Banana Pi推出基于龍芯2K1000LA處理器的信創(chuàng)工業(yè)控制開發(fā)平臺：BPI-5202信創(chuàng)工業(yè)控制開發(fā)平臺

1.1 工控機(jī)的應(yīng)用場景

物聯(lián)網(wǎng)的狂潮，既是一場眾多的計算機(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)入利潤相對較高的行業(yè)監(jiān)控市場的前赴后繼的嘗試；也是一場開啟“民覺民智”，普及專業(yè)知識的啟蒙運動。這個已經(jīng)持續(xù)了十?dāng)?shù)年的大風(fēng)暴，使普羅大眾對監(jiān)視和控制的應(yīng)用需求和想象，擴(kuò)展到了各行各業(yè)的每個角落

“云—管—邊—端”的概念，是以互聯(lián)網(wǎng)思維和術(shù)語，對監(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)，實際上是數(shù)十年來各行業(yè)監(jiān)控應(yīng)用所采用的主流模式和架構(gòu)

l 云：實現(xiàn)監(jiān)控中心系統(tǒng)及更多高級應(yīng)用軟件和算法的計算機(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”的計算機(jī)系統(tǒng)，目前主要為高端X86+Windows/Linux服務(wù)器，及其集群

l 管：為設(shè)備兩側(cè)提供各種效率、可靠、便捷、高性價比的有線/無線通道。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)場的“邊”和“端”之間，也有適合現(xiàn)場應(yīng)用場景的有線/無線的“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

l 邊：用于完成現(xiàn)場計算任務(wù)的計算機(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，用一般的臺式機(jī)及服務(wù)器來承擔(dān)；目前開始出現(xiàn)以中高端LoongArch/ARM架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建嵌入式工控機(jī)的趨勢

l 端：用于實現(xiàn)對行業(yè)應(yīng)用中對主設(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)境中對各類主設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備（二次設(shè)備）?！?strong>端”的主要角色，早期由低端的嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)；目前以逐漸過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型的功能：

l 自動運行類，如網(wǎng)關(guān)、NVR、路由器、防火墻等，通過特別設(shè)計的工業(yè)級中低檔嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)。部分具有簡單的基于字符/位圖的展示和特殊按鍵的參數(shù)配置和狀態(tài)顯示功能

l 交互運行類，完成監(jiān)控和系統(tǒng)（含HMI人機(jī)交互界面）等功能，通過特別設(shè)計的工業(yè)級中高檔嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)，具有矢量化圖形系統(tǒng)的交互能力

嵌入式系統(tǒng)的CPU種類很多

ARM系列，國外的有：恩智浦（NXP）、高通（QUALCOMM）、德州儀器（TI）、三星（SAMSUNG）；國內(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“端”的應(yīng)用；1系列，主要面向中低級“端”的應(yīng)用。

1.1 龍芯CPU架構(gòu)簡介

龍芯CPU是龍芯中科自主研發(fā)的具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的CPU產(chǎn)品.龍芯CPU面向國家信息化建設(shè)的需求，面向國際信息技術(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)，堅持自主創(chuàng)新，掌握計算機(jī)軟硬件的核心技術(shù)，為國家安全戰(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)用的專用小CPU、面向工控和終端類應(yīng)用的中CPU、以及面向桌面與服務(wù)器類應(yīng)用的大CPU。在國家安全、電腦及服務(wù)器、工控及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域與合作伙伴展開廣泛的市場合作。

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。

國內(nèi)主要網(wǎng)安企業(yè)的國產(chǎn)防火墻、交換機(jī)、網(wǎng)閘、路由器、各類數(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)開票機(jī)、交通燈、門禁門鎖、工控集終端等，正在快速增長。在SOC設(shè)計領(lǐng)域：行業(yè)SOC、數(shù)字電視、機(jī)頂盒、電力SOC等。

