? 6路独立网口+14路串口的通讯管理机实现方案--应用方案

6路獨立網口+14路串口的通訊管理機實現方案

 2017/4/19     作者:黃志超    

  英創公司推出的ESM335x系列和ESM6802工控主板配置了精簡ISA總線(包括外部硬件中斷),以方便客戶做專用電路的擴展。在目前自動化工業控制領域中,以太網和串口是應用最為廣泛的通訊接口之一,作為以支持通訊接口為特色的工控主板,對這些通訊接口擴展的支持是很有必要的。英創公司利用工控主板上的ISA總線,設計出擴展四路以太網和8路串口的應用底板ETA810,客戶可以直接使用ETA810或者參考ETA810進行設計,從而組成多網絡和多串口的應用方案。下表可以清晰的表達出擴展方案的資源:


接口資源ESM335xESM6802
 板載網絡資源 2路以太網接口,10M/100M自適應 2路以太網接口,10M/100M自適應
 板載串口資源 5路標準UART串口,波特率可達3Mbps 4路標準UART串口,波特率最高可達5Mbit/s

 2路低速UART串口,最高波特率19.2Kbit/s,與GPIO復用管腳

 ETA810擴展資源

 4路以太網接口,10M/100M自適應

 8路標準UART串口,一路波特路最高為115.2kbps,

 其余可達2.7648Mbps

 4路以太網接口,10M/100M自適應

 8路標準UART串口,一路波特路最高為115.2kbps,

 其余可達2.7648Mbps

 擴展方案

 6路以太網口,10M/100M自適應

 13路標準UART串口

 核心板其余資源均通過排針引出

 6路以太網口,10M/100M自適應

 14路標準UART串口

 核心板其余資源均通過排針引出


硬件組成


  ETA810是基于ESM335x和ESM6802工控主板的多網絡、多串口擴展應用底板,通過四塊DM9000,一片CH438和一片邏輯控制器擴展出四路以太網和8路串口。ETA810的硬件設計,可以讓客戶方便的將ETA810作為一個可插拔的模塊嵌入在整體產品中,這樣可以獲得最佳的數據傳輸性能。對于網絡和串口引出接口的電路,用戶可以參考相應開發評估底板的電路原理圖和PCB圖。


2017031514895678431744703.gif

ETA810應用底板配合ESM6802/ESM335x工控主板構成多網絡多串口擴展方案


技術指標


  ● 5V直流供電,最大功耗約5W

  ● 外形尺寸:105 mm×102mm

  ● 4路擴展10M/100M自適應網絡

  ● 1路2.0全速USB-HOST接口

  ● 1路USB_OTG接口

  ● 1路RS232接口

  ● 8路擴展TTL串口

  ● 32路數字信號輸入輸出,輸入輸出電平0-3.3V


英創工控主板支持多網絡多串口擴展方案.gif

ETA810原理框圖


  ETA810_CN1和ETA810_CN2是ETA810引出的低速信號接口,主要是GPIO和串口,正面為插針,背面為插座,用戶可以方便的將信號引出。這2個雙排插座采用的是PC104所使用的長針,即下端是加長的插座,上端是加長的插針。在應用中,如果還需要實現CAN、RS485、RS232、繼電器輸出、空觸點輸入、模擬數據采集等資源的擴充,可以從下面的2個雙排插座,利用”疊加”電路板的設計方法向下擴展一張2級電路來實現。


  ETA810_CN1具體信號定義如下:


信號名稱及簡要描述ETA810_CN1信號名稱及簡要描述
PINPIN
 防插反堵孔12 +5V
 +5V34 +5V
 GND電源地56 GND電源地
 DBGSLn,調試模式選擇78 BD_SPEC
 RSTIN_OUTn,手動復位,低電平有效910 SYS_RSTOUTn,系統復位輸出200ms
 ttyS1_RXD(COM2_RXD)1112 ttyS1_TXD(COM2_TXD)
 ttyS2_RXD(COM3_RXD)1314 ttyS2_TXD(COM3_TXD)
 ttyS3_RXD(COM4_RXD)1516 ttyS3_TXD(COM4_TXD)
 ttyS4_RXD(COM5_RXD)1718 ttyS4_TXD(COM5_TXD)
 RSVD01920 RSVD1
 RSVD22122 RSVD3
 GPIO0 / COM2_CTSn2324 GPIO1 / COM2_RTSn
 GPIO2 / COM6_RXD2526 GPIO3 / COM6_TXD
 GPIO42728 GPIO5
 GPIO6 / PWM12930 GPIO7 / PWM2
 GPIO8 / PWM33132 GPIO9 / PWM4
 GPIO10 / CAN1_RXD3334 GPIO11 / CAN1_TXD
 GPIO12 / CAN2_RXD3536 GPIO13 / CAN2_TXD
 GPIO143738 GPIO15
 GND電源地3940 GND電源地


