基于Banana Pi BPI-5202 龍芯2K2000的工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

2024-09-04 19:32·BananaPi開(kāi)源硬件

基于國(guó)產(chǎn)龍芯Loongson 2K1000LA 工業(yè)控制開(kāi)發(fā)板

Banana Pi BPI-5202作為單純的嵌入式通用控制器軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用龍芯2K1000LA芯片設(shè)計(jì)，基本配置中有2個(gè)獨(dú)立MAC以太網(wǎng)端口、2個(gè)RS485端口+1個(gè)RS232端口+2個(gè)CAN2.0端口，配置靈活，為應(yīng)用開(kāi)發(fā)者提供功能齊全的硬件解決方案。提供較強(qiáng)算力的邊緣計(jì)算支持。開(kāi)發(fā)者可以快速利用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行開(kāi)發(fā)并產(chǎn)品化

全志科技 A40i 方案設(shè)計(jì) 香蕉派 BPI-6202 工業(yè)控制網(wǎng)關(guān) 中科龍芯 2K1000LA 方案設(shè)計(jì): 香蕉派 BPI-5202 嵌入式工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī) 中科龍芯 3A6000 方案設(shè)計(jì): 香蕉派 BPI-3A6000 工業(yè)級(jí)迷你計(jì)算機(jī)

龍芯CPU架構(gòu)簡(jiǎn)介

龍芯CPU是龍芯中科自主研發(fā)的具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU產(chǎn)品。

龍芯CPU面向國(guó)家信息化建設(shè)的需求，面向國(guó)際信息技術(shù)前沿，以安全可控為主題，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主線，以體系建設(shè)為目標(biāo)，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，掌握計(jì)算機(jī)軟硬件的核心技術(shù)，為國(guó)家安全戰(zhàn)略需求提供自主、安全、可靠的處理器，為信息產(chǎn)業(yè)及工業(yè)信息化的創(chuàng)新發(fā)展提供高性能、低成本、低功耗的處理器。

龍芯CPU系列產(chǎn)品包括：面向行業(yè)應(yīng)用的專(zhuān)用小CPU、面向工控和終端類(lèi)應(yīng)用的中CPU、以及面向桌面與服務(wù)器類(lèi)應(yīng)用的大CPU。在國(guó)家安全、電腦及服務(wù)器、工控及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域與合作伙伴展開(kāi)廣泛的市場(chǎng)合作。

龍芯嵌入式CPU（1系列和2系列）主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信安全產(chǎn)品、指紋密碼產(chǎn)品、工控互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域，與板卡、軟件、整機(jī)廠商建立了緊密的合作關(guān)系。

國(guó)內(nèi)主要網(wǎng)安企業(yè)的國(guó)產(chǎn)防火墻、交換機(jī)、網(wǎng)閘、路由器、各類(lèi)數(shù)據(jù)通訊終端等產(chǎn)品，均使用龍芯CPU研發(fā)；在工控互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，PLC、DTU、FSU、集中器、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)票機(jī)、交通燈、門(mén)禁門(mén)鎖、工控集終端等，正在快速增長(zhǎng)。在SOC設(shè)計(jì)領(lǐng)域：行業(yè)SOC、數(shù)字電視、機(jī)頂盒、電力SOC等。

龍芯2K1000LA CPU簡(jiǎn)介

龍芯2K1000LA處理器是面向網(wǎng)絡(luò)安全、移動(dòng)智能終端、高性能邊緣計(jì)算場(chǎng)景應(yīng)用需求的雙核處理器芯片。龍芯2K1000 處理器集成兩個(gè)GS264 處理器核，芯片外圍接口包括兩路x4 PCIE2.0、一路SATA2.0、4 路USB2.0、兩路DVO、64 位DDR2/3，及其它各種小接口。該芯片可以滿(mǎn)足中低端網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域應(yīng)用需求，并為其擴(kuò)展應(yīng)用提供相應(yīng)的接口。

龍芯2K1000LA處理器，是全新的LoongArch架構(gòu)處理器，與2K1000實(shí)現(xiàn)了PIN2PIN兼容。對(duì)比2K1000，2k1000LA性能提升20%，功耗降低20%，更重要的是，LoongArch架構(gòu)徹底擺脫了MIPS架構(gòu)，是目前我國(guó)唯一具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主指令集的CPU架構(gòu)產(chǎn)品。

適用對(duì)象

需要采用完全國(guó)產(chǎn)化自主可控產(chǎn)品，特別是以龍芯嵌入式架構(gòu)形成信創(chuàng)工業(yè)產(chǎn)品

通過(guò)既往經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到以“購(gòu)買(mǎi)核心板+自研底板”的方式研發(fā)產(chǎn)品，效率低、時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格高、調(diào)試工作量大

面臨不同應(yīng)用需求，在不斷研發(fā)新品的過(guò)程中，不斷重復(fù)調(diào)試/適配各種驅(qū)動(dòng)、中間件、數(shù)據(jù)接口時(shí)

為滿(mǎn)足不同需求，需要不斷重構(gòu)軟件模塊，但因缺少軟件開(kāi)發(fā)工具，無(wú)法保證軟件成熟度與軟件質(zhì)量

當(dāng)出現(xiàn)以“核心板+底板“的方式，在應(yīng)用中面臨擴(kuò)展性、可靠性、穩(wěn)定性、抗干擾性不足的困擾

為盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品上市，不愿從頭設(shè)計(jì)，而計(jì)劃采用成熟的硬件+工具軟件+應(yīng)用功能整合的方案

為推出創(chuàng)新性的產(chǎn)品，需要整合不同的軟件功能，或自研、或開(kāi)源都無(wú)法滿(mǎn)足要求時(shí)

獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

單板工控機(jī)，融合大量應(yīng)用場(chǎng)景的需求，完整輸出CPU的IO資源，無(wú)需重復(fù)設(shè)計(jì)IO功能擴(kuò)展，研發(fā)更高效

單板工控機(jī)，工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，品質(zhì)更有保證，抗電磁干擾性能更強(qiáng)、繼承性更好，生命周期運(yùn)行更穩(wěn)定

單板工控機(jī)，通過(guò)PCIe、內(nèi)部高速總線等方式，與更多擴(kuò)展功能板卡互聯(lián)

工控開(kāi)發(fā)組件（可選），提供基于硬件/驅(qū)動(dòng)上的IO通信與控制、協(xié)議解析與轉(zhuǎn)發(fā)、擴(kuò)展數(shù)據(jù)接口功能

工控應(yīng)用產(chǎn)品包（可選），通過(guò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具，快速構(gòu)建各種工控應(yīng)用產(chǎn)品，確保可靠性和多樣性

支持ARM架構(gòu)/全國(guó)產(chǎn)化自主可控（龍芯LoongArch）架構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境

龍芯（LoongArch）、飛騰/全志/瑞星微（ARM）等硬件架構(gòu)下，實(shí)現(xiàn)了軟件中間件+應(yīng)用功能模塊全兼容

能夠滿(mǎn)足板卡元器件100%國(guó)產(chǎn)化的需求

能夠滿(mǎn)足軟件中間件/應(yīng)用功能模塊國(guó)產(chǎn)化率（自研率）99%以上要求

硬件

BPI-5202 PCBA 硬件設(shè)計(jì)

