Banana Pi开源社区推出BPI-5202开发板，国产龙芯Loongson 2K1000LA

 

BPI-5202开发板，国产龙芯Loongson 2K1000LA

BPI-5202作为单纯的嵌入式通用控制器软硬件开发平台，采用龙芯2K1000LA芯片设计，基本配置中有2个独立MAC以太网端口、2个RS485端口+1个RS232端口+2个CAN2.0端口，配置灵活，广泛适用于军工、电力、石油、厂矿、及物联网行业的自动化监控场合，为应用开发者提供功能齐全的硬件解决方案，并支持BSP+docker开发环境。提供较强算力的边缘计算支持。开发者可以快速利用开发平台，进行开发并产品化.

龙芯Loongson 2K1000LA 开发板接口示意图

PCBA 硬件规格

 

处理器及OS	龙芯2K1000LAi 双核1.0GHz,Loongnix、LoongOS、LxAMP、麒麟V10
内存	4G DDR3，可配大容量SSD硬盘
基本通信功能	以太网口：2 x 1000M自适应，独立MAC,2 x RSRS485+1 x RS232+ 2 x CAN 2.0，带隔离,4G全网通
扩展功能模块	5个扩展槽位，以下模块任意组合,7 x RS485：带隔离（最多支持1个板卡扩展）;16 x DI：无源输入型，模块提供24V隔离电源;16 x DO：光耦继电器输出型，最大负载60V/500MA;8 x DI + 8 DO：继电器输出型，NC、COM、NO节点;8 x AI + 4 xAO：0-5V/4- 20mA;其它定制模块
HMI接口	HDMI
USB	USB支持键盘、鼠标；或电阻/电容显示屏接口
电源	DC24V电源输入,24V隔离输出，IO板使用，500mA

 

硬件扩展及工业控制网在设计

为满足现场复杂的电气量接入需求，BPI-5202设计了5个可扩展IO槽位，每个IO槽位可根据需要配置为16xDI、16xDO、8xDI+8xDO、8xAI+4AO中的任意一种IO板卡，配合提供灵活多变的配置组合方式，并可以根据用户和项目的需求，定制各种功能板卡.

BPI-5202扩展口采用2.54mm 间距，2x10P 排针座，用来扩展IO接口。

BPI-5202支持模块化设计，提供丰富的扩展接口，可以采用基本单元 + 5个扩展单元，支持按需配置。扩展IO单元模块包括：

7 x RS485模块，带隔离

16 x DI模块（开关输入模块），无源输入（最多支持5个模块混插）

16 x DO模块(开关输出模块)，继电器输出（最多支持5个模块混插）

8 x DI+8 x DO O模块(开关输入/输出模块)，继电器输出（最多支持5个模块混插）

8 x AI + 4 x AO 模块（模拟量输入输出模块），支持0-5V、0-20mA输入

可根据需求定制Lora、ZigBee、433M无线传输模块、电力线载波模块、以及其它功能模块

支持第三方自行定制功能板卡，并与BPI-5202实现通信

所有电路板都通过内部总线(485或SPI)连接在盒子里

Banana Pi BPI-5202 全功能扩展网关设计

Banana Pi BPI-5202 全功能扩展网关设计

BPI-5202嵌入式边缘计算工控机，是基于龙芯2K1000 (LA)研发的，同时连接数十台现场电气/物联网设备/视频前端设备的国产自主可控工控机。外部机箱及接口位置可根据现场工况灵活定制。BI-5202集成了以下功能:

300+工业通用/行业专用协议库

视频接入传输/控制/录像/联动功能

电气IO量采集控制功能（AI/AO/DI/DO）

边缘计算编程功能

工业防火墙功能

PLC编程功能

C/S架构SCADA系统功能

B/S架构SCADA系统功能

BPI-5202为导轨式安装方式，外观如下图所示。

BPI-5202产品典型应用场景

适用于国产化自主可控需求中涉及多通道/多协议接入、数据处理与整合、监控、SCADA和轻量级PLC的应用场景：

变电站/配电间自动化系统中各类（串口/网口/IO电气量）数据采集单元、测控装置、保护设备的接入、协议解析、报警处理、转换、整合传输与控制

机房动力环境监控、泵房监控系统中各类（串口/网口/IO电气量）自动化控制设备、PLC、变频器设备的接入、协议解析、报警处理、转换、整合传输与控制

智慧城市、智慧园区、智慧校园系统中各类（串口/网口/电气量IO）物联网传感器设备、控制设备的接入、协议解析、报警处理、转换、整合传输与控制

智能配电房、机房动力环境、泵站、智慧园区、智慧校园、智能制造等现场的视频前段设备接入 配合后台API和平台，为应用开发商和用户提供不依赖视频厂家SDK和后台系统的低成本、易开发的独立安全的视频监控整合方案

