嵌入式系统在工控领域应用极为广泛,其中一种很常见的应用是嵌入式Linux智能终端设备,针对工控领域的应用特点,这种类型的设备往往集控制单元、显示键盘单元、数据采集单元、GPIO单元以及通讯单元(以太网、GPRS、串口等)等于一体,可进行实时数据处理和控制。
采用英利的系列产品可以快速、便捷地构成上述嵌入式系统,其功能框图以及物理硬件连接图如下所示。
嵌入式Linux低成本智能终端功能框图
嵌入式Linux低成本智终端物理连接示意图
该系统可同时实现键盘输入、显示屏、GPRS/CDMA通讯、数据采集、DIO(通过精简ISA总线扩展)、以太网、USB通讯、RS485通讯等多个功能,并支持大容量SD卡或者U盘存储,在功能方面非常适合于嵌入式工控智能终端应用。
同时,该系统中的所有产品采购加上客户的应用底板和电源,整机总成本完全可控制在千元之内,可满足大多数中低端嵌入式工控智能设备对于成本控制的要求。
该系统由如下几部分构成:EM9x60嵌入式Linux工控主板及其开发评估底板;160x160点阵单色显示屏;ETA716 16位数字IO扩展模块;ETA201 矩阵键盘;ETA102 数据采集模块;ETA300 GPRS扩展模块(包括MC37i GPRS模块 / EM200 CDMA模块)。
EM9x60嵌入式Linux工控主板及其开发评估底板
嵌入式Linux工控主板,其硬件核心为工业级的ARM9芯片AT91SAM9260,预装嵌入式Linux-2.6实时多任务操作系统,接口资源丰富,并提供完整的接口底层驱动以及丰富的应用程序范例。
在该嵌入式系统中我们采用开发评估底板作为应用底板。开发评估底板主要有两个作用:一是在物理上承载EM9x60,并将EM9x60工控主板的接口资源引出为标准接口方式;二是提供了一些常用接口的驱动电路,如RS485。
英利提供开发评估底板和扩展模块的电路原理图和PCB图,用户可以此作为参考,结合自身的应用,快速完成自己的应用底板设计。
160x160点阵单色显示屏
采用UC1698U控制器,带温度补偿、背光等功能,通过控制带线与应用底板直接相连,提供完整的接口函数库以及操作范例。
ETA716 16位数字IO扩展模块
通过精简ISA总线扩展出8路数字输入、8路数字输出,可直接用于GPIO,也可以通过IO连接其他设备,本方案中ETA716用来连接ETA201 矩阵键盘。
ETA201 矩阵键盘
4x5矩阵键盘,通过ETA716连接到EM9x60工控主板上,提供标准的键盘操作接口函数。
ETA102 数据采集模块
通过精简ISA总线连接到EM9x60,具有10通道AD输入及2通道DA输出,其AD部分输入量程为5V,AD转换精度12bit,AD转换速度100Ksps。
由于EM9x60的开发评估底板只有一个精简ISA总线插槽,因此要同时使用ETA716和ETA102的话,需要通过ETA203 ISA总线扩展模块转接。开发评估底板和扩展模块的资料都包含在英利开发光盘中,用户在制作自己的应用底板时,可以参考这些资料,通过地址译码将ETA102和ETA716等功能模块集成到一起。
ETA300 GPRS扩展模块
ETA300是包括MC37i/EM200的外挂式GPRS/CDMA扩展单元,直接通过控制带线与应用底板相连。模块主要实现对MC37i/EM200的电源管理、GPRS/CDMA数据通讯、短信、语音通话等功能。对于使用MC37i模块的应用,可同时支持GPRS数据通讯及AT指令通讯,提供接口操作函数和相应的例程。
嵌入式Linux应用程序
该嵌入式系统的软件运行在嵌入式Linux平台上,英利公司提供了一套在Windows主机上进行嵌入式Linux应用程序开发的完整解决方案,包括支持应用程序源码在线调试功能。这样并不要求客户具有很强的Linux背景知识,只要应用需求明确,即可开发出嵌入式Linux应用程序。
作为本方案的范例程序,英利公司参照国家电网公司最新发布的《电力用户用电信息采集系统型式规范 第二部分:集中器型式规范》中相关规定,提供了一个基于集中器显示界面操作的应用程序框架,可供用户参考,以加快客户应用程序开发的进度。
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