PCBA 硬件接口

PCBA 硬件規(guī)格

處理器及OS	龍芯2K1000LAi 雙核1.0GHz,Loongnix、LoongOS、LxAMP、麒麟V10
內(nèi)存	4G DDR3，可配大容量SSD硬盤(pán)
基本通信功能	以太網(wǎng)口：2 x 1000M自適應(yīng)，獨(dú)立MAC,?2 x RSRS485+1 x RS232+ 2 x CAN 2.0，帶隔離,?4G全網(wǎng)通
擴(kuò)展功能模塊	5個(gè)擴(kuò)展槽位，以下模塊任意組合,?7 x RS485：帶隔離（最多支持1個(gè)板卡擴(kuò)展）;?16 x DI：無(wú)源輸入型，模塊提供24V隔離電源;?16 x DO：光耦繼電器輸出型，最大負(fù)載60V/500MA;?8 x DI + 8 DO：繼電器輸出型，NC、COM、NO節(jié)點(diǎn);?8 x AI + 4 xAO：0-5V/4- 20mA;?其它定制模塊
HMI接口	HDMI
USB	USB支持鍵盤(pán)、鼠標(biāo)；或電阻/電容顯示屏接口
電源	DC24V電源輸入,?24V隔離輸出，IO板使用，500mA

硬件擴(kuò)展

為滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的電氣量接入需求，BPI-5202設(shè)計(jì)了5個(gè)可擴(kuò)展IO槽位，每個(gè)IO槽位可根據(jù)需要配置為16xDI、16xDO、8xDI+8xDO、8xAI+4AO中的任意一種IO板卡，配合提供靈活多變的配置組合方式，并可以根據(jù)用戶(hù)和項(xiàng)目的需求，定制各種功能板卡.

BPI-5202擴(kuò)展口采用2.54mm 間距，2x10P 排針座，用來(lái)擴(kuò)展IO接口。

BPI-5202支持模塊化設(shè)計(jì)，提供豐富的擴(kuò)展接口，可以采用基本單元 + 5個(gè)擴(kuò)展單元，支持按需配置。擴(kuò)展IO單元模塊包括：

7 x RS485模塊，帶隔離

16 x DI模塊（開(kāi)關(guān)輸入模塊），無(wú)源輸入（最多支持5個(gè)模塊混插）

16 x DO模塊(開(kāi)關(guān)輸出模塊)，繼電器輸出（最多支持5個(gè)模塊混插）

8 x DI+8 x DO O模塊(開(kāi)關(guān)輸入/輸出模塊)，繼電器輸出（最多支持5個(gè)模塊混插）

8 x AI + 4 x AO 模塊（模擬量輸入輸出模塊），支持0-5V、0-20mA輸入

可根據(jù)需求定制Lora、ZigBee、433M無(wú)線傳輸模塊、電力線載波模塊、以及其它功能模塊

支持第三方自行定制功能板卡，并與BPI-5202實(shí)現(xiàn)通信

所有電路板都通過(guò)內(nèi)部總線(485或SPI)連接在盒子里

Banana Pi BPI-5202 全功能擴(kuò)展網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

基于BPI-5202 的產(chǎn)品介紹

BPI-5202S，是基于龍芯2K1000LA CPU研發(fā)的工業(yè)級(jí)、具有可信計(jì)算功能的高性能嵌入式單板工控機(jī)，主板板卡具有強(qiáng)大的計(jì)算性能，內(nèi)存/存儲(chǔ)可擴(kuò)，IO接口豐富；采用CPU+IO底板的整體設(shè)計(jì)，抗干擾性更強(qiáng)，品質(zhì)更穩(wěn)定，生命周期更長(zhǎng)，能滿(mǎn)足各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的應(yīng)用要求。

BPI-5202S提供了內(nèi)置的基于PCIe和高速RS485的總線接口，便于連接更多的IO功能板，滿(mǎn)足更加多樣化的、更加專(zhuān)業(yè)化的應(yīng)用需求。

BPI-5202S已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了所有元器件的100%國(guó)產(chǎn)化。

在強(qiáng)大的硬件架構(gòu)之上，吉斯凱達(dá)公司集成具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的眾多軟件功能（可選），通過(guò)吉斯凱達(dá)公司提供的開(kāi)發(fā)組件和應(yīng)用產(chǎn)品功能包的選擇，實(shí)現(xiàn)（且不限于）如下功能：

協(xié)議轉(zhuǎn)換功能300+工業(yè)通用/行業(yè)專(zhuān)用協(xié)議庫(kù)

音視頻處理：音視頻接入傳輸/控制/錄像/聯(lián)動(dòng)功能

邊緣計(jì)算：邊緣計(jì)算編程功能

網(wǎng)絡(luò)安全：工業(yè)防火墻功能

PLC：支持IEC61131編程

300+工業(yè)通用/行業(yè)專(zhuān)用協(xié)議庫(kù)

視頻接入傳輸/控制/錄像/聯(lián)動(dòng)功能

電氣IO量采集控制功能（AI/AO/DI/DO）

工業(yè)控制器：支持各種算法的靈活定義和數(shù)據(jù)的共享

C/S架構(gòu)SCADA系統(tǒng)

B/S架構(gòu)SCADA系統(tǒng)

BPI-5202為導(dǎo)軌式安裝方式，外觀如下圖所示。

硬件型態(tài)

為滿(mǎn)足工業(yè)產(chǎn)品不同的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與需求，BPI-5202提供了多種硬件形態(tài)的產(chǎn)品，均為可以立即使用的，工業(yè)級(jí)工業(yè)控制/IOT產(chǎn)品。

單板、單板整機(jī)

BPI-5202，有多種產(chǎn)品形態(tài)：

單板方式：?jiǎn)为?dú)的板卡

原廠定制機(jī)殼方式：采用社區(qū)專(zhuān)門(mén)定制的機(jī)殼

開(kāi)發(fā)者定制機(jī)殼方式：采用開(kāi)發(fā)者自己定制的機(jī)殼、機(jī)箱

多板整機(jī)的各種組合模式

為滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)不同的應(yīng)用需求，BPI-5202 能夠以主控板為基礎(chǔ)，擴(kuò)展各種IO板卡，組合成各種的多板整機(jī)形態(tài)（需在交付時(shí)指明），包括但不限于以下形態(tài)：

BPI-5202：1-2聯(lián)典型應(yīng)用模式

BPI-5202：3聯(lián)典型應(yīng)用模式

BPI-5202：7聯(lián)典型應(yīng)用模式

BPI-5202系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

為適應(yīng)不同層次的開(kāi)發(fā)能力與開(kāi)發(fā)需求，全系統(tǒng)由硬件核心到軟件外延，分為三個(gè)相對(duì)獨(dú)立、但能緊密耦合的三個(gè)功能層：?jiǎn)伟骞た貦C(jī)、開(kāi)發(fā)組件、應(yīng)用產(chǎn)品包。