BPI-5202主要特点

1,工业成品与应用开发平台, BPI-5202嵌入式通用工业控制器，有三个不同的角色：

作为工业成品：以其所具有的功能（轻量级PLC、协议网关、视频网关、综合网关、嵌入式SCADA系统等各种角色），直接应用于工程项目现场

作为二次开发的基础平台，为应用开发者提供各类开发工具和协议解析数据库接口，大大缩短各类行业应用产品的开发周、降低开发难度 作为单纯的国产化自主可控的嵌入式通用控制器软硬件平台，为应用开发者提供较强算力的边缘计算支持

2,工业级标准:

工业级低功耗设计，现场长期稳定运行

支持-40℃~+85℃宽温运行（高温环境下需选配合适的散热片/风扇）

执行GB/T17626、GB/T15153、IEC61850-3、EN61000-6-5标准，EMC III级

支持双机冗余

3,可扩展功能

支持定制外壳的板卡扩展，包括电气IO模块（AI / AO /DI /DO模块）、扩展串口模块、扩展以太网交换模块、HPLC通信模块、CAN通信模块、Zigbee通信模块、Lora通信模块，以及其他行业应用的定制模块，采用内部高速总线与6202主板通信

4,数据+视频现场整合

多年积累的300+国际/国家/行业/企业协议库，即插即连，提高接入效率，解析数据准确

视频RTSP/RTMP，Onvif/GB28181功能，流媒体服务器功能，H.264/H.265播放功能，数据联动短视频联动报警录像功能，摄像头 AI分析事件捕获/上传功能（近期发布），数据OSD打码功能（近期发布）

解决长期以来视频监控独立于数据监控、需要视频厂家前端+后端绑定方案痼疾和痛点

5,轻量级PLC功能

通过IEC61131-3编程语言，可针对网关内所有数据进行PLC方式编程，通过电气IO模块，实现轻量级PLC功能

6,多种南向/北向通信方式

支持2个独立MAC千兆自适应网口

支持2个RS485和1个RS232串口；通过机箱扩展和扩展板，可以多支持7个RS485

支持2路CAN接口；

支持扩展WIFI、4G/5G通信

7,HMI及上位机功能集成

通过HDMI/USB接口连接触摸屏/大屏-键盘-鼠标，应用程序可实现友好的HMI交互

配合内置的全功能SCADA系统（C/S架构和B/S架构），取代现场X86+Windows架构的上位机计算机系统，适合无人值守环境，具有极高的性价比

8,多核架构、资源丰富、算力充裕

龙芯高性能处理器2K1000LA，主频1.0GHz，4G DDR3

1 x M.2 SATA硬盘接口，可接入SSD硬盘

1 x mini PCIE接口，可接入4G模块、Wifi模块或AI算力卡；

内置软件狗加密芯片

可信平台模块，保障设备与通信安全

9,多种二次开发接口

C、表达式、梯形图、Java、Python、SqLite编程接口

Docker功能

内部逻辑结构

外部连接方式

BPI-5202技术说明

为满足各关键行业项目对国产化自主可控产品的需要，而特别设计的BPI-5202，基本配置中有2个独立MAC以太网端口、2个RS485端口+1个RS232端口+2个CAN2.0端口，配置灵活，广泛适用于军工、电力、石油、厂矿、及物联网行业的自动化监控场合

为满足现场复杂的电气量接入需求，BPI-5202设计了5个可扩展IO槽位，每个IO槽位可根据需要配置为16xDI、16xDO、8xDI+8xDO、8xAI+4AO中的任意一种IO板卡，配合提供灵活多变的配置组合方式，并可以根据用户和项目的需求，定制各种功能板卡

BPI-5202内置300+规约解释库和实时数据库，可连接国内外各种保护装置、测控装置、IEDs等设备，并支持IEC61850。可根据用户要求定制特殊规约；提供开放的API，方便用户自行开发规约软件，规约软件可独立下载

BPI-5202支持近百台设备的接入，数据协议解析、转换与统一传输

BPI-5202具有强大的视频处理能力，包括RTSP/RTMP视频推拉流、Onvif/GB28181协议栈等视频监控传输功能，实现对多厂家视频前端设备（IPC、NVR）的兼容接入，配置大容量硬盘后可取代NVR，实现视频录像及回放功能。独有的基于数据+视频的联动功能，提供了业界唯一的数据+视频完美融合的解决方案

BPI-5202通过HDMI显示接口和USB键盘鼠标（或触摸屏），支持2048点以下完整的SCADA系统功能

BPI-5202支持三种配置方式：

内置WEB管理，通过浏览器查询／配置设备的工作参数

专用的配置软件配置设备参数

云端远程管理，通过云端对参数进行配置和诊断，实现固件和应用程序的升级

BPI-5202使用了先进的数字隔离技术、RS485自动方向控制、RS485零延时传送技术，在设计上充分考虑了工业现场应用的特殊性，遵循EMI/EMC设计规范，适应各种严酷的工业现场和物联网现场，保障通信以及各种IO信号量的可靠

