嵌入式IO设备解决方案-szx-code系列软件+aFAR系列硬件

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方案概述

    分布式IO设备主要是连接现场设备,实现现场设备的状态感知和控制,通过现场总线和标准协议连接PLC控制器或工业互联网关设备

IO设备的接口关系如图1所示。

图1:图1:IO设备的接口关系

IO设备的核心特性是:

(1)实时性:满足工业设备的状态采集及实时控制需求。

(2)可靠性:设备的稳定性与可靠是IO设备的关键特性。

(3)灵活性:工业现场设备各类多、接口复杂,需要灵活的接入方式。

产品说明

支持分布式IO设备解决方案的产品如下:

 

(1) Szx-code-hal-io:提供IO硬件接口功能,支持不同硬件和操作系统的适配。

(2) Szx-code-rt-io:提供IO的基本操作、定时器、计数器、中断、滤波等功能,可与协议模块及PLC控制模块无缝链接。

(3)  Szx-code-rt-ext协议模块:支持modbus-tcp、modbus-rtu、CANOpen、EtherCat、profinet、Ethernet/IP等,协议栈模块可以无缝与Szx-code-rt-io及Szx-code-hal-plc链接。

(4) Szx-code-web-view基于web的上位机软件支持设备参数配置及状态监控

(5) 硬件平台支持arm32位、arm64位,如Allwinner T507\H3\H5\H6等,16位、32位MCU等。

(6) 操作系统支持linux-rt、FreeRTOS、RT-Thread及Win CE 等。

(7) 系列化的aFAR嵌入式平台加上szx-code系列软件,可以提供完整的嵌入式IO设备解决方案。

解决方案:使用szx-code系列软件+szx-aFAR系列硬件平台

(1) 服务对象:IO设备制造商/终端客户

(2) 产品目标:IO设备集成

(3) 条件:工业控制系统集成

(4) 解决方案:参见图2~图5所示。

图2:aFAR系列硬件平台的IO设备解决方案

 

图3:aFAR-mini导轨硬件

 

图4:aFAR-书本式硬件

方案提供的基本用例如图5所示。

图5:IO设备工程用例图

表1:szx-aFAR系列硬件规格

szx-aFAR系列硬件szx-afar2101h)规格

组件

规格参数

结构

  1. 形态:书本式,
  2. 安装方式:支持桌面、壁挂及导轨(需要配套附件)
  3. 尺寸:190x126.5x44(xx)
  4. 材质:金属铝和钣金可选

 

 

 

 

 

 

 

 

afar-mt7621a主板

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

afar-mt7621a主板

 

 

 

 

 

 

 

 

 

afar-mt7621a主板

1)基础系统

1CPUMT7621AMIPS,双核,主频880M

2RAM256M

3Flash32M

4TF:32G

5)RTC

2)电源

  1. 输入电压:DC24,范围18V~53V
  2. 端子类型:凤凰头2针工业端子
  3. 整机功耗:(依赖配置)
  1. 峰值:25W
  2. 平均:15W
  3. 待机:<1W
  1. 支持过压保护欠压保护输入输出短路保护防反接保护

接口

  1. 以太网:310/100/1000M
  2. RS485/RS232:1个,自适应,最高可达10M
  3. DI/DO:IO插槽1个,可以选配不同的主板IO模块
  4. 调试接口:串口(TTLRJ45
  5. 接地柱
  6. SIM卡:1个
  7. TF卡:1个
  8. 天线:4个,4G:2个,WIFI:1个,GPS1
  9. 恢复出厂设置:RESET1

LED

(1)除接口灯外10

扩展板位

1)扩展板位2

WIFI模块插槽

1个,可以选配WIFI模块

4GGPS插槽

1个,可选配4G模块

操作系统

  1. 内核:linux实时内核,版本linux-5.4.154-rt
  2. Rootfs:openwrt20.4

边缘网关软件

  1. szx-code-rt-hal:适配linux系统,支持linux-5.4.154-rtopenwrt20.4
  2. Szx-code-rt-ec:基于微服务架构的边缘计算框架,可以加载边缘网关微服务软件组件,提供安全、数据存贮、传感设备管理等核心服务。
  3. Szx-code-rt-ext:协议组件包,可以根据用户需求,支持MQTTRSTFULMODBUS等多种不同的协议。
  4. 边缘网关支持软件组件:提供边缘网关应用微服务软件组件,支持客户定制应用服务。

 

 

afar-t507主板

 

 

 

 

 

 

 

 

 

afar-t507主板

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

afar-t507主板

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

afar-t507主板

 