1．核心層：?jiǎn)伟骞た貦C(jī)

在嵌入式工業(yè)級(jí)CPU上開(kāi)發(fā)的高性能單板工控機(jī)，具有滿(mǎn)足各類(lèi)工控/物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的資源、算力、IO接口，并具有承載高性能工控組件和工控應(yīng)用運(yùn)行的能力。

通過(guò)多種高速數(shù)據(jù)總線接口，能夠擴(kuò)展更多的功能板卡，滿(mǎn)足各種應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際需求。

2．組件層：工控開(kāi)發(fā)組件iDevToolkit

iDevToolkit工控開(kāi)發(fā)組件，由協(xié)議解析器框架、C/S架構(gòu)服務(wù)框架、B/S架構(gòu)服務(wù)框架、MQTT服務(wù)器框架、視頻服務(wù)框架、及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)API、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)API、時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)API等組件構(gòu)成。

開(kāi)發(fā)者利用iDevToolkit工控開(kāi)發(fā)組件，以多種編程語(yǔ)言，通過(guò)各類(lèi)數(shù)據(jù)接口和服務(wù)接口，存取、處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自己的業(yè)務(wù)流程，從而在5202的彈性硬件平臺(tái)上，自行實(shí)現(xiàn)各類(lèi)工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品。

3．應(yīng)用層：工控應(yīng)用產(chǎn)品包iCtrlPkg

iDevPkg工控應(yīng)用產(chǎn)品包，是基于iDevToolkit開(kāi)發(fā)出的一系列成熟的、功能強(qiáng)大的、可以靈活定制和裁剪的、具有大量案例的工業(yè)控制/IOT產(chǎn)品；依照同樣的技術(shù)路徑，不同的開(kāi)發(fā)者，借助iDevToolkit，也能開(kāi)發(fā)出更多樣、更優(yōu)秀、更強(qiáng)大的工業(yè)控制/IOT產(chǎn)品。

BPI-5202產(chǎn)品典型應(yīng)用場(chǎng)景

適用于國(guó)產(chǎn)化自主可控需求中涉及多通道/多協(xié)議接入、數(shù)據(jù)處理與整合、監(jiān)控、SCADA和輕量級(jí)PLC的應(yīng)用場(chǎng)景：

變電站/配電間自動(dòng)化系統(tǒng)中各類(lèi)（串口/網(wǎng)口/IO電氣量）數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)控裝置、保護(hù)設(shè)備的接入、協(xié)議解析、報(bào)警處理、轉(zhuǎn)換、整合傳輸與控制

機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控、泵房監(jiān)控系統(tǒng)中各類(lèi)（串口/網(wǎng)口/IO電氣量）自動(dòng)化控制設(shè)備、PLC、變頻器設(shè)備的接入、協(xié)議解析、報(bào)警處理、轉(zhuǎn)換、整合傳輸與控制

智慧城市、智慧園區(qū)、智慧校園系統(tǒng)中各類(lèi)（串口/網(wǎng)口/電氣量IO）物聯(lián)網(wǎng)傳感器設(shè)備、控制設(shè)備的接入、協(xié)議解析、報(bào)警處理、轉(zhuǎn)換、整合傳輸與控制

智能配電房、機(jī)房動(dòng)力環(huán)境、泵站、智慧園區(qū)、智慧校園、智能制造等現(xiàn)場(chǎng)的視頻前段設(shè)備接入 配合后臺(tái)API和平臺(tái)，為應(yīng)用開(kāi)發(fā)商和用戶(hù)提供不依賴(lài)視頻廠家SDK和后臺(tái)系統(tǒng)的低成本、易開(kāi)發(fā)的獨(dú)立安全的視頻監(jiān)控整合方案

BPI-5202主要特點(diǎn)

1,工業(yè)成品與應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái), BPI-5202嵌入式通用工業(yè)控制器，有三個(gè)不同的角色：

作為工業(yè)成品：以其所具有的功能（輕量級(jí)PLC、協(xié)議網(wǎng)關(guān)、視頻網(wǎng)關(guān)、綜合網(wǎng)關(guān)、嵌入式SCADA系統(tǒng)等各種角色），直接應(yīng)用于工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)

作為二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)平臺(tái)，為應(yīng)用開(kāi)發(fā)者提供各類(lèi)開(kāi)發(fā)工具和協(xié)議解析數(shù)據(jù)庫(kù)接口，大大縮短各類(lèi)行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周、降低開(kāi)發(fā)難度 作為單純的國(guó)產(chǎn)化自主可控的嵌入式通用控制器軟硬件平臺(tái)，為應(yīng)用開(kāi)發(fā)者提供較強(qiáng)算力的邊緣計(jì)算支持

2,工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn):

工業(yè)級(jí)低功耗設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行

支持-40℃~+85℃寬溫運(yùn)行（高溫環(huán)境下需選配合適的散熱片/風(fēng)扇）

執(zhí)行GB/T17626、GB/T15153、IEC61850-3、EN61000-6-5標(biāo)準(zhǔn)，EMC III級(jí)

支持雙機(jī)冗余

3,可擴(kuò)展功能

支持定制外殼的板卡擴(kuò)展，包括電氣IO模塊（AI / AO /DI /DO模塊）、擴(kuò)展串口模塊、擴(kuò)展以太網(wǎng)交換模塊、HPLC通信模塊、CAN通信模塊、Zigbee通信模塊、Lora通信模塊，以及其他行業(yè)應(yīng)用的定制模塊，采用內(nèi)部高速總線與6202主板通信

4,數(shù)據(jù)+視頻現(xiàn)場(chǎng)整合

多年積累的300+國(guó)際/國(guó)家/行業(yè)/企業(yè)協(xié)議庫(kù)，即插即連，提高接入效率，解析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確

視頻RTSP/RTMP，Onvif/GB28181功能，流媒體服務(wù)器功能，H.264/H.265播放功能，數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)短視頻聯(lián)動(dòng)報(bào)警錄像功能，攝像頭 AI分析事件捕獲/上傳功能（近期發(fā)布），數(shù)據(jù)OSD打碼功能（近期發(fā)布）

解決長(zhǎng)期以來(lái)視頻監(jiān)控獨(dú)立于數(shù)據(jù)監(jiān)控、需要視頻廠家前端+后端綁定方案痼疾和痛點(diǎn)

5,輕量級(jí)PLC功能

通過(guò)IEC61131-3編程語(yǔ)言，可針對(duì)網(wǎng)關(guān)內(nèi)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行PLC方式編程，通過(guò)電氣IO模塊，實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)PLC功能

6,多種南向/北向通信方式

支持2個(gè)獨(dú)立MAC千兆自適應(yīng)網(wǎng)口

支持2個(gè)RS485和1個(gè)RS232串口；通過(guò)機(jī)箱擴(kuò)展和擴(kuò)展板，可以多支持7個(gè)RS485

支持2路CAN接口；

支持?jǐn)U展WIFI、4G/5G通信

7,HMI及上位機(jī)功能集成

通過(guò)HDMI/USB接口連接觸摸屏/大屏-鍵盤(pán)-鼠標(biāo)，應(yīng)用程序可實(shí)現(xiàn)友好的HMI交互

配合內(nèi)置的全功能SCADA系統(tǒng)（C/S架構(gòu)和B/S架構(gòu)），取代現(xiàn)場(chǎng)X86+Windows架構(gòu)的上位機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，適合無(wú)人值守環(huán)境，具有極高的性?xún)r(jià)比

