聊聊身邊的迷你主機——工控機科普篇①

說起迷你主機，很多人可能覺得日常距離我們生活很遠，其實迷你主機元老NUC，最早就是作爲“工控機”的一種，在我們身邊悄悄工作很多年了，這次就給大家介紹一下生活中能見到的一些工業/商業迷你主機、工控機，看看它們內部到底是什麼樣子。

所謂工控機，IPC，Industrial Personal Computer，就是專用於工業環境中的增強型電腦主機，從以往的資料來看，起源自80年代美國AD公司的MAC-150類IPC計算機，其後IBM推出了IBM7532，被視爲是工控機技術初步成熟的標誌。當時的它，是個重達20公斤的龐然大物。

到了目前，除了漸漸消費化的NUC之外（當然正統的NUC Pro系列依然是可以7×24小時工作的準工控機），工控機則可以理解爲具有高可靠性和製造精度標準的“特種電腦”，能夠承擔在惡劣工況（高溫度、高溼度、多灰塵等情況）下穩定運行使命；具有較強的抗干擾能力，抵禦對電磁干擾和其他外部干擾源影響，保證數據準確性和設備安全運行；以及多擴展接口、多功能性和定製性強等特點，有助於提高生產效率，滿足工業現場環境的多樣性和複雜性工況的使用要求。

舉個簡單例子：日常中大家最常見到的刷卡的閘機，裏面一般就是一臺工控迷你主機：

再比如越來越多的無人售貨機，也有很多使用了工控機來運行程序。

當然也有例外，就比如最近熱門的“人怎麼這麼能闖禍關於名字裏有生僻字把自助取票機給折騰死機這件事”：這種情況。

當然，這其實是軟件的字庫的問題，並不是工控機出了問題，軟件雖然死了，機器可非常堅強！當然IPC並不單純只應用於人機交互作用，還廣泛應用於收銀、自動化生產線、機器人控制、機器視覺、軌道交通、醫療、航空等各領域，這次找了幾臺典型的工控機，來一起看看到底有什麼特別。

今天這臺是來自英特智能的IPC6901，英文名稱是Inter Smart，Inter這個名字原來已經有廠商了啊哈哈哈哈哈……顯然看名字就知道他們以做Intel的迷你主機爲主，這也是INTEL目前仍有絕對優勢的領域之一，工控機的廠家很多在消費市場都完全沒名氣，但是規模都不小，畢竟第一產業第二產業纔是支柱，就好比世界500強裏可能一多半大家都沒什麼概念……

它這個造型，不少人一眼就覺得眼熟：啊，是軟路由！的確，目前很多廠商出售的軟路由，說白了就是性能較弱的多RJ45網口工控機，要不然一般的機器也扛不住軟路由這樣7×24小時惡劣的工況。這臺細看也有異曲同工之處，不過多的卻是目前鮮少用到的COM口和USB2.0接口。

磚頭適配器的輸出高達19V 9.5A，總輸出功率來到了180W，屬於過飽和配置，能夠爲機器運行提供更穩定的保障。而且電源輸入是寬幅 100-240V，能夠應對各種用電環境。

整機近乎fanless設計，整個就是一個大鋁坨，巨重！散熱片呈鋸齒狀間隔排布，中間還有主動散熱風扇來提升散熱效果，即便是風扇不轉，這個散熱規模應對個幾十W的散熱也沒啥壓力，這就是工控機的設計思路之一。