1)基础系统

1CPU:全志T507,CotexA53,,464位,1.5G

2RAM2GB

3EMMC8G

4TF:32G

5)RTC

2)电源

  1. 输入电压:DC24,范围18V~53V
  2. 端子类型:凤凰头2针工业端子
  3. 整机功耗:(依赖配置)
  1. 峰值:25W
  2. 平均:15W
  3. 待机:<1W
  1. 支持过压保护欠压保护输入输出短路保护防反接保护

接口

  1. 以太网:310/100/1000M
  2. RS485/RS232:1个,自适应,最高可达10M
  3. DI/DO:IO插槽1个,可以选配不同的主板IO模块
  4. 调试接口:串口(TTLRJ45
  5. 接地柱
  6. SIM卡:1个
  7. TF卡:1个
  8. 天线:4个,4G:2个,WIFI:1个,GPS1
  9. 恢复出厂设置:RESET1

LED

(1)除接口灯外10

扩展板位

1)扩展板位2

WIFI模块插槽

1个,可以选配WIFI模块

4GGPS插槽

1个,可双选配WIFI4G模块

操作系统

  1. 内核:linux实时内核,版本linux-4.170-rt
  2. Rootfs:ubuntu 20.04

边缘网关软件

  1. szx-code-rt-hal:适配linux系统,支持linux-4.9.170-rtopenwrt20.4
  2. Szx-code-rt-ec:基于微服务架构的边缘计算框架,可以加载边缘网关微服务软件组件,提供安全、数据存贮、传感设备管理等核心服务。
  3. Szx-code-rt-ext:协议组件包,可以根据用户需求,支持MQTTRSTFULMODBUS等多种不同的协议。
  4. 边缘网关支持软件组件:提供边缘网关应用微服务软件组件,支持客户定制应用服务。

 

 

 

WIFI模块

 

 

 

 

 

 

 

 

WIFI模块

 

 

 

WIFI

  1. 标准:IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g,IEEE 802.11n,
  2. 频率: 2.4GHz~2.4835GHz/5.15GHz~5.845GHz
  3. 调制模式:
  1. 802.11b: CCK, DQPSK, DBPSK
  2. 802.11a/g: 64-QAM,16-QAM, QPSK, BPSK
  3. 802.11n: 64-QAM,16-QAM, QPSK, BPSK
  1. 工作模式:Infrastructure, Ad-Hoc
  2. 速率: 1,2,5.5,6,11,12,18,22,24,30,36,48,54,60,90,120 和最大300M
  3. 扩频
  1. IEEE 802.11a: ISM(Industrial Scientific Medical)
  2. IEEE 802.11b: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
  3. IEEE 802.11g/n:OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
  1. 灵敏度@PER
  1. 1M: -90dBm@8%PER
  2. 6M: -88dBm@10%PE
  3. 11M:-85dBm@8%PER
  4. 54/135M:-73dBm@10%PER
  1. 发射功率:< 18dBm@11b,< 14dBm@11g ,< 13dBm@11n,< 12dBm@11a
  2. 传输距离:室内100米,室外300米,与环境有关系

 

 

 

 

 

 

 

4G/GPS 模块

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4G/GPS 模块

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4G/GPS 模块

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4G/GPS 模块

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4G/GPS 模块

 

4GGPS

  1. LTE-FDD(支持分集接收) B1/B3/B5/B8
  2. LTE-TDD(支持分集接收) B38/B39/B40/B41
  3. WCDMA(支持分集接收) B1/B8
  4. TD-SCDMA B34/B39
  5. CDMA BC0
  6. GSM 900MHz/1800MHz
  7. GNSS 功能 GPS, GLONASS, BeiDou/Compass, Galileo, QZSS
  8. 发射功率

