應用方案

1U機箱架構的高性能通訊管理機實現方案作者:朱賢武    發布時間:2018-7-18    被閱覽數:

  英創公司推出的ESM6802工控主板,采用I.MX Cortex-A9 ARM雙核處理器,最高主頻可以達到1GHz,1GB板上DDR3內存,特別適合用作高性能通訊管理機的核心平臺。本文介紹基于ESM6802的通訊管理機方案,該方案采用1U機箱結構進行規劃設計,主要針對電力系統信息采集、機車信息采集相關應用。本通訊管理機方案由作為控制中心的ESM6802和應用底板組成,ESM6802搭載Linux操作系統,應用底板的主要通訊接口資源包括:6路以太網接口+6路串口+2路CAN接口等,其中6路以太網中,有1路是1000Mbps以太網接口。


  應用底板主要接口資源如下表所示:


資源數量EMC屬性特點說明
1000Mbps以太網接口1ESD器件ESM6802板載的1000Mbps以太網接口,根據需求,也可選擇為100Mbps網絡接口
100Mbps以太網接口5ESD器件其中1路為ESM6802板載的100Mbps以太網接口,4路為擴展的100Mbps以太網接口
RS485總線6隔離 + ESD器件占用ttyS1~ttyS6資源,每一路串口均支持RS232與RS485,分時使用,無需軟件/硬件進行端口類型配置。RS232與RS485采用不同的連接件引腳輸出信號
RS232總線6隔離
CAN總線2隔離 + ESD器件支持CAN 2.0總線,最高速率達1Mbps
IRIG-B1隔離 + ESD器件利用RS485總線接入,可直接連接校時設備的時間數據
I/O輸出4隔離 + ESD器件4路繼電器空觸點輸出接口,采用PA1a-5V常開觸頭繼電器,其參考末尾的附件1
I/O輸入4隔離 + ESD器件4路空觸點入接口。使用無源開關信號進行輸入
SD卡1 標準SD卡接口,支持高速SD卡,最大可掛載64GB SD卡
LED指示燈接口37采用74HCT245進行信號隔離驅動連接LED指示燈面板,實現對網絡、串口、CAN、空觸點輸入、空觸點輸出等系統狀態信息進行指示
串口終端1隔離 + ESD器件串口用戶終端,方便Linux系統用戶進行系統配置與調試
電源1DC5V輸入最少需要DC5V/15W供電,以保證系統啟動與運行的可靠性


  該應用底板的拓撲結構框圖如下所示:


高性能通訊管理機實現方案.png


  底板端面連接器信號說明:


高性能通訊管理機實現方案.png


  在應用底板上,設計了一個LED狀態指示燈接口,包括6路串口的收/發信號、2路CAN通訊信號、4路空觸點輸出狀態信號、4路空觸點輸入狀態信號、6路以太網連接狀態信號、2顆用戶可控LED燈信號、以及一個電源指示燈信號。在應用時,利用帶線從應用底板的LED指示燈接口,連接一個LED指示燈面板即可。


高性能通訊管理機實現方案.png


  在該應用方案電路設計過程中,已考慮到部份EMC要求,所以在電路設計以及PCB布局中,都有相應的措施,如:信號隔離、加入專用ESD器件、元器件布局區域分離等,因此可以直接使用,也可以參考相關資料,修改或調整設計電路,以適應特殊的應用需求。如果直接使用該用應底板,建議根據實際應用環境,并針對性地進行EMI實驗,以達到更好的EMC特性。


  由于該類型的應用底板,有大量的接線端子,因此PCB板的尺寸都會顯得相當長。如該應用底板的尺寸達到300mm*140mm大小,接線端是雙層的3.81mm板連接器以及雙層以太網連接器,正好適合1U機箱的安裝。


高性能通訊管理機實現方案.png


高性能通訊管理機實現方案.png

(1U機箱通訊管理機效果圖)


  附件1:

  PA1a-5V觸頭參數(摘自 PA1a-5V 數據手冊):


高性能通訊管理機實現方案.png

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