 

1)BPI-5202系列嵌入式边缘计算工控机采用DC24V供电。

 

BPI-5202产品主要功能

1)内置300+通讯规约库（详见协议列表清单），包括：MQTT及其它物联网协议、BACNET、OPC UA、IEC 60870-5-101/103/104、CDT、SPABUS、标准MODBUS及数十个变种，即插即通；可根据需求快速定制特殊协议，可提供二次开发环境

2)支持西门子/AB/施耐德/三菱等各类PLC连接

3)支持IEC61850 Server/Client功能，实现传统规约与61850的双向转换

4)视频流获取、传输、分发，云台控制、本地流媒体服务器功能

)加密传输、断点续传

6)内置RTC，提供高精度时间参考

7)模块化设计，基本单元 + 5个扩展单元，支持按需配置。扩展IO单元模块包括：

7 x RS485模块，带隔离

16 x DI模块（开关输入模块），无源输入（最多支持5个模块混插）

16 x DO模块(开关输出模块)，继电器输出（最多支持5个模块混插）

8 x DI+8 x DO O模块(开关输入/输出模块)，继电器输出（最多支持5个模块混插）

8 x AI + 4 x AO 模块（模拟量输入输出模块），支持0-5V、0-20mA输入

可根据需求定制Lora、ZigBee、433M无线传输模块、电力线载波模块、以及其它功能模块

支持第三方自行定制功能板卡，并与CS5202LS-IC实现通信

8)HDMI/USB接口，配合嵌入式SCADA系统的UI操作

9)本地设备配置管理，云端设备配置管理

10)Telnet、SNMP服务

11)电磁兼容性设计，符合国际相关标准，具有良好的抗干扰能力

12)可进行二次开发，提供完整的协议开发包，可定制各种协议

13)全功能SCADA功能

14)导轨式安装方式，造型美观，组屏方便

BPI-5202 主要技术规格

 

项目	说明
处理器及OS	龙芯2K1000LAi 双核1.0GHz,Loongnix、LoongOS、LxAMP、麒麟V10
内存	4G DDR3，可配大容量SSD硬盘
基本通信功能 	以太网口：2 x 1000M自适应，独立MAC;2 x RSRS485+1 x RS232+ 2 x CAN 2.0，带隔离;4G全网通
扩展功能模块	可选
USB	USB支持键盘、鼠标；或电阻/电容显示屏接口
数据处理能力	设备接入能力：⇐64台（根据带宽和采样周期可调）;模拟量<8192;数字量<8192;控制量<8192;表达式计算定义、报警处理
视频处理能力	视频RTSP/RTMP、Onvif、GB28181;视频录像、回放;数据触发片段视频录像、上传;AI摄像头图像AI分析事件捕获、数据OSD打码;本地流媒体服务;H.264/H.265播放
HMI接口	HDMI
SCADA功能	全功能SCADA系统，处理点数：2048点
开发环境	C/表达式/梯形图/Java/Python等边缘计算二次开发环境
加密芯片	无
电源 	DC24V电源输入,24V隔离输出，IO板使用，500mA

 

环境规格

 

项目	说明
工作温度	-40~+60℃
存储温度	-40~+75℃
工作湿度（RH）	5%~95%无冷凝
存储湿度（RH）	5%~95%无冷凝
海拔高度	<5000m
防雷	内置防雷元件，支持户外使用，符合高等级EMC标准
防护等级	IP40
散热方式	无风扇自然散热
电磁兼容	EMC III级，GB/T17626、GB/T15153、IEC61850-3、EN61000-6-5
安规	GB/T7621-2008
认证	CE认证

 

物理规格

 

尺寸（宽x深x高）	36mm x105mm x 145mm，导轨式安装,定制扩展的宽度为30mm x n+6（n≥2，为定制扩展时的宽度）
重量	0.5kg
功耗	典型功耗：5W ,最大功耗：10W

 

开发与合作方式

1,BPI-5202为一款开源硬件产品，Banana Pi 社区提供所有的BSP板级支持代码，并在代码中支持Docker容器。 有技术开发能力的客户，直接在BPI-5202上进行二次应用开发。

2,BPI-5202作为二次开发的基础平台，为应用开发者提供各类开发工具和协议解析数据库接口，大大缩短各类行业应用产品的开发周、降低开发难度

3,BPI-5202为完整工控产品，客户可以直接用来进行工业控制，提供完全的产品级支持。

BPI-5202开发板，国产龙芯Loongson 2K1000LA

审核编辑 黄宇