嵌入式系統在工控領域應用極為廣泛,其中一種很常見的應用是嵌入式Linux智能終端設備,針對工控領域的應用特點,這種類型的設備往往集控制單元、顯示鍵盤單元、數據采集單元、GPIO單元以及通訊單元(以太網、GPRS、串口等)等于一體,可進行實時數據處理和控制。
采用英利的系列產品可以快速、便捷地構成上述嵌入式系統,其功能框圖以及物理硬件連接圖如下所示。
嵌入式Linux低成本智能終端功能框圖
嵌入式Linux低成本智終端物理連接示意圖
該系統可同時實現鍵盤輸入、顯示屏、GPRS/CDMA通訊、數據采集、DIO(通過精簡ISA總線擴展)、以太網、USB通訊、RS485通訊等多個功能,并支持大容量SD卡或者U盤存儲,在功能方面非常適合于嵌入式工控智能終端應用。
同時,該系統中的所有產品采購加上客戶的應用底板和電源,整機總成本完全可控制在千元之內,可滿足大多數中低端嵌入式工控智能設備對于成本控制的要求。
該系統由如下幾部分構成:EM9x60嵌入式Linux工控主板及其開發評估底板;160x160點陣單色顯示屏;ETA716 16位數字IO擴展模塊;ETA201 矩陣鍵盤;ETA102 數據采集模塊;ETA300 GPRS擴展模塊(包括MC37i GPRS模塊 / EM200 CDMA模塊)。
EM9x60嵌入式Linux工控主板及其開發評估底板
嵌入式Linux工控主板,其硬件核心為工業級的ARM9芯片AT91SAM9260,預裝嵌入式Linux-2.6實時多任務操作系統,接口資源豐富,并提供完整的接口底層驅動以及豐富的應用程序范例。
在該嵌入式系統中我們采用開發評估底板作為應用底板。開發評估底板主要有兩個作用:一是在物理上承載EM9x60,并將EM9x60工控主板的接口資源引出為標準接口方式;二是提供了一些常用接口的驅動電路,如RS485。
英利提供開發評估底板和擴展模塊的電路原理圖和PCB圖,用戶可以此作為參考,結合自身的應用,快速完成自己的應用底板設計。
160x160點陣單色顯示屏
采用UC1698U控制器,帶溫度補償、背光等功能,通過控制帶線與應用底板直接相連,提供完整的接口函數庫以及操作范例。
ETA716 16位數字IO擴展模塊
通過精簡ISA總線擴展出8路數字輸入、8路數字輸出,可直接用于GPIO,也可以通過IO連接其他設備,本方案中ETA716用來連接ETA201 矩陣鍵盤。
ETA201 矩陣鍵盤
4x5矩陣鍵盤,通過ETA716連接到EM9x60工控主板上,提供標準的鍵盤操作接口函數。
ETA102 數據采集模塊
通過精簡ISA總線連接到EM9x60,具有10通道AD輸入及2通道DA輸出,其AD部分輸入量程為5V,AD轉換精度12bit,AD轉換速度100Ksps。
由于EM9x60的開發評估底板只有一個精簡ISA總線插槽,因此要同時使用ETA716和ETA102的話,需要通過ETA203 ISA總線擴展模塊轉接。開發評估底板和擴展模塊的資料都包含在英利開發光盤中,用戶在制作自己的應用底板時,可以參考這些資料,通過地址譯碼將ETA102和ETA716等功能模塊集成到一起。
ETA300 GPRS擴展模塊
ETA300是包括MC37i/EM200的外掛式GPRS/CDMA擴展單元,直接通過控制帶線與應用底板相連。模塊主要實現對MC37i/EM200的電源管理、GPRS/CDMA數據通訊、短信、語音通話等功能。對于使用MC37i模塊的應用,可同時支持GPRS數據通訊及AT指令通訊,提供接口操作函數和相應的例程。
嵌入式Linux應用程序
該嵌入式系統的軟件運行在嵌入式Linux平臺上,英利公司提供了一套在Windows主機上進行嵌入式Linux應用程序開發的完整解決方案,包括支持應用程序源碼在線調試功能。這樣并不要求客戶具有很強的Linux背景知識,只要應用需求明確,即可開發出嵌入式Linux應用程序。
作為本方案的范例程序,英利公司參照國家電網公司最新發布的《電力用戶用電信息采集系統型式規范 第二部分:集中器型式規范》中相關規定,提供了一個基于集中器顯示界面操作的應用程序框架,可供用戶參考,以加快客戶應用程序開發的進度。
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