BPI-5202開發(fā)板，國產(chǎn)龍芯Loongson 2K1000LA

BPI-5202作為單純的嵌入式通用控制器軟硬件開發(fā)平臺，采用龍芯2K1000LA芯片設計，基本配置中有2個獨立MAC以太網(wǎng)端口、2個RS485端口+1個RS232端口+2個CAN2.0端口，配置靈活，廣泛適用于軍工、電力、石油、廠礦、及物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的自動化監(jiān)控場合，為應用開發(fā)者提供功能齊全的硬件解決方案，并支持BSP+docker開發(fā)環(huán)境。提供較強算力的邊緣計算支持。開發(fā)者可以快速利用開發(fā)平臺，進行開發(fā)并產(chǎn)品化.

龍芯Loongson 2K1000LA 開發(fā)板接口示意圖

PCBA 硬件規(guī)格

硬件擴展及工業(yè)控制網(wǎng)在設計

為滿足現(xiàn)場復雜的電氣量接入需求，BPI-5202設計了5個可擴展IO槽位，每個IO槽位可根據(jù)需要配置為16xDI、16xDO、8xDI+8xDO、8xAI+4AO中的任意一種IO板卡，配合提供靈活多變的配置組合方式，并可以根據(jù)用戶和項目的需求，定制各種功能板卡.

BPI-5202擴展口采用2.54mm 間距，2x10P 排針座，用來擴展IO接口。

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(jù)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(xiàn)通信

所有電路板都通過內(nèi)部總線(485或SPI)連接在盒子里

Banana Pi BPI-5202 全功能擴展網(wǎng)關設計

Banana Pi BPI-5202 全功能擴展網(wǎng)關設計

BPI-5202嵌入式邊緣計算工控機，是基于龍芯2K1000 (LA)研發(fā)的，同時連接數(shù)十臺現(xiàn)場電氣/物聯(lián)網(wǎng)設備/視頻前