編者按:本文是第三方基于英創嵌入式主板EM9283開發的一款在工業現場使用的便攜式嵌入式設備,內置的電池供電可保證設備白天不間斷工作,設備晚間充電。設備設計緊湊,使用方便,感興趣的客戶可與我們聯系。
1、系統簡介
本方案主要針對智能設備對無線(WiFi)通訊應用的基本需求,以英創的EM9283工控主板為核心,構造的一款整機原型應用方案(以下簡稱MLM9283)。MLM9283的基本功能除支持標準的WiFi(無線局域網),藍牙模塊通訊功能外,還帶有一個小型的彩色顯示界面,以及電池供電工作模式,支持移動便攜式應用。本文是對MLM9283應用方案簡單介紹,以幫助客戶連接該整機方案的應用范圍。
MLM9283的基本系統構成如下圖所示:
MLM9283控制板提供了BMS電源管理,模擬前端,WIFI模塊,LCD鍵盤模塊等4大部分。藍牙模塊作為協議轉換器前端。整體效果如下圖:
MLM9283整機指標:
核心主板 | EM9283 |
藍牙模塊 | 1路 |
WIFI模塊 | 1路 |
ES232 | 1路 |
調試端口 | 1路 |
USB-OTG | 1路 |
位置傳感器 | 1路,X,Y軸方向 |
模擬前端 | 2路 |
充電電流 | 1100mA,(1500mAMax) |
LCD模塊 | 3.5'LCD和8x8鍵盤 |
內置電池 | 18650鋰離子電池 4.2V/6600mAh 3枚/2200mAh |
內置存儲器 | 64MB |
待機時間 | 約8小時 |
外形尺寸(mm) | 61.5 x 138.5 x 113.5 |
輸入電源 | 5V + 5% / 2A |
待機功耗 | 120mA |
環境溫度 | -25 - +70℃ |
2、系統結構設計
MLM9283采用疊層式結構設計,整體安裝到一個鋁合金殼體中,如下圖:
腔體內部布局如下圖所示:
由MLM2014控制板(B),協議轉換板(C),LCD板(A),傳感器(E),電池腔體(D)組成。
其中MLM2014控制板和協議轉換板在殼體的安裝位置如下圖所示:
內部的整體結構如下,這里可以看到天線,傳感器,電池腔體的內部布局。
3、硬件設計
MLM9283由EM9283主板,功能底板模塊,充電控制模塊,電池控制模塊,傾角傳感器,解碼器模塊組成。
3.1 EM9283
EM9283是一款面向手持式設備的高性價比嵌入式主板,以FreeScale的iMX283為其硬件核心,通過預裝正版Window CE6.0實時多任務操作系統,為用戶構造了可直接使用的通用嵌入式核心平臺。用戶可使用Microsoft提供的著名軟件開發工具Visual Studio 2005(簡稱VS2005),在EM9283上直接開發應用程序。這里EM9283作為整個系統控制核心,處理包括傾角傳感器信號,充放電狀態顯示,程序界面,人機對話等眾多功能。
3.2 功能底板
功能底板提供由FPGA控制下的IO管理,控制邏輯,數字信號處理等功能,同時CPU需要的部分控制,也由該FPGA進行處理,可以大幅度減輕CPU的處理負擔,提高運行效率。同時集成了WIFI,USB,電源管理,串口通訊,模擬數據采集等外圍設備,同時作為EM9283模塊的載板,為其提供接口管理,電源,IO邏輯等相關資源。
該模塊的機械尺寸圖如下:
該模塊的指標如下:
模塊名稱 | MLM2014 |
WIFI模塊 | 1路 |
RS232 | 2路 |
調試端口 | 1路 |
USB-OTG | 1路 |
位置傳感器 | 1路,X,Y軸方向 |
模擬前端 | 2路 |
輸入電流 | 600mA |
輸入電壓 | 5V ± 5% |
LCD模塊 | 3.5'LCD和8x8鍵盤 |
3.3 電源管理模塊
該模塊作為MLM9283的電源管理模塊,主要用于電池系統的充放電管理,其指標如下:
模塊名稱 | MLM_PWR2014 |
充電電流 | 1500mA,(2000mAMax) |
輸出電流 | 2A Max |
輸出電壓 | 5V ± 2% |
輸入電壓 | 5 - 8V + 5% |
LCD模塊 | 3.5'LCD和8x8鍵盤 |
內置電池 | 18650鋰離子電池 4.2V/6600mAh 3枚/2200mAh |
3.4 電池控制模塊
該模塊支持同時使用3個18650鋰電池,主要用于電池系統的充放電管理,其指標如下:
模塊名稱 | MLM_BATPWR |
充放電流 | 5A Max |
過充保護電壓 | 4.25V ± 50mV |
過放保護電壓 | 2.4V ± 100mV |
過放釋放電壓 | 3.0V ± 100mV |
模塊電壓 | 4.2V |
3.5 解碼器模塊
略。
4、軟件設計
該軟件運行WindowCE 6.0平臺,是整個車輛測試系統的一部分,主要用于獲取車輛的傾角信息,并通過WIFI和遠程服務器通訊,將獲取的數據傳送到應用服務器,作為其他控制系統的狀態參數。
如下圖所示,其中的8個鍵作為功能鍵,提供標定等功能的控制鍵。6個LED指示燈作為數據和狀態顯示指示燈。
上排的LED指示等作為傾角狀態顯示指示燈,左邊的紅色指示燈亮表示狀態偏左,右邊的紅色指示燈表示狀態偏右,中間的綠色指示燈表示狀態處于水平位置。
下排的LED指示作為設備的工作狀態顯示,其中左下指示燈作為充電狀態指示,通過不同的閃爍頻率,指示電池沖放電狀態,中間的紅色指示燈作為系統能夠故障指示燈,右下的指示燈作為啟動狀態指示燈。
下表是鍵盤和指示燈定義表:
編號 | 定義 | 指示燈顏色 | 備注 |
1 | 傾角左NG指示燈 | 紅燈 | 傾角左NG |
2 | 傾角OK指示燈 | 綠燈 | 傾角OK |
3 | 傾角右NG指示燈 | 紅燈 | 傾角右NG |
4 | LED顯示屏(標定和指示用) | 3.5寸 | |
5 | 功能鍵F1 | 水平標定數據確認 | |
6 | 功能鍵F2 | 左標定數據確認 | |
7 | 功能鍵F3 | 用戶自定義 | |
8 | 功能鍵F4 | 右標定數據確認 | |
9 | 功能鍵F5 | 用戶自定義 | |
10 | 功能鍵F6 | 用戶自定義 | |
11 | 電源指示燈 | 綠燈 | 1、閃爍:充電中 2、綠色:工作/未充電 |
12 | 指示燈 | 綠色 | 用戶定義 |
13 | 故障指示燈 | 紅色 | 故障信號燈 |
14 | 啟動信號 | 啟動信號輸入接口 | 開關信號 |
15 | 電源/充電接口 | 8芯,5V | |
15X | 調試接口 | RS232 | |
16 | OBD連接插頭 | ||
17 | OBD電源指示燈 | ||
18 | OBD通訊指示燈 | ||
19 | OBD串行通訊指示燈 | ||
20 | 天線窗口 | WIFI天線 | |
N | 按鍵 | 退出 | |
M | 按鍵 | 用戶自定義 |
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