8,多核架構(gòu)、資源豐富、算力充裕

龍芯高性能處理器2K1000LA，主頻1.0GHz，4G DDR3

1 x M.2 SATA硬盤(pán)接口，可接入SSD硬盤(pán)

1 x mini PCIE接口，可接入4G模塊、Wifi模塊或AI算力卡；

內(nèi)置軟件狗加密芯片

可信平臺(tái)模塊，保障設(shè)備與通信安全

9,多種二次開(kāi)發(fā)接口

C、表達(dá)式、梯形圖、Java、Python、SqLite編程接口

Docker功能

內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

外部連接方式

BPI-5202技術(shù)說(shuō)明

為滿(mǎn)足各關(guān)鍵行業(yè)項(xiàng)目對(duì)國(guó)產(chǎn)化自主可控產(chǎn)品的需要，而特別設(shè)計(jì)的BPI-5202，基本配置中有2個(gè)獨(dú)立MAC以太網(wǎng)端口、2個(gè)RS485端口+1個(gè)RS232端口+2個(gè)CAN2.0端口，配置靈活，廣泛適用于軍工、電力、石油、廠礦、及物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的自動(dòng)化監(jiān)控場(chǎng)合

為滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的電氣量接入需求，BPI-5202設(shè)計(jì)了5個(gè)可擴(kuò)展IO槽位，每個(gè)IO槽位可根據(jù)需要配置為16xDI、16xDO、8xDI+8xDO、8xAI+4AO中的任意一種IO板卡，配合提供靈活多變的配置組合方式，并可以根據(jù)用戶(hù)和項(xiàng)目的需求，定制各種功能板卡

BPI-5202內(nèi)置300+規(guī)約解釋庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可連接國(guó)內(nèi)外各種保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、IEDs等設(shè)備，并支持IEC61850。可根據(jù)用戶(hù)要求定制特殊規(guī)約；提供開(kāi)放的API，方便用戶(hù)自行開(kāi)發(fā)規(guī)約軟件，規(guī)約軟件可獨(dú)立下載

BPI-5202支持近百臺(tái)設(shè)備的接入，數(shù)據(jù)協(xié)議解析、轉(zhuǎn)換與統(tǒng)一傳輸

BPI-5202具有強(qiáng)大的視頻處理能力，包括RTSP/RTMP視頻推拉流、Onvif/GB28181協(xié)議棧等視頻監(jiān)控傳輸功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)多廠家視頻前端設(shè)備（IPC、NVR）的兼容接入，配置大容量硬盤(pán)后可取代NVR，實(shí)現(xiàn)視頻錄像及回放功能。獨(dú)有的基于數(shù)據(jù)+視頻的聯(lián)動(dòng)功能，提供了業(yè)界唯一的數(shù)據(jù)+視頻完美融合的解決方案

BPI-5202通過(guò)HDMI顯示接口和USB鍵盤(pán)鼠標(biāo)（或觸摸屏），支持2048點(diǎn)以下完整的SCADA系統(tǒng)功能

BPI-5202支持三種配置方式：

內(nèi)置WEB管理，通過(guò)瀏覽器查詢(xún)／配置設(shè)備的工作參數(shù)

專(zhuān)用的配置軟件配置設(shè)備參數(shù)

云端遠(yuǎn)程管理，通過(guò)云端對(duì)參數(shù)進(jìn)行配置和診斷，實(shí)現(xiàn)固件和應(yīng)用程序的升級(jí)

BPI-5202使用了先進(jìn)的數(shù)字隔離技術(shù)、RS485自動(dòng)方向控制、RS485零延時(shí)傳送技術(shù)，在設(shè)計(jì)上充分考慮了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的特殊性，遵循EMI/EMC設(shè)計(jì)規(guī)范，適應(yīng)各種嚴(yán)酷的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)，保障通信以及各種IO信號(hào)量的可靠

1)BPI-5202系列嵌入式邊緣計(jì)算工控機(jī)采用DC24V供電。

BPI-5202產(chǎn)品主要功能

1)內(nèi)置300+通訊規(guī)約庫(kù)（詳見(jiàn)協(xié)議列表清單），包括：MQTT及其它物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、BACNET、OPC UA、IEC 60870-5-101/103/104、CDT、SPABUS、標(biāo)準(zhǔn)MODBUS及數(shù)十個(gè)變種，即插即通；可根據(jù)需求快速定制特殊協(xié)議，可提供二次開(kāi)發(fā)環(huán)境

2)支持西門(mén)子/AB/施耐德/三菱等各類(lèi)PLC連接

3)支持IEC61850 Server/Client功能，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)規(guī)約與61850的雙向轉(zhuǎn)換

4)視頻流獲取、傳輸、分發(fā)，云臺(tái)控制、本地流媒體服務(wù)器功能

)加密傳輸、斷點(diǎn)續(xù)傳

6)內(nèi)置RTC，提供高精度時(shí)間參考

7)模塊化設(shè)計(jì)，基本單元 + 5個(gè)擴(kuò)展單元，支持按需配置。擴(kuò)展IO單元模塊包括：

7 x RS485模塊，帶隔離

16 x DI模塊（開(kāi)關(guān)輸入模塊），無(wú)源輸入（最多支持5個(gè)模塊混插）

16 x DO模塊(開(kāi)關(guān)輸出模塊)，繼電器輸出（最多支持5個(gè)模塊混插）

8 x DI+8 x DO O模塊(開(kāi)關(guān)輸入/輸出模塊)，繼電器輸出（最多支持5個(gè)模塊混插）

8 x AI + 4 x AO 模塊（模擬量輸入輸出模塊），支持0-5V、0-20mA輸入

可根據(jù)需求定制Lora、ZigBee、433M無(wú)線傳輸模塊、電力線載波模塊、以及其它功能模塊

支持第三方自行定制功能板卡，并與CS5202LS-IC實(shí)現(xiàn)通信

8)HDMI/USB接口，配合嵌入式SCADA系統(tǒng)的UI操作

9)本地設(shè)備配置管理，云端設(shè)備配置管理

10)Telnet、SNMP服務(wù)

11)電磁兼容性設(shè)計(jì)，符合國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的抗干擾能力

12)可進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提供完整的協(xié)議開(kāi)發(fā)包，可定制各種協(xié)議