1.2 龍芯2K1000LA CPU簡介

1.2.1 CPU說明

龍芯2K1000LA處理器是面向網(wǎng)絡(luò)安全、移動智能終端、高性能邊緣計算場景應(yīng)用需求的雙核處理器芯片。龍芯2K1000 處理器集成兩個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實現(xiàn)了PIN2PIN兼容。對比2K1000，2k1000LA性能提升20%，功耗降低20%，更重要的是，徹底擺脫了MIPS架構(gòu)

BPI-5202 工業(yè)成品與應(yīng)用開發(fā)平臺

BPI-5202嵌入式邊緣計算工控機(jī)，有三個不同的角色：

l 作為工業(yè)成品：以其所具有的功能（輕量級PLC、協(xié)議網(wǎng)關(guān)、視頻網(wǎng)關(guān)、綜合網(wǎng)關(guān)等功能），直接應(yīng)用于工程項目現(xiàn)場

l 作為二次開發(fā)的基礎(chǔ)平臺，為應(yīng)用開發(fā)者提供各類開發(fā)工具和協(xié)議解析數(shù)據(jù)庫接口，大大縮短各類行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)周、降低開發(fā)難度

l 作為單純的國產(chǎn)化自主可控的嵌入式邊緣計算平臺，為應(yīng)用開發(fā)者提供較強(qiáng)算力的邊緣計算支持

BPI-5202支持工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)

l 工業(yè)級低功耗設(shè)計，現(xiàn)場長期穩(wěn)定運行

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

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

l 支持雙機(jī)冗余

數(shù)據(jù)+視頻現(xiàn)場整合

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

l 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)動短視頻聯(lián)動報警錄像功能，攝像頭AI分析事件捕獲/上傳功能，數(shù)據(jù)OSD打碼功能

l 解決長期以來視頻監(jiān)控獨立于數(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

多種南向/北向通信方式

l 支持2個獨立MAC千兆自適應(yīng)網(wǎng)口

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

l 支持2路CAN接口；

l 支持?jǐn)U展WIFI、4G/5G通信

HMI及上位機(jī)功能集成

多核架構(gòu)、資源豐富、算力強(qiáng)勁、可信計算

l 龍芯高性能處理器2K1000LA，主頻1.0GHz，4G DDR3

l 1 x mini PCIE接口，可接入4G模塊、Wifi模塊或AI算力卡；

l 內(nèi)置軟件狗加密芯片

l 可信平臺模塊，保障設(shè)備與通信安全

多種二次開發(fā)接口

l C、表達(dá)式、梯形圖、Java、Python、SqLite編程接口

l Docker功能

Banana Pi BPI-5202典型應(yīng)用場景

適用于國產(chǎn)化自主可控需求中涉及多通道/多協(xié)議接入、數(shù)據(jù)處理與整合的應(yīng)用場景：

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

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

l 智慧城市、智慧園區(qū)、智慧校園系統(tǒng)中各類（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、報警處理、轉(zhuǎn)換、整合傳輸與控制

l 智能配電房、機(jī)房動力環(huán)境、泵站、智慧園區(qū)、智慧校園、智能制造等現(xiàn)場的視頻前段設(shè)備接入

l 配合后臺API和平臺，為應(yīng)用開發(fā)商和用戶提供不依賴視頻廠家SDK和后臺系統(tǒng)的低成本、易開發(fā)的獨立安全的視頻監(jiān)控整合方案

Banana Pi BPI-5202產(chǎn)品級解決方案：

Banana Pi BPI-5202支持豐富的IO擴(kuò)展：

模塊化設(shè)計,支持豐富擴(kuò)展

BPI-5202支持模塊化設(shè)計，提供豐富的擴(kuò)展接口，可以采用基本單元 + 5個擴(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（開關(guān)輸入模塊），無源輸入（最多支持5個模塊混插）

*16 x DO模塊(開關(guān)輸出模塊)，繼電器輸出（最多支持5個模塊混插）

*8 x DI+8 x DO O模塊(開關(guān)輸入/輸出模塊)，繼電器輸出（最多支持5個模塊混插）

*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實現(xiàn)通信