接口、LINE IN接口、LINE OUT接口、耳机接口、喇叭接口、SPDIF接口、色差分量接口、USB3.0接口、USB2.0接口、RS-232接口、IIC接口、SPI接口、触摸接口、I/O接口、TYPE_C接口以及TF卡读写器接口中的一种或多个。

本发明的有益效果是：本发明支持硬件加密功能的智能硬件主板能够对实现设备的硬件身份验证、应用数据加密，解决了现有核心板出现设备假冒及信息泄密等风险；本发明还集成了4G/5G通信模块，可以满足大数据传输工作，有效地分发大流量的业务数据，降低信息时延。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明电路方框图。

图2为本发明中央控制模块第一部分电路原理图。

图3为本发明中央控制模块第二部分电路原理图。

图4为本发明中央控制模块第三部分电路原理图。

图5为本发明中央控制模块第四部分电路原理图。

图6为本发明中央控制模块第五部分电路原理图。

图7为本发明中央控制模块第六部分电路原理图。

图8为本发明中央控制模块第七部分电路原理图。

图9为本发明HDMI双向多路复用器部分电路原理图。

图10为本发明滤波部分电路原理图。

图11为本发明内部存储模块第一部分电路原理图。

图12为本发明内部存储模块第二部分电路原理图。

图13为本发明内部存储模块第三部分电路原理图。

图14为本发明内部存储模块第四部分电路原理图。

图15为本发明内部存储模块电源第一部分电路原理图。

图16为本发明内部存储模块电源第二部分电路原理图。

图17为本发明内部存储模块电源第三部分电路原理图。

图18为本发明EMMC模块第一部分电路原理图。

图19为本发明EMMC模块第二部分电路原理图。

图20为本发明电源接口部分电路原理图。

图21为本发明背光板控制部分电路原理图。

图22为本发明电源开关部分电路原理图。

图23为本发明背光灯控制部分电路原理图。

图24为本发明光感接口部分电路原理图。

图25为本发明电源模块第一部分电路原理图。

图26为本发明电源模块第二部分电路原理图。

图27为本发明电源模块第三部分电路原理图。

图28为本发明电源模块第四部分电路原理图。

图29为本发明电源模块第五部分电路原理图。

图30为本发明电源模块第六部分电路原理图。

图31为本发明电源模块第七部分电路原理图。

图32为本发明电源模块第八部分电路原理图。

图33为本发明电源管理模块第一部分电路原理图。

图34为本发明电源管理模块第二部分电路原理图。

图35为本发明电源管理模块第三部分电路原理图。

图36为本发明电源管理模块第四部分电路原理图。

图37为本发明电源管理模块第五部分电路原理图。

图38为本发明红外控制模块部分电路原理图。

图39为本发明晶振部分电路原理图。

图40为本发明串口部分电路原理图。

图41为本发明接地引脚部分电路原理图。

图42为本发明Vbyone接口第一部分电路原理图。

图43为本发明Vbyone接口第二部分电路原理图。

图44为本发明以太网模块部分电路原理图。

图45为本发明集线器模块部分电路原理图。

图46为本发明触摸板连接模块部分电路原理图。

图47为本发明WiFi无线投屏模块第一部分电路原理图。

图48为本发明WiFi无线投屏模块第二部分电路原理图。

图49为本发明WiFi无线投屏模块第三部分原理图。

图50为本发明WiFi无线投屏模块第四部分电路原理图。

图51为本发明WiFi无线投屏模块第五部分电路原理图。

图52为本发明WiFi无线投屏模块第六部分电路原理图。

图53为本发明音频输入模块部分电路原理图。

图54为本发明AV输入模块部分电路原理图。

图55为本发明AV输出模块部分电路原理图。

图56为本发明麦克风模块部分电路原理图。

图57为本发明耳机接口模块部分电路原理图。

图58为本发明数字音频接口模块部分电路原理图。

图59为本发明色差分量接口模块部分电路原理图。

图60为本发明VGA接口模块部分电路原理图。

图61为本发明存储器及接口部分电路原理图。

图62为本发明功放模块部分电路原理图。

图63为本发明静音控制模块部分电路原理图。

图64为本发明麦克风连接器部分电路原理图。