13)全功能SCADA功能

14)導(dǎo)軌式安裝方式，造型美觀，組屏方便

BPI-5202 主要技術(shù)規(guī)格

項(xiàng)目	說(shuō)明
處理器及OS	龍芯2K1000LAi 雙核1.0GHz,Loongnix、LoongOS、LxAMP、麒麟V10
內(nèi)存	4G DDR3，可配大容量SSD硬盤(pán)
基本通信功能 ?	以太網(wǎng)口：2 x 1000M自適應(yīng)，獨(dú)立MAC;?2 x RSRS485+1 x RS232+ 2 x CAN 2.0，帶隔離;?4G全網(wǎng)通
擴(kuò)展功能模塊	可選
USB	USB支持鍵盤(pán)、鼠標(biāo)；或電阻/電容顯示屏接口
數(shù)據(jù)處理能力	設(shè)備接入能力：?64臺(tái)（根據(jù)帶寬和采樣周期可調(diào)）;模擬量<8192;數(shù)字量<8192;控制量<8192;表達(dá)式計(jì)算定義、報(bào)警處理
視頻處理能力	視頻RTSP/RTMP、Onvif、GB28181;視頻錄像、回放;數(shù)據(jù)觸發(fā)片段視頻錄像、上傳;AI攝像頭圖像AI分析事件捕獲、數(shù)據(jù)OSD打碼;本地流媒體服務(wù);H.264/H.265播放
HMI接口	HDMI
SCADA功能	全功能SCADA系統(tǒng)，處理點(diǎn)數(shù)：2048點(diǎn)
開(kāi)發(fā)環(huán)境	C/表達(dá)式/梯形圖/Java/Python等邊緣計(jì)算二次開(kāi)發(fā)環(huán)境
加密芯片	無(wú)
電源 ?	DC24V電源輸入,?24V隔離輸出，IO板使用，500mA

環(huán)境規(guī)格

項(xiàng)目	說(shuō)明
工作溫度	-40~+60℃
存儲(chǔ)溫度	-40~+75℃
工作濕度（RH）	5%~95%無(wú)冷凝
存儲(chǔ)濕度（RH）	5%~95%無(wú)冷凝
海拔高度	<5000m
防雷	內(nèi)置防雷元件，支持戶(hù)外使用，符合高等級(jí)EMC標(biāo)準(zhǔn)
防護(hù)等級(jí)	IP40
散熱方式	無(wú)風(fēng)扇自然散熱
電磁兼容	EMC III級(jí)，GB/T17626、GB/T15153、IEC61850-3、EN61000-6-5
安規(guī)	GB/T7621-2008
認(rèn)證	CE認(rèn)證

物理規(guī)格

尺寸（寬x深x高）	36mm x105mm x 145mm，導(dǎo)軌式安裝,定制擴(kuò)展的寬度為30mm x n+6（n≥2，為定制擴(kuò)展時(shí)的寬度）
重量	0.5kg
功耗	典型功耗：5W ,最大功耗：10W

嵌入式工控機(jī)

嵌入式工控機(jī)的定義與應(yīng)用場(chǎng)景

工控機(jī)（Industrial Personal Computer，簡(jiǎn)稱(chēng)IPC），是上世紀(jì)90年代開(kāi)始出現(xiàn)的、廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視與控制的加固、增強(qiáng)型微型計(jì)算機(jī)，工控機(jī)常常會(huì)在環(huán)境比較惡劣的環(huán)境下運(yùn)行，對(duì)數(shù)據(jù)的安全性要求也更高，所以工控機(jī)通常會(huì)進(jìn)行加固、防塵、防潮、防腐蝕、防輻射等特別設(shè)計(jì) 截止到目前，X86+Windows（Wintel）架構(gòu)，依然是工控機(jī)的主流方案，可被定義為傳統(tǒng)工控機(jī)。一般而言

在傳統(tǒng)工控機(jī)在工控領(lǐng)域的自動(dòng)化和信息化方面發(fā)揮重要作用的同時(shí)，其先天弱勢(shì)也一直困擾著廠家、集成商和用戶(hù)。大家都在尋找更好的方案

近十年來(lái)，嵌入式系統(tǒng)發(fā)展迅速，以其具有的低功耗、低成本及不斷提升的高性能等特點(diǎn)，已經(jīng)成為移動(dòng)設(shè)備（手機(jī)、PAD）的唯一方案；也成為包括工業(yè)控制在內(nèi)的各行業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理的理想選擇ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)，具有的靈活高效的軟硬件方案定制特點(diǎn)，目前已經(jīng)形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈，能夠?yàn)橛脩?hù)提供滿(mǎn)足其現(xiàn)實(shí)需求、并有一定超前擴(kuò)展余度的產(chǎn)品，且價(jià)格更有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品；當(dāng)用戶(hù)需求逐漸超出目前產(chǎn)品的能力時(shí)，又能夠通過(guò)快速的方案設(shè)計(jì)與迭代，不斷提供滿(mǎn)足用戶(hù)要求的新產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)“需求——技術(shù)——方案——產(chǎn)品——市場(chǎng)——用戶(hù)——需求“不斷上升的良性循環(huán)

相對(duì)于傳統(tǒng)工控機(jī)，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的基于嵌入式計(jì)算機(jī)架構(gòu)的系統(tǒng)，被稱(chēng)為嵌入式工控機(jī)

傳統(tǒng)工控機(jī)與嵌入式工控機(jī)的主要特點(diǎn)對(duì)比如下：

序號(hào)	關(guān)鍵要素	傳統(tǒng)工控機(jī)（Windows+X86）	嵌入式工控機(jī)（Linux+LoongArch/ARM）
1	性能	商用級(jí)賽揚(yáng)或商業(yè)/工業(yè)級(jí)酷睿i3~I5	工業(yè)級(jí)，性能高于賽揚(yáng)，弱于I3
2	安全性	漏洞多，易受病毒和黑客攻擊	系統(tǒng)穩(wěn)定、較少升級(jí)，安全性高
3	實(shí)時(shí)性	實(shí)時(shí)響應(yīng)能力較差	實(shí)時(shí)響應(yīng)能力能夠滿(mǎn)足要求
4	可靠性	高功耗必須強(qiáng)散熱，可靠性低	低功耗無(wú)需考慮散熱，可靠性高
5	擴(kuò)展性	在主板上擴(kuò)展各類(lèi)接口復(fù)雜	在核心板/開(kāi)發(fā)板上擴(kuò)展各類(lèi)接口較為方便
6	工業(yè)級(jí)	實(shí)現(xiàn)真正工業(yè)級(jí)產(chǎn)品較為困難	實(shí)現(xiàn)真正工業(yè)級(jí)產(chǎn)品較為容易
7	定制化	定制化效率低、成本高	面向應(yīng)用快速高效訂制與迭代
8	性能	對(duì)工業(yè)應(yīng)用而言性能不足或過(guò)剩	針對(duì)應(yīng)用，具有最佳性能方案
9	總體價(jià)格	較高	針對(duì)應(yīng)用，具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)
10	運(yùn)維成本	功耗高、運(yùn)維成本高	低功耗低成本，綠色環(huán)保
11	生命周期	換代頻繁，庫(kù)存難以保證	CPU生命周期較長(zhǎng)，可保證庫(kù)存

嵌入式工控機(jī)已經(jīng)成為傳統(tǒng)工控機(jī)的強(qiáng)力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。在未來(lái)，前者形成對(duì)后者的壓倒性?xún)?yōu)勢(shì)，毫無(wú)懸念