  ETA810_CN2定義如下:


信號名稱及簡要描述ETA810_CN2信號名稱及簡要描述
PINPIN
 +5V12 +5V
 +5V34 +5V
 GND電源地56 GND電源地
 ttyES1_RXD(COM20_RXD)78 ttyES1_TXD(COM20_TXD)
 ttyES2_RXD(COM21_RXD)910 ttyES2_TXD(COM21_TXD)
 ttyES3_RXD(COM22_RXD)1112 ttyES3_TXD(COM22_TXD)
 ttyES4_RXD(COM23_RXD)1314 ttyES4_TXD(COM23_TXD)
 ttyES5_RXD(COM24_RXD)1516 ttyES5_TXD(COM24_TXD)
 ttyES6_RXD(COM25_RXD)1718 ttyES6_TXD(COM25_TXD)
 ttyES7_RXD(COM26_RXD)1920 ttyES7_TXD(COM26_TXD)
 ttyES8_RXD(COM27_RXD)2122 ttyES8_TXD(COM27_TXD)
 GPIO162324 GPIO17
 GPIO182526 GPIO19
 GPIO202728 GPIO21
 GPIO222930 GPIO23
 GPIO24 / IRQ13132 GPIO25 / IRQ2
 GPIO26 / I2C_SDA3334 GPIO27 / I2C_SCL
 GPIO28 / SPI_MISO3536 GPIO29 / SPI_MOSI
 GPIO30 / SPI_SCLK3738 GPIO31 / SPI_CS0N
 GND電源地3940 GND電源地


  ETA810擁有8路擴展串口,均為LVCMOS電平。ETA810_CN1中串口的配置如下表:


CE名稱Linux名稱功能簡要說明
 COM2 ttyS1 三線制,LVCMOS電平,具體參數請參考對應核心板手冊
 COM3 ttyS2 三線制,RS232電平(默認)和LVCMOS電平可選,具體參數請參考對應核心板手冊
 COM4 ttyS3 三線制,LVCMOS電平,具體參數請參考對應核心板手冊
 COM5 ttyS4 三線制,LVCMOS電平,具體參數請參考對應核心板手冊
 COM6 ttyS5 三線制,LVCMOS電平,與GPIO復用,具體參數請參考對應核心板手冊
 COM20 ttyES1 三線制,LVCMOS電平,擴展串口,最高波特率115.2Kbps
 COM21 ttyES2 三線制,LVCMOS電平,擴展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM22 ttyES3 三線制,LVCMOS電平,擴展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM23 ttyES4 三線制,LVCMOS電平,擴展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM24 ttyES5 三線制,LVCMOS電平,擴展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM25 ttyES6 三線制,LVCMOS電平,擴展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM26 ttyES7 三線制,LVCMOS電平,擴展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM27 ttyES8 三線制,LVCMOS電平,擴展串口,最高波特率2.7648Mbps


  可以看到工控主板的低速信號都通過ETA810_CN1和ETA810_CN2引出來了,包括:GPIO、CAN、UART、IRQ、PWM、I2C、SPI等,客戶可以通過二級底板將這些引出的信號擴展為符合現場應用的接口,十分方便。


  同時英創公司還推出了ETA8xx系列二級應用底板,客戶也可以使用ETA8xx系列的二級應用底板快速地進行整機開發,具體的方案請參考:《ETA8xx工控應用底板加速客戶整機開發》


系統描述


  供電:在該應用方案中,直接使用5V直流供電。

  串口:在應用方案中,提供了豐富的串口通訊接口:1路RS232和至少11路TTL串口,在實際使用中可根據電平選擇串口和外部設備通訊。

  網絡接口:提供了6路獨立本地以太網接口,在需要網絡的應用中可以通過以太網進行連接和通訊。

  輸入/輸出接口:方案中提供了32路數字輸入輸出接口。利用這個接口,可以實現一些簡單的控制。

  實時時鐘:提供一路硬件實時時鐘RTC,使用紐扣電池供電,在系統掉電的時候也能夠保持時間。

  軟件:英創公司把應用方案中需要使用的模塊及接口資源的Linux和WinCE驅動全部測試通過,客戶只需要根據應用要求,完成應用軟件即可。