工控用arm芯片（arm工控机主板）

2022年是充满不确定性的一年。材料价格上涨、交货时间延长等问题将继续影响产品交货。如何在设计阶段将影响降到最低？下面以HDG2L-IOT为例介绍ARM工控板卡的模块化设计。

HDG2L-IOT是一款基于瑞萨RZ/G2L双核A55处理器设计的高性价比工业控制板。其WIFI、以太网、USB、音频、4G/5G等部分采用模块化设计，具有自由搭配、灵活更换的理念。

图1 HDG2L-IOT

以太网模块模块采用邮票孔设计，板载千兆PHY、晶振等外围电路。该模块设计兼容KSZ9031、YT8521、AR8031、RTL8211等高度集成的以太网收发器，符合10BASE-Te、100BASE-TX和1000BASE-T IEEE 802.3标准，提供10Mbps、 100Mbps 或1000Mbps。

图2 以太网模块

USBHUB模块邮票孔设计，板载USB HUB芯片，轻松完成4路USB扩展，并支持USB热插拔功能。模块中的HUB芯片可选FE1.1、FE2.1、USB2514、USB5744等，兼容USB2.0和USB3.0通信协议。

图3 USBHUB模块

WiFi模块WiFi通信场景丰富，需求广泛。这里的设计兼容USB接口和SDIO接口的WIFI模块，可以覆盖市面上大部分常见的WIFI模块。可轻松适配蓝牙WIFI一体化模块和2.4G5G Wifi模块。

HDG2L-IOT采用RTL8723、RTL8821、RTL8188等高速USB通信接口兼容设计，可选择单WIFI或WiFi+蓝牙一体化模块。

图4 WIFI模块

音频模块音频部分的主要IC是WM8960，它是一款低功耗立体声编解码器，采用D类扬声器驱动器，在8W负载下可提供每通道1W的功率。该模块采用邮票孔设计，集成完整的麦克风接口和立体声耳机驱动器。另外，同类型功能的音频芯片还有TLV320，可以模块化兼容和替换。

图5 音频模块

5G/4G接口模块目前市面上的可插拔4G模块大部分都是MiniPCIE接口，绝大多数可插拔5G模块都是M.2接口（MiniPCIE接口较少）。为了根据不同的应用需求灵活选择5G或4G模块，这里设计了M.2和MiniPCIE兼容的接口板。

图6 5G/4G接口模块

总结：面对多样化的需求和紧张的原材料供应，模块化设计可以实现自由匹配和灵活更换。尤其是小规模量产的产品，交货期和成本优势明显。