嵌入式工控機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，既是一場(chǎng)眾多的計(jì)算機(jī)軟硬件廠家（也包括通訊方案和產(chǎn)品廠家，其本質(zhì)也是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，甚至是嵌入式系統(tǒng)的軟硬件廠家）嘗試進(jìn)入利潤(rùn)相對(duì)較高的行業(yè)監(jiān)控市場(chǎng)的前赴后繼的嘗試；也是一場(chǎng)開(kāi)啟“民覺(jué)民智”，普及專(zhuān)業(yè)知識(shí)的啟蒙運(yùn)動(dòng)。這個(gè)已經(jīng)持續(xù)了十?dāng)?shù)年的大風(fēng)暴，使普羅大眾對(duì)監(jiān)視和控制的應(yīng)用需求和想象，擴(kuò)展到了各行各業(yè)的每個(gè)角落

“云—管—邊—端”的概念，是以互聯(lián)網(wǎng)思維和術(shù)語(yǔ)，對(duì)監(jiān)視控制原理做了經(jīng)典的總結(jié)與歸納；但從技術(shù)發(fā)展歷史看，它遠(yuǎn)非全新概念和新技術(shù)，實(shí)際上是數(shù)十年來(lái)各行業(yè)監(jiān)控應(yīng)用所采用的主流模式和架構(gòu)

云：實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心系統(tǒng)及更多高級(jí)應(yīng)用軟件和算法的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這里的“云”，既包括互聯(lián)網(wǎng)上的“公有云”，也包括企業(yè)局域網(wǎng)上的“私有云”。構(gòu)建“云”的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，目前主要為高端X86+Windows/Linux服務(wù)器，及其集群

管：為設(shè)備兩側(cè)提供各種效率、可靠、便捷、高性?xún)r(jià)比的有線/無(wú)線通道。不僅在“云”和”邊“之間有“管”的存在，例如廣域以太網(wǎng)網(wǎng)、4G/5G等；在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的“邊”和“端”之間，也有適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的有線/無(wú)線的“管”的存在，比如局域以太網(wǎng)、串口、高速電力線載波（HPLC）、LoRa、ZigBee、WIFI等

邊：用于完成現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。邊”的主要角色，早期由傳統(tǒng)工控機(jī)、或者在要求不那么嚴(yán)格時(shí)，用一般的臺(tái)式機(jī)及服務(wù)器來(lái)承擔(dān)；目前開(kāi)始出現(xiàn)以中高端ARM架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建嵌入式工控機(jī)的趨勢(shì)

端：用于實(shí)現(xiàn)對(duì)行業(yè)應(yīng)用中對(duì)主設(shè)備（一次設(shè)備）進(jìn)行監(jiān)視和控制的裝置（二次設(shè)備）、以及物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中對(duì)各類(lèi)主設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備（二次設(shè)備）。“端”的主要角色，早期由低端的嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；目前以逐漸過(guò)渡到以中低端嵌入式系統(tǒng)（主頻1GMHz以下）為主流方案

從以上的分析不難看出，工控機(jī)的應(yīng)用，主要定位在“邊”的層面。作為“邊”的具體應(yīng)用，嵌入式工控機(jī)主要承載以下兩種類(lèi)型的功能：

自動(dòng)運(yùn)行類(lèi)，如網(wǎng)關(guān)、NVR、路由器、防火墻等，通過(guò)特別設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)中低檔嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。部分具有簡(jiǎn)單的基于字符/位圖的展示和特殊按鍵的參數(shù)配置和狀態(tài)顯示功能

交互運(yùn)行類(lèi)，完成監(jiān)控和系統(tǒng)（含HMI人機(jī)交互界面）等功能，通過(guò)特別設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)中高檔嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具有矢量化圖形系統(tǒng)的交互能力

從以上的分析不難看出，工控機(jī)的應(yīng)用，主要定位在“邊”的層面。作為“邊”的具體應(yīng)用，嵌入式工控機(jī)主要承載以下兩種類(lèi)型的功能：

自動(dòng)運(yùn)行類(lèi)，如網(wǎng)關(guān)、NVR、路由器、防火墻等，通過(guò)特別設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)中低檔嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。部分具有簡(jiǎn)單的基于字符/位圖的展示和特殊按鍵的參數(shù)配置和狀態(tài)顯示功能

交互運(yùn)行類(lèi)，完成監(jiān)控和系統(tǒng)（含HMI人機(jī)交互界面）等功能，通過(guò)特別設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)中高檔嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具有矢量化圖形系統(tǒng)的交互能力

嵌入式系統(tǒng)的CPU種類(lèi)很多:

ARM系列，國(guó)外的有：恩智浦（NXP）、高通（QUALCOMM）、德州儀器（TI）、三星（SAMSUNG）；國(guó)內(nèi)的有：飛騰、全志、瑞星微、海思等

龍芯（LoongArch）系列，龍芯家族中的2系列，主要面向“邊“及高級(jí)“端”的應(yīng)用；1系列，主要面向中低級(jí)“端”的應(yīng)用。

BPI-5202 軟件說(shuō)明

軟件層次說(shuō)明

在BPI-5202的硬件平臺(tái)上，開(kāi)源社區(qū)與吉斯凱達(dá)以授權(quán)方式（可選）提供部署了面向工業(yè)應(yīng)用的應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)套件，功能全面、結(jié)構(gòu)合理、擴(kuò)展性強(qiáng)、精簡(jiǎn)高效，開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，開(kāi)發(fā)功能各異的最終產(chǎn)品。

硬件板卡資源層

在140mm x 100mm（8層板）單板上，集成了LoongArch 2K1000LA CPU、DDR及各種IO接口電路，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)級(jí)的所有IO驅(qū)動(dòng)。

軟件基本資源層

通過(guò)與IO驅(qū)動(dòng)（包括串口RS232/RS485、網(wǎng)口、CAN、4G/5G、WIFI、PCIe等）的交互，實(shí)現(xiàn)協(xié)議解析（300+協(xié)議庫(kù)）、MQTT服務(wù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)（歷史數(shù)據(jù)庫(kù)）、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（歷史數(shù)據(jù)庫(kù)）、音視頻推拉流/Onvif/GB28181等功能。

應(yīng)用功能擴(kuò)展層

通過(guò)與協(xié)議解析器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)處理應(yīng)用功能的擴(kuò)展。

應(yīng)用服務(wù)層

可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的輕量級(jí)C+HTTP應(yīng)用服務(wù)器，無(wú)需龐大繁雜不穩(wěn)定的中間件，實(shí)現(xiàn)高效的應(yīng)用服務(wù)。

這個(gè)服務(wù)機(jī)制既可以直接與應(yīng)用展示層的C/S架構(gòu)的HMI/SCADA交互；又可以通過(guò)發(fā)布層的Nginx服務(wù)器，為設(shè)備配置、B/S HMI交互、外部接口調(diào)用，提供服務(wù)。

流媒體服務(wù)器，直接與軟件基本資源層的推拉流/云臺(tái)控制組件交互，并通過(guò)發(fā)布層的Nginx服務(wù)器，為B/S HMI交互、外部接口調(diào)用，提供服務(wù)。

