方便客户做专用电路的扩展方案

描述

英创公司推出的ESM335x系列和ESM6802工控主板配置了精简ISA总线(包括外部硬件中断),以方便客户做专用电路的扩展。在目前自动化工业控制领域中,以太网和串口是应用最为广泛的通讯接口之一,作为以支持通讯接口为特色的工控主板,对这些通讯接口扩展的支持是很有必要的。英创公司利用工控主板上的ISA总线,设计出扩展四路以太网和8路串口的应用底板ETA810,客户可以直接使用ETA810或者参考ETA810进行设计,从而组成多网络和多串口的应用方案。下表可以清晰的表达出扩展方案的资源:

接口资源 ESM335x ESM6802
 板载网络资源  2路以太网接口,10M/100M自适应  2路以太网接口,10M/100M自适应
 板载串口资源  5路标准UART串口,波特率可达3Mbps  4路标准UART串口,波特率最高可达5Mbit/s
 2路低速UART串口,最高波特率19.2Kbit/s,与GPIO复用管脚
 ETA810扩展资源  4路以太网接口,10M/100M自适应
 8路标准UART串口,一路波特路最高为115.2kbps,
 其余可达2.7648Mbps
 4路以太网接口,10M/100M自适应
 8路标准UART串口,一路波特路最高为115.2kbps,
 其余可达2.7648Mbps
 扩展方案  6路以太网口,10M/100M自适应
 13路标准UART串口
 核心板其余资源均通过排针引出
 6路以太网口,10M/100M自适应
 14路标准UART串口
 核心板其余资源均通过排针引出

硬件组成

ETA810是基于ESM335x和ESM6802工控主板的多网络、多串口扩展应用底板,通过四块DM9000,一片CH438和一片逻辑控制器扩展出四路以太网和8路串口。ETA810的硬件设计,可以让客户方便的将ETA810作为一个可插拔的模块嵌入在整体产品中,这样可以获得最佳的数据传输性能。对于网络和串口引出接口的电路,用户可以参考相应开发评估底板的电路原理图和PCB图。

嵌入式主板

ETA810应用底板配合ESM6802/ESM335x工控主板构成多网络多串口扩展方案

技术指标

● 5V直流供电,最大功耗约5W

● 外形尺寸:105 mm×102mm

● 4路扩展10M/100M自适应网络

● 1路2.0全速USB-HOST接口

● 1路USB_OTG接口

● 1路RS232接口

● 8路扩展TTL串口

● 32路数字信号输入输出,输入输出电平0-3.3V

嵌入式主板

ETA810原理框图

ETA810_CN1和ETA810_CN2是ETA810引出的低速信号接口,主要是GPIO和串口,正面为插针,背面为插座,用户可以方便的将信号引出。这2个双排插座采用的是PC104所使用的长针,即下端是加长的插座,上端是加长的插针。在应用中,如果还需要实现CAN、RS485、RS232、继电器输出、空触点输入、模拟数据采集等资源的扩充,可以从下面的2个双排插座,利用”叠加”电路板的设计方法向下扩展一张2级电路来实现。

ETA810_CN1具体信号定义如下:

信号名称及简要描述 ETA810_CN1 信号名称及简要描述
PIN PIN
 防插反堵孔 1 2  +5V
 +5V 3 4  +5V
 GND电源地 5 6  GND电源地
 DBGSLn,调试模式选择 7 8  BD_SPEC
 RSTIN_OUTn,手动复位,低电平有效 9 10  SYS_RSTOUTn,系统复位输出200ms
 ttyS1_RXD(COM2_RXD) 11 12  ttyS1_TXD(COM2_TXD)
 ttyS2_RXD(COM3_RXD) 13 14  ttyS2_TXD(COM3_TXD)
 ttyS3_RXD(COM4_RXD) 15 16  ttyS3_TXD(COM4_TXD)
 ttyS4_RXD(COM5_RXD) 17 18  ttyS4_TXD(COM5_TXD)
 RSVD0 19 20  RSVD1
 RSVD2 21 22  RSVD3
 GPIO0 / COM2_CTSn 23 24  GPIO1 / COM2_RTSn
 GPIO2 / COM6_RXD 25 26  GPIO3 / COM6_TXD
 GPIO4 27 28  GPIO5
 GPIO6 / PWM1 29 30  GPIO7 / PWM2
 GPIO8 / PWM3 31 32  GPIO9 / PWM4
 GPIO10 / CAN1_RXD 33 34  GPIO11 / CAN1_TXD
 GPIO12 / CAN2_RXD 35 36  GPIO13 / CAN2_TXD
 GPIO14 37 38  GPIO15
 GND电源地 39 40  GND电源地

