Banana Pi推出基于龍芯2K1000LA處理器的信創工業控制開發平臺：BPI-5202信創工業控制開發平臺

BPI-5202 龍芯2K1000LA 信創工業控制開發平臺

1.1 工控機的應用場景

物聯網的狂潮，既是一場眾多的計算機軟硬件廠家（也包括通訊方案和產品廠家，其本質也是計算機系統，甚至是嵌入式系統的軟硬件廠家）嘗試進入利潤相對較高的行業監控市場的前赴后繼的嘗試；也是一場開啟“民覺民智”，普及專業知識的啟蒙運動。這個已經持續了十數年的大風暴，使普羅大眾對監視和控制的應用需求和想象，擴展到了各行各業的每個角落

“云—管—邊—端”的概念，是以互聯網思維和術語，對監視控制原理做了經典的總結與歸納；但從技術發展歷史看，它遠非全新概念和新技術，實際上是數十年來各行業監控應用所采用的主流模式和架構

l 云：實現監控中心系統及更多高級應用軟件和算法的計算機系統。這里的“云”，既包括互聯網上的“公有云”，也包括企業局域網上的“私有云”。構建“云”的計算機系統，目前主要為高端X86+Windows/Linux服務器，及其集群

l 管：為設備兩側提供各種效率、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，例如廣域以太網網、4G/5G等；在應用現場的“邊”和“端”之間，也有適合現場應用場景的有線/無線的“管”的存在，比如局域以太網、串口、高速電力線載波（HPLC）、LoRa、ZigBee、WIFI等

l 邊：用于完成現場計算任務的計算機系統。邊”的主要角色，早期由傳統工控機、或者在要求不那么嚴格時，用一般的臺式機及服務器來承擔；目前開始出現以中高端LoongArch/ARM架構嵌入式系統構建嵌入式工控機的趨勢

l 端：用于實現對行業應用中對主設備（一次設備）進行監視和控制的裝置（二次設備）、以及物聯網環境中對各類主設備進行監控的設備（二次設備）。“端”的主要角色，早期由低端的嵌入式單片機系統實現；目前以逐漸過渡到以中低端嵌入式系統（主頻1GMHz以下）為主流方案

從以上的分析不難看出，工控機的應用，主要定位在“邊”的層面。作為“邊”的具體應用，嵌入式工控機主要承載以下兩種類型的功能：

l 自動運行類，如網關、NVR、路由器、防火墻等，通過特別設計的工業級中低檔嵌入式計算機系統實現。部分具有簡單的基于字符/位圖的展示和特殊按鍵的參數配置和狀態顯示功能

l 交互運行類，完成監控和系統（含HMI人機交互界面）等功能，通過特別設計的工業級中高檔嵌入式計算機系統實現，具有矢量化圖形系統的交互能力

嵌入式系統的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”的應用；1系列，主要面向中低級“端”的應用。

1.1 龍芯CPU架構簡介

龍芯CPU是龍芯中科自主研發的具有完整自主知識產權的CPU產品.龍芯CPU面向國家信息化建設的需求，面向國際信息技術前沿，以安全可控為主題，以產業發展為主線，以體系建設為目標，堅持自主創新，掌握計算機軟硬件的核心技術，為國家安全戰略需求提供自主、安全、可靠的處理器，為信息產業及工業信息化的創新發展提供高性能、低成本、低功耗的處理器。

龍芯CPU系列產品包括：面向行業應用的專用小CPU、面向工控和終端類應用的中CPU、以及面向桌面與服務器類應用的大CPU。在國家安全、電腦及服務器、工控及物聯網等領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）主要應用于網絡通信安全產品、指紋密碼產品、工控互聯網、行業應用等領域，與板卡、軟件、整機廠商建立了緊密的合作關系。

國內主要網安企業的國產防火墻、交換機、網閘、路由器、各類數據通訊終端等產品，均使用龍芯CPU研發；在工控互聯網領域，PLC、DTU、FSU、集中器、網絡開票機、交通燈、門禁門鎖、工控集終端等，正在快速增長。在SOC設計領域：行業SOC、數字電視、機頂盒、電力SOC等。