應(yīng)用發(fā)布層

Nginx服務(wù)器，通過(guò)反向代理機(jī)制，為應(yīng)用展示層和外部接口，提供各類(lèi)服務(wù)。

應(yīng)用展示層

通過(guò)C/S與B/S的方式，提供HMI人機(jī)交互，和外部接口。

2．主要應(yīng)用功能

a.工控全功能組合：

具有PLC、網(wǎng)關(guān)、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)安全、上位機(jī)組態(tài)軟件等功能，可分可合，靈動(dòng)面對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景。

b.多協(xié)議支持：

支持多達(dá)300多個(gè)工業(yè)協(xié)議庫(kù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換機(jī)，覆蓋電力、水利水務(wù)、石油石化、軌道交通、PLC、CNC、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人控制、視頻監(jiān)控等行業(yè)協(xié)議的協(xié)議數(shù)據(jù)解析。

c.統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理

電氣量IO數(shù)據(jù)（AIAODIDO）、協(xié)議數(shù)據(jù)與視頻流媒體的整合和聯(lián)動(dòng)，網(wǎng)口、串口、有線無(wú)線、4G/5G統(tǒng)一處理。

d.統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型：

以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為載體的協(xié)議數(shù)據(jù)、協(xié)議模型和協(xié)議擴(kuò)展框架，為新協(xié)議開(kāi)發(fā)，提供了極大的便利。

e.支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)與時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)：

支持?jǐn)?shù)據(jù)向關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（Sqlite、MySQL）和時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)（InfluxDB）的讀寫(xiě)，全面支持多變的上層數(shù)據(jù)處理與分析需求。

f.SCADA功能：

內(nèi)置高性能、多功能的C/S+B/S架構(gòu)輕量級(jí)SCADA系統(tǒng)（嵌入式全功能組態(tài)軟件），架構(gòu)簡(jiǎn)單、高效、一體化設(shè)計(jì)。

g.HMI功能

既可通過(guò)HDMI/USB實(shí)現(xiàn)觸摸屏人機(jī)交互（C/S、B/S），也可通過(guò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)方式的人機(jī)交互（B/S）。

h.輕量級(jí)WEB服務(wù)器

無(wú)需配置TOMCAT等厚重的中間件，內(nèi)嵌輕量級(jí)HTTP/MQTT服務(wù)，簡(jiǎn)捷、高效、安全、可靠。

i.雙機(jī)冗余

支持雙網(wǎng)/雙節(jié)點(diǎn)主備冗余機(jī)制，為高性能、高可靠性需求提供保障

j.多種二次開(kāi)發(fā)套件

提供多種二次開(kāi)發(fā)工具的API和開(kāi)發(fā)環(huán)境，包含C/C++、QSA、JAVA、JS、Python下的API接口，實(shí)現(xiàn)增值應(yīng)用的多樣性與便捷性。

BPI-5202典型應(yīng)用場(chǎng)景

常規(guī)網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)，是邊緣側(cè)其它應(yīng)用設(shè)備的基礎(chǔ)。

BPI-5202具備多種通信接口、并可靈活擴(kuò)展；具有海量南北向通信協(xié)議庫(kù)；開(kāi)發(fā)者可通過(guò)開(kāi)放框架定制新協(xié)議、配置網(wǎng)關(guān)各種參數(shù)、并實(shí)現(xiàn)與云平臺(tái)的對(duì)接。

邊緣計(jì)算單元

利用BPI-5202豐富的資源和算力，可以在BPI-5202常規(guī)網(wǎng)關(guān)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算單元的功能。

針對(duì)協(xié)議解析之后存儲(chǔ)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、報(bào)警、斷點(diǎn)續(xù)傳、腳本/表達(dá)式運(yùn)算的各種深度處理；通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)接口，實(shí)現(xiàn)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)/時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)報(bào)警、查詢(xún)、歷史數(shù)據(jù)存取等高級(jí)功能。在上述基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)更多的定制化應(yīng)用開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算的能力。

通常網(wǎng)關(guān)/邊緣計(jì)算單元是沒(méi)有本地HMI交互、而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)配置和瀏覽/操作的“黑盒”產(chǎn)品；但根據(jù)5202的產(chǎn)品特點(diǎn)和差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)考慮，也可以選擇有HDMI/USB的交互方式。

其它特殊需求的通信（如Lora、ZigBee等）、數(shù)采功能，可通過(guò)定制板卡和定制機(jī)殼開(kāi)口實(shí)現(xiàn)。

邊緣側(cè)視頻AI分析裝置

近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)視頻AI分析的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。但視頻AI分析功能，也只是現(xiàn)場(chǎng)各種監(jiān)控手段的一種，無(wú)法獨(dú)立存在；另一方面，視頻分析的準(zhǔn)確率永遠(yuǎn)也無(wú)法達(dá)到100%，所以必須綜合現(xiàn)場(chǎng)其它的監(jiān)控手段，綜合判斷、協(xié)調(diào)處理。

BPI-5202本身缺少AI算力，但具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力與設(shè)備整合能力，與獨(dú)立的視頻AI分析裝置進(jìn)行整合，能夠形成全新的、更有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、更能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)需求的產(chǎn)品。

這個(gè)方案，可以選擇采用算力棒/算力卡/AI盒子整合等幾種方式。

算力棒: 通過(guò)CS5202LS外置的USB插口，實(shí)現(xiàn)與算力棒的物理連接，并實(shí)現(xiàn)與BPI-5202中相關(guān)軟件模塊的對(duì)接。這種方式，實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單。算力棒的算力一般在0.5~1TOPS之間，只能應(yīng)用于幾路或者較為常規(guī)的視頻AI分析。

算力卡：通過(guò)BPI-5202內(nèi)置的PCIe接口，實(shí)現(xiàn)與算力卡的物理連接，并實(shí)現(xiàn)與BPI-5202中相關(guān)軟件模塊的對(duì)接。這種方式，實(shí)現(xiàn)稍微復(fù)雜，需要另行定制機(jī)殼，算力卡的算力一般在2~6TOPS之間，能夠支持多路或者較為復(fù)雜的視頻AI分析。

AI盒子整合：通過(guò)BPI-5202外置的LAN接口，實(shí)現(xiàn)與AI盒子的物理連接，并實(shí)現(xiàn)與BPI-5202中相關(guān)軟件模塊的對(duì)接。這種方式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可以另外定制機(jī)殼，也可以將兩個(gè)裝置分立部署或者整合于一個(gè)更大的機(jī)箱中。AI盒子的算力彈性較大，能夠?qū)Ω嗟囊曨l通道進(jìn)行處理，或者實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的視頻AI分析功能。

風(fēng)光儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制器

利用多種通信接口，并具有海量南北向通信協(xié)議庫(kù)；通過(guò)開(kāi)放框架定制新協(xié)議，形成對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)哥子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與控制機(jī)制，高效、穩(wěn)定，擴(kuò)展便捷。對(duì)控制器中的數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)行處理、計(jì)算、報(bào)警、斷點(diǎn)續(xù)傳、腳本/表達(dá)式運(yùn)算、算法應(yīng)用植入，滿(mǎn)足智能化計(jì)算需要。