图65为本发明HDMI TX接口部分电路原理图。

图66为本发明HDMIRX-MHL接口部分电路原理图。

图67为本发明HDMIRX-ARC接口部分电路原理图。

图68为本发明HDMIRX第二接口部分电路原理图。

图69为本发明HDMIRX第三接口部分电路原理图。

图70为本发明电源树状结构原理图。

图71为本发明加密模块部分电路原理图。

图72为本发明蓝牙模块部分电路原理图。

图73为本发明第一集线控制器部分电路原理图。

图74为本发明第一集线控制器电源稳压部分电路原理图。

图75为本发明第一集线控制器电源滤波部分电路原理图。

图76为本发明扩展USB模块部分电路原理图。

图77为本发明模块插接USB部分电路原理图。

图78为本发明第二集线控制器部分电路原理图。

图79为本发明第二集线控制器电源稳压部分电路原理图。

图80为本发明第二集线控制器接口部分电路原理图。

图81为本发明第二集线控制器电源滤波部分电路原理图。

图82为本发明无线通信模块控制部分电路原理图。

图83为本发明无线通信模块接口部分电路原理图。

图84为本发明USB集线器接口部分电路原理图。

图85为本发明USB集线器控制部分电路原理图。

图86为本发明USB集线器开关电源部分电路原理图。

图87为本发明主板接口第一部分电路原理图。

图88为本发明主板接口第二部分电路原理图。

图89为本发明主板接口第三部分电路原理图。

图90为本发明主板接口第四部分电路原理图。

图91为本发明主板接口第五部分电路原理图。

图92为本发明SD卡读卡器部分电路原理图。

图93为本发明TYPE_C接口部分电路原理图。

图94为本发明TYPE_C转换部分电路原理图。

图95为本发明HDMI输出部分电路原理图。

图96为本发明电源部分电路原理图。

图97为本发明重启部分电路原理图。

图98为本发明IO功能部分电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请结合参看附图1至附图98，本发明为一种带有硬件加密功能的智能硬件主板，主要包括中央控制模块、DDR存储模块、EMMC存储模块、时钟模块、CPU外围模块、外围接口模块、加密模块和电源模块，DDR存储模块和EMMC存储模块分别与中央控制模块的数据接口连接，用于数据存储，时钟模块与中央控制模块的时钟信号接口连接，为中央控制模块提供时钟信号，CPU外围模块和外围接口模块分别与中央控制模块的数据接口连接，加密模块与中央控制模块连接，用于进行硬件加密，电源模块用于供电。

本实施例中，中央控制模块采用CPU，即在智能硬件主板上集成了CPU功能，本实施例中选用型号为HI37511V811的CPU芯片US1为例进行说明，具体实施时，可选用其他型号的中央控制模块替代。由于CPU体型较大，引脚较多，本发明中将其分开至附图2至附图8中进行显示，分别连接不同的功能模块部分。

本实施例中，DDR存储模块选用型号为EDY4016AABG_DR_F_R的内存芯片，以实现集成内存功能的目的，其工作频率为2.4GHz，具体实施时，也可以选用其他型号的内存芯片代替，由于内存芯片体型较大，引脚较多，本发明中将其分开至附图11至附图14中进行显示，由于DDR存储模块对于电源要求较高，本实施例中，采用单独的稳压芯片UD5对其进行供电，请结合参看附图15至附图17，本实施例中，稳压芯片UD5采用型号RT9045的芯片，具体实施时，也可以采用其他型号的芯片进行替代。

本实施例中，EMMC存储模块选用型号为EMMC5_0的64G存储芯片UM1，以实现集成固态硬盘的目的，具体实施时，也可以选用其他型号的EMMC存储芯片代替，由于EMMC存储芯片UM1体型较大，引脚较多，本发明中将其分开至附图18和附图19中进行显示，本实施例中，EMMC存储芯片UM1采用单独的时钟芯片U45提供时钟，时钟芯片U45通过I2C总线与EMMC存储芯片UM1连接。

请结合参看附图39，本实施例中，晶振XZ1为中央控制模块提供时钟信号。

本实施例中，CPU外围模块包括主板上常用的背光板控制模块(附图21)、电源开关模块(附图22)、背光灯模块(附图23)、光感接口(附图24)、红外控制模块(附图38)、重启模块(附图97)等中的一个或多个。