l Class 4 (33dBm±2dB) for GSM900

l Class 1 (30dBm±2dB) for DCS1800

l Class E2 (27dBm±3dB) for GSM900 8-PSK

l Class E2 (26dBm±3dB) for DCS1800 8-PSK

l Class 3 (24dBm+2/-1dB) for CDMA BC0

l Class 3 (24dBm+1/-3dB) for WCDMA bands

l Class 2 (24dBm+1/-3dB) for TD-SCDMA bands

l Class 3 (23dBm±2dB) for LTE-FDD bands

l Class 3 (23dBm±2dB) for LTE-TDD bands

  1. LTE 特性

l 最大支持 3GPP R8 non-CA Cat 4 FDD TDD

l 支持 1.4MHz~20MHz 射频带宽

l 下行支持 MIMO

l LTE-FDD:最大下行速率 150Mbps,最大上行速率 50Mbps

l LTE-TDD:最大下行速率 130Mbps,最大上行速率 35Mbps

  1. UMTS 特性

l 支持 3GPP R8 DC-HSDPAHSPA+HSDPAHSUPA WCDMA

l 支持 QPSK16-QAM 64-QAM 调制

l DC-HSDPA:最大下行速率 42Mbps

l HSUPA:最大上行速率 5.76Mbps

l WCDMA:最大下行速率 384Kbps,最大上行速率 384Kbps

  1. TD-SCDMA 特性

l 支持 CCSA Release 3 TD-SCDMA

l 最大下行速率 4.2Mbps,最大上行速率 2.2Mbps

  1. CDMA2000 特性

l 支持 3GPP2 CDMA2000 1X Advanced 1xEV-DO Rev.A

l EVDO:最大下行速率 3.1Mbps,最大上行速率 1.8Mbps

l 1X Advanced:最大下行速率 307.2Kbps,最大上行速率 307.2Kbps

  1. GSM 特性

GPRS

l 支持 GPRS 多时隙等级 33(默认为 33

l 编码格式:CS-1/CS-2/CS-3/CS-4

l 最大下行速率 107Kbps,最大上行速率 85.6Kbps

EDGE

l 支持 EDGE 多时隙等级 33(默认为 33

l 支持 GMSK 8-PSK 的调制编码方式

l 下行编码格式:CS 1-4 MCS 1-9

l 上行编码格式:CS 1-4 MCS 1-9

l 最大下行速率 296Kbps,最大上行速率 236.8Kbps

  1. 网络协议特性

l 支持 TCP/UDP/PPP/FTP/HTTP/NTP/PING/QMI/NITZ/CMUX/

l HTTPS/SMTP/MMS/FTPS/SMTPS/SSL/FILE 协议

l 支持 PAP (Password Authentication Protocol) CHAP (Challenge

l Handshake Authentication Protocol)

 

 

 

 

主板IO模块

 

 

 

 

 

 SM-D0808P

  1. Di:8
  2. Do:8
  3. PNP

SM-D0808N

  1. Di:8
  2. Do:8
  3. NPN

SM-D0808R

  1. Di:8
  2. Do:8
  3. Relay

 

主板IO模块

 

SM-Customer

  1. 客户定制IO

 

 

 

 

 

扩展板

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

扩展板

 

EXIO-AC0800

  1. 电流,8路输入
  2. 0~20mA/4~20mA

EXIO-AV0800

  1. 电压,8路输入
  2. 0~10V

EXIO-C4S4

  1. CAN4
  2. RS485:4

EXIO-S08

  1. RS485/RS232/RS422:8
  2. 工作模式软件控制

EXCPU-T507

  1. 扩展CPUT507,全志T507,CotexA53,,464位,1.5G主频,RAM2GBEMMC8G,支持视频Codec
  2. HDMI:1,
  3. 音频:1
  4. USB2

EXAIUATLAS

  1. 16TOPS
  2. ARM/8GRAM/16GEMMC/1以太网1000M

EXAIUNVIDIANX

  1. 21TOPS
  2. ARM/8GRAM/16GEMMC/1以太网1000M/1HDMI

EXIO-Customer

  1. 客户定制IO

功能特性

本方案功能特性如表1所示。

表2:szx-code+自研硬件平台解决方案功能特性

产品

特性名称

特性说明

备注

 

 

 

 

 

 

IO设备集成开发环境

Szx-code-ide-io

 

 

设备厂家属性

(1)厂家名称

(2)设备型号

(3)定制日期

(4)硬件版本

(5)厂家LOGO

 

IO规格配置

(1)接口类型

(2)接口数量

(3)总线类型及协议

(4)IO周期

(5)定时器数量及属性

(6)计数器数量

(7)高速IO配置

(8)中断配置

(9)过滤器配置

(10)IO可选功能模块配置

根据软件不同,规格有差异

CPU类型配置

指定CPU架构,支持MCUarm32arm64x86amd64

需要进行RT-HAL适配

生成批量生产包

用于批量生产灌装

 

生成生产测试包

用于生产测试

 

生成升级包

用于现场升级

 

设备软件包

Szx-code-rt-hal-io/Szx-code-rt-io/Szx-code-rt-ext)

低层依赖包

提供适配服务

需要适配

IO应用包

提供IO应用及管理功能

 

协议包

根据配置,提供现场总线协议

 

Szx-code-web-view

上位机软件

用于设备的升级及状态调试、监控等

 

方案特点

零开发,只需要简单配置,周期短,系统灵活         

 

2023年7月18日 14:11
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