1.2 龍芯2K1000LA CPU簡介

1.2.1 CPU說明

龍芯2K1000LA處理器是面向網絡安全、移動智能終端、高性能邊緣計算場景應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絡安全領域應用需求，并為其擴展應用提供相應的接口

龍芯2K1000LA處理器，是全新的LoongArch架構處理器，與2K1000實現了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

BPI-5202 工業成品與應用開發平臺

BPI-5202 龍芯2K1000LA 信創工業控制開發平臺

BPI-5202嵌入式邊緣計算工控機，有三個不同的角色：

l 作為工業成品：以其所具有的功能（輕量級PLC、協議網關、視頻網關、綜合網關等功能），直接應用于工程項目現場

l 作為二次開發的基礎平臺，為應用開發者提供各類開發工具和協議解析數據庫接口，大大縮短各類行業應用產品的開發周、降低開發難度

l 作為單純的國產化自主可控的嵌入式邊緣計算平臺，為應用開發者提供較強算力的邊緣計算支持

BPI-5202支持工業級標準

l 工業級低功耗設計，現場長期穩定運行

l 支持-40℃~+85℃寬溫運行（高溫環境下需選配合適的散熱片/風扇）

l 執行GB/T17626、GB/T15153、IEC61850-3、EN61000-6-5標準，EMC III級

l 支持雙機冗余

數據+視頻現場整合

l 多年積累的300+國際/國家/行業/企業協議庫，即插即連，提高接入效率，解析數據準確

l 視頻RTSP/RTMP，Onvif/GB28181功能，流媒體服務器功能，H.264/H.265播放功能，數據聯動短視頻聯動報警錄像功能，攝像頭AI分析事件捕獲/上傳功能，數據OSD打碼功能

l 解決長期以來視頻監控獨立于數據監控、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千兆自適應網口

l 支持2個RS485和1個RS232串口；通過機箱擴展和擴展板，可以多支持7個RS485

l 支持2路CAN接口；

l 支持擴展WIFI、4G/5G通信

HMI及上位機功能集成

多核架構、資源豐富、算力強勁、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 內置軟件狗加密芯片

l 可信平臺模塊，保障設備與通信安全

多種二次開發接口

l C、表達式、梯形圖、Java、Python、SqLite編程接口

l Docker功能

Banana Pi BPI-5202典型應用場景

BPI-5202 龍芯2K1000LA 信創工業控制開發平臺

適用于國產化自主可控需求中涉及多通道/多協議接入、數據處理與整合的應用場景：

l 變電站/配電間自動化系統中各類（串口/網口/IO電氣量）數據采集單元、測控裝置、保護設備的接入、協議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

l 機房動力環境監控、泵房監控系統中各類（串口/網口/IO電氣量）自動化控制設備、PLC、變頻器設備的接入、協議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

l 智慧城市、智慧園區、智慧校園系統中各類（串口/網口/電氣量IO）物聯網傳感器設備、控制設備的接入、協議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

l 智能配電房、機房動力環境、泵站、智慧園區、智慧校園、智能制造等現場的視頻前段設備接入

l 配合后臺API和平臺，為應用開發商和用戶提供不依賴視頻廠家SDK和后臺系統的低成本、易開發的獨立安全的視頻監控整合方案

BPI-5202 龍芯2K1000LA 信創工業控制開發平臺

Banana Pi BPI-5202產品級解決方案：

BPI-5202龍芯２K1000LA產品級解決方案

BPI-5202龍芯２K1000LA產品級解決方案

BPI-5202龍芯２K1000LA外部連接方式

Banana Pi BPI-5202支持豐富的IO擴展：

模塊化設計,支持豐富擴展

BPI-5202支持模塊化設計，提供豐富的擴展接口，可以采用基本單元 + 5個擴展單元，支持按需配置。

BPI-5202支持模塊化設計，提供豐富的擴展接口，可以采用基本單元 + 5個擴展單元，支持按需配置。擴展IO單元模塊包括：

*7 x RS485模塊，帶隔離

*16 x DI模塊（開關輸入模塊），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實現通信