本实施例中，外围接口模块包括主板上常见的以太网RJ-45接口(具体电路图请结合参看附图44)、HDMI IN接口(具体电路图请结合参看附图9以及附图66至附图69)、HDMIOUT接口(具体电路图请结合参看附图65以及附图95)、Vbyone接口(具体电路图请结合参看附图42和附图43)、VGA接口(具体电路图请结合参看附图60和附图61)、AV IN接口(具体电路图请结合参看附图54)、AV OUT接口(具体电路图请结合参看附图55)、MIC IN接口(具体电路图请结合参看附图56)、LINE IN接口(具体电路图请结合参看附图53)、LINE OUT接口(具体电路图请结合参看附图62至附图64)、耳机接口(具体电路图请结合参看附图57)、喇叭接口(具体电路图请结合参看附图58)、SPDIF接口(具体电路图请结合参看附图58)、色差分量接口(具体电路图请结合参看附图59)、USB3.0接口(具体电路图请结合参看附图77至附图81以及附图45)、USB2.0接口(具体电路图请结合参看附图73至附图76以及附图84至附图86)、RS-232接口(具体电路图请结合参看附图40)、IIC接口、SPI接口、触摸接口(请结合参看附图46)、I/O接口(具体电路图请结合参看附图87至附图91以及附图98)、TYPE_C接口(具体电路图请结合参看附图93至附图94)、TF卡读写器接口(请结合参看附图92)等中的一种或多个，上述常见接口的结构和连接方式与现有技术中的相同，此处不再赘述，可参看附图中的显示。

其中，Vbyone接口用于驱动4K高清显示输出。

请结合参看附图71，本实施例中，加密模块选用型号为VEB_A3的硬件加密芯片UN1，硬件加密芯片UN1通过SPI总线与中央控制模块连接通信。硬件加密芯片UN1支持SM1/SM2/SM3/SM4/RSA1024等国密算法，支持智能密码钥匙密码应用接口规范，本发明把VEB_A3加密模块嵌入到智能硬件主板内，可以实现设备的硬件身份验证、应用数据加密，防止设备出现假冒及信息泄密等风险。本实施例中，型号为VEB_A3的硬件加密芯片UN1是一款基于CS322D中央处理器的多功能单片机(中央处理器)，VEB_A3(ET200)旨在充当信息安全的控制器，其中内部的CS322D处理器具有低功耗和高性能，并且将MPU(内存保护单元)模块与CS322D集成的优点，其中的MPU提供八个超级用户可编程区域，具有灵活的访问属性、数据和地址加密功能，以及两个固定区域，支持内存或外设访问控制，它可以由超级用户启用或禁用。

本实施例中，电源模块选用常规的稳压电源形式，将外接电源转换成各芯片模块所需电源电压，进行供电，此处不再赘述，其电路连接图请参看附图25至附图37以及附图10、附图20、附图41和附图70、附图96。

请结合参看附图82和附图83，本实施例中，中央控制模块上还连接有无线通信模块，其可用于连接SIM卡，以实现通过4G/5G形式进行通信的目的，本实施例中，以5G为例，具体实施时，也可以选用4G通信模块，主板上设置有无线通信模块，可通过4G/5G的正常数据通信，满足大数据传输工作，有效地分发大流量的业务数据，降低信息时延。

本实施例中，中央控制模块上还连接有WiFi无线投屏模块，请结合参看附图47至附图52，WiFi无线投屏模块选用型号为SI2151的调谐器芯片UT6，采用无线直连为基础的无线显示标准，用于支持此标准的3C设备可透过无线方式分享视频画面，具体实施时，也可以选用其他具有相同功能的其他型号的芯片替代。

请结合参看附图72，本实施例中，中央控制模块上还连接有蓝牙模块，用于进行蓝牙通讯。

本发明支持硬件加密功能的智能硬件主板能够对实现设备的硬件身份验证、应用数据加密，解决了现有核心板出现设备假冒及信息泄密等风险；本发明还集成了4G/5G通信模块，可以满足大数据传输工作，有效地分发大流量的业务数据，降低信息时延。