全金屬外殼帶來的壓迫感，機身總重達到了3.26公斤……

背部的擴展接口也是非常豐富，HDMI DP確保能快速接入各類顯示器調試、排障，還有兩個USB 3.0 A口，能保證資料數據的高速傳輸，此外還有RJ45網口，USB 2.0 A口和音頻接口和WIFI接頭，此外比較引人注目的就是有兩個COM口——現在好多讀者可能都沒見過這個接口了，這個東西也叫串口（RS232），誕生於1970年，54歲了……其最大的優勢就是簡單，只需要3根線發送Tx、接收Rx、地線GND就可以實現串行數據傳輸，一個標準的RS232共有9根線，除了傳輸的2根之外還有5根握手信號線、1根地線，傳輸速度最高可達……20kbps，也就是大概2500字節每秒……而且這個速度還是理論上限速度，一般常用的是115200和9600波特率，也就是115200或者9600bps，有興趣的可以算一下大概多少速度。

串口作爲PC中目前能見到的年齡最大的爺爺輩接口之一，最大的優勢就是兼容性極好，極爲簡單，對設備的要求也低，最重要的是相對穩定可靠（都這麼簡單了當然可靠），在日常生活中對速率要求不高的各種古早工業“外設”都得用它，比如在工業生產中用於連接控制器、傳感器設備等作用，至今在嵌入式系統開發、設備調試、遠程控制、數據採集等領域仍能發揮巨大的作用，因此仍然廣泛應用於各類專業領域。

在PC中很早就取消了串口的設計，在千禧年前後基於PCI總線的主板上，還能經常見到COM口的身影（同時還有用於打印機和早期手柄的並口LPT，那個是真正淘汰了），在PC轉入PCI Express總線之後，在民用級主板上就幾乎見不到串口的身影了。所以目前來說，“有串口”就是工控機的一個重要標誌之一，畢竟真的只有工業環境會用到這個了。

（1998年的440BX主板，可以看到紅紫色的是LPT並口，下面的是倆串口）

說回我們的工控機，前面板除了POWER之外還有兩組共4個USB 2.0 A口，這樣，全機A口數量就來到了8個，相當恐怖。就這還有兩個預留USB口沒用上，COM 3-6口也安置在這一側，串口雖然已經50多歲了，消費級產品上也完全絕跡，但是依然在工業產品上非常活躍，遠遠稱不上是“時代的眼淚”，甚至雖然AMD和Intel早就對這個上古接口不再提供支持了，但是OEM廠商依然得根據用戶需求魔改出COM口來，就像這臺機器一樣，CPU甚至是……（留個懸念），搭配上發佈54年之久的古早串口，這組合就問你city不city！

工控機本身也需要極端的穩定，因此在POWER一側還有地線開孔，有效接地能更好的提升穩定性。

另外這類工控機在IO接口上也可以提供多種不同的配置方案，都是可高度定製的，軟路由黨狂喜的雙網口之類的自然不再話下，比較特別的除了COM口之外可以看到左上角那個綠色的DC12V接口，用來直接給外部設備供電。

頂部的主動散熱風扇能實現附近散熱片的覆蓋，上面還有防護蓋，這個風扇最大作用是提供輔助散熱，也是保穩定的，本身機器巨大的散熱體積就已經足夠了。

這臺型號是QM14U-16G-256G-藍牙Wi-Fi，在接電之前完全沒有意識到配置有多離譜……

通常情況下工控機爲了穩定可靠是不允許拆解的，不過這次我們是爲了科普大義嘛！拆了就拆了！想來廠商應該不會打死我的吧……（逃）

在擰下海量螺絲後，終於可以窺見這臺高端工控機內部的真面目。

從這裏可以看到，處理器部分採用了一大坨實心鋁塊作爲散熱，然後上面有厚厚一層導熱墊及硅脂，用以和頂蓋的巨大散熱連接輔助散熱（拆的時候不小心弄碎了，拍照的時候清理掉了），而除了主板背面的原生接口外，兩個COM口和主板正面一次的兩組USB 2.0和4個COM口均來自於主板上的接口擴展。這樣設計的好處就是如果有線材或者接口出問題，替換線材就可以排障，降低了主板維修的成本——經常可以見到接口被扯壞導致主板整個得返廠的例子，而用這種軟線連接的話只需要更換接口排線就可以了。