通過(guò)內(nèi)置的HMI/SCADA功能，通過(guò)HDMI/USB實(shí)現(xiàn)與觸摸屏的交互。

其它特殊需求的通信（如Lora、ZigBee等）、數(shù)采功能，可通過(guò)定制板卡和定制機(jī)殼開(kāi)口實(shí)現(xiàn)。

嵌入式工控機(jī)

有滿(mǎn)足絕大部分工業(yè)控制需求的算力，有顯示/輸入交互能力、有大容量硬盤(pán)，為開(kāi)發(fā)者提供面向工控需求的應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境。

根據(jù)用戶(hù)需求，可以擴(kuò)展更多的網(wǎng)絡(luò)、串口、電氣量（AIAODIDO）模塊。

其它特殊需求的通信（如Lora、ZigBee等）、數(shù)采功能，可通過(guò)定制板卡和定制機(jī)殼開(kāi)口實(shí)現(xiàn)。

智能配電房、機(jī)房動(dòng)力環(huán)境、泵站、智慧園區(qū)、智慧校園、智能制造等現(xiàn)場(chǎng)的邊緣“大腦”，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)采單元、測(cè)控裝置、保護(hù)設(shè)備、PLC設(shè)備、CNC設(shè)備、機(jī)器人設(shè)備的接入、協(xié)議解析、報(bào)警處理、轉(zhuǎn)換、整合傳輸與控制

嵌入式SCADA系統(tǒng)（C/S、B/S模式）

100ms級(jí)別的軟PLC

工控/物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)小型數(shù)據(jù)服務(wù)器

滿(mǎn)足“智改數(shù)轉(zhuǎn)”要求的企業(yè)車(chē)間級(jí)工業(yè)看板/OEE看板、輕量級(jí)MES前端數(shù)采和展示

基于行業(yè)應(yīng)用的第三方算法、模型的開(kāi)發(fā)與運(yùn)行平臺(tái)

視頻前端設(shè)備的接入與推送、視頻錄像與聯(lián)動(dòng)、視頻AI分析接口及分析結(jié)果的綜合聯(lián)動(dòng)

現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)安全及審計(jì)

通用工業(yè)控制器

通用控制器運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，通過(guò)iDevToolkit開(kāi)發(fā)套件，能夠?qū)崿F(xiàn)基于各種功能組件的面向工控需求的應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行，包括但不限于：

具有通信協(xié)議解析功能、電氣量IO（AIAODIDO）連接和數(shù)據(jù)處理功能、HMI功能、ms級(jí)PLC邏輯編程與控制（IEC61131）功能、C/Java/JS/Python/數(shù)據(jù)庫(kù)等多種形式的編程接口。

根據(jù)不同需求，可在基本配置和滿(mǎn)配中，定制不同的板卡-機(jī)殼。

其它特殊需求的通信（如Lora、ZigBee等）、數(shù)采功能，可通過(guò)定制板卡和定制機(jī)殼開(kāi)口實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)+視頻監(jiān)控一體化服務(wù)器

視頻監(jiān)控，是現(xiàn)場(chǎng)整體方案的重要部分。但常規(guī)的方案中，一直存在視頻監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)整合難度高、在廣域網(wǎng)環(huán)境下費(fèi)用高（包括流量費(fèi)）的短板。 iDevToolkit工控開(kāi)發(fā)組件及iCtrlPackage完美地解決了融合問(wèn)題，以更低的造價(jià)、更高的安全性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控與視頻監(jiān)控的一體化，實(shí)現(xiàn)報(bào)警的觸發(fā)、聯(lián)動(dòng)、水印、記錄、回放等功能；能通過(guò)DIDO模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控環(huán)境的聯(lián)動(dòng)感知和控制，整合視頻AI分析功能，高效實(shí)現(xiàn)多維智能監(jiān)控

其它特殊需求的通信（如Lora、ZigBee等）、數(shù)采功能，可通過(guò)定制板卡和定制機(jī)殼開(kāi)口實(shí)現(xiàn)。

輕量級(jí)PLC

面向測(cè)控點(diǎn)數(shù)在數(shù)十點(diǎn)以?xún)?nèi)、也可通過(guò)以太網(wǎng)/CAN/RS485擴(kuò)展更多測(cè)控點(diǎn)的分布式應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性指標(biāo)在0.1s級(jí)別的常規(guī)PLC所具有的IEC61131編程/運(yùn)行功能；通過(guò)靈活多變的通訊端口部署、協(xié)議解析（含第三方開(kāi)發(fā)框架）與數(shù)據(jù)共享能力，實(shí)現(xiàn)分布式的實(shí)時(shí)處理、數(shù)據(jù)共享與聯(lián)動(dòng)。

其它特殊需求的通信（如Lora、ZigBee等）、數(shù)采功能，可通過(guò)定制板卡和定制機(jī)殼開(kāi)口實(shí)現(xiàn)。

工業(yè)機(jī)器人控制器

工業(yè)機(jī)器人控制器，通常采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和Ethercat通信方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)多軸工業(yè)機(jī)器人的高精度實(shí)時(shí)控制。

BPI-5202可以部署實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的實(shí)時(shí)響應(yīng)性能，支持Ethercat主站協(xié)議，為開(kāi)發(fā)者提供工業(yè)機(jī)器人控制器的運(yùn)行平臺(tái)。

作為工業(yè)機(jī)器人控制器，5202既能夠通過(guò)Ethercat主站，與Ethercat子站模式的執(zhí)行器連接通信‘；也能夠通過(guò)附加的其它通訊端口（網(wǎng)口或串口）及IO模塊與控制中心和周邊的設(shè)備交互，扮演現(xiàn)場(chǎng)主控單元的角色。

HMI（輕量級(jí)組態(tài)軟件）

HMI是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的集信號(hào)處理、協(xié)議解析、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)圖形交互的計(jì)算機(jī)設(shè)備，BPI-5202可以部署C/S或B/S架構(gòu)的HMI軟件。

創(chuàng)新型、特殊定制的產(chǎn)品

上述功能的組合產(chǎn)品，或者開(kāi)發(fā)者根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)的需求，自己定義的產(chǎn)品。

應(yīng)用模式

1．原位替代：

任何現(xiàn)場(chǎng)、任何方案中所采用的自動(dòng)化設(shè)備，都能在iCtrlPackage中找到對(duì)應(yīng)的替代產(chǎn)品，功能更強(qiáng)大、性能更高效、運(yùn)行更安全，壽命更長(zhǎng)久。

2．整合替代：

以創(chuàng)新的思維、緊抓嵌入式系統(tǒng)性能快速提升的機(jī)遇，通過(guò)持續(xù)迭代的專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)和技術(shù)融合，使得以5202單板工控機(jī)+ iDevToolkit +iCtrlPkg構(gòu)成單一設(shè)備，替代常規(guī)方案中必須由多個(gè)常規(guī)設(shè)備才能構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的理想，成為現(xiàn)實(shí)，造價(jià)更低廉、架構(gòu)更簡(jiǎn)捷、調(diào)試更方便、運(yùn)維更高效。