ETA810_CN2定义如下:

信号名称及简要描述 ETA810_CN2 信号名称及简要描述
PIN PIN
 +5V 1 2  +5V
 +5V 3 4  +5V
 GND电源地 5 6  GND电源地
 ttyES1_RXD(COM20_RXD) 7 8  ttyES1_TXD(COM20_TXD)
 ttyES2_RXD(COM21_RXD) 9 10  ttyES2_TXD(COM21_TXD)
 ttyES3_RXD(COM22_RXD) 11 12  ttyES3_TXD(COM22_TXD)
 ttyES4_RXD(COM23_RXD) 13 14  ttyES4_TXD(COM23_TXD)
 ttyES5_RXD(COM24_RXD) 15 16  ttyES5_TXD(COM24_TXD)
 ttyES6_RXD(COM25_RXD) 17 18  ttyES6_TXD(COM25_TXD)
 ttyES7_RXD(COM26_RXD) 19 20  ttyES7_TXD(COM26_TXD)
 ttyES8_RXD(COM27_RXD) 21 22  ttyES8_TXD(COM27_TXD)
 GPIO16 23 24  GPIO17
 GPIO18 25 26  GPIO19
 GPIO20 27 28  GPIO21
 GPIO22 29 30  GPIO23
 GPIO24 / IRQ1 31 32  GPIO25 / IRQ2
 GPIO26 / I2C_SDA 33 34  GPIO27 / I2C_SCL
 GPIO28 / SPI_MISO 35 36  GPIO29 / SPI_MOSI
 GPIO30 / SPI_SCLK 37 38  GPIO31 / SPI_CS0N
 GND电源地 39 40  GND电源地

ETA810拥有8路扩展串口,均为LVCMOS电平。ETA810_CN1中串口的配置如下表:

CE名称 Linux名称 功能简要说明
 COM2  ttyS1  三线制,LVCMOS电平,具体参数请参考对应核心板手册
 COM3  ttyS2  三线制,RS232电平(默认)和LVCMOS电平可选,具体参数请参考对应核心板手册
 COM4  ttyS3  三线制,LVCMOS电平,具体参数请参考对应核心板手册
 COM5  ttyS4  三线制,LVCMOS电平,具体参数请参考对应核心板手册
 COM6  ttyS5  三线制,LVCMOS电平,与GPIO复用,具体参数请参考对应核心板手册
 COM20  ttyES1  三线制,LVCMOS电平,扩展串口,最高波特率115.2Kbps
 COM21  ttyES2  三线制,LVCMOS电平,扩展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM22  ttyES3  三线制,LVCMOS电平,扩展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM23  ttyES4  三线制,LVCMOS电平,扩展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM24  ttyES5  三线制,LVCMOS电平,扩展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM25  ttyES6  三线制,LVCMOS电平,扩展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM26  ttyES7  三线制,LVCMOS电平,扩展串口,最高波特率2.7648Mbps
 COM27  ttyES8  三线制,LVCMOS电平,扩展串口,最高波特率2.7648Mbps

可以看到工控主板的低速信号都通过ETA810_CN1和ETA810_CN2引出来了,包括:GPIO、CAN、UART、IRQ、PWM、I2C、SPI等,客户可以通过二级底板将这些引出的信号扩展为符合现场应用的接口,十分方便。

同时英创公司还推出了ETA8xx系列二级应用底板,客户也可以使用ETA8xx系列的二级应用底板快速地进行整机开发,具体的方案请参考:《ETA8xx工控应用底板加速客户整机开发》。

系统描述

  供电:在该应用方案中,直接使用5V直流供电。

串口:在应用方案中,提供了丰富的串口通讯接口:1路RS232和至少11路TTL串口,在实际使用中可根据电平选择串口和外部设备通讯。

网络接口:提供了6路独立本地以太网接口,在需要网络的应用中可以通过以太网进行连接和通讯。

输入/输出接口:方案中提供了32路数字输入输出接口。利用这个接口,可以实现一些简单的控制。

实时时钟:提供一路硬件实时时钟RTC,使用纽扣电池供电,在系统掉电的时候也能够保持时间。

软件:英创公司把应用方案中需要使用的模块及接口资源的Linux和WinCE驱动全部测试通过,客户只需要根据应用要求,完成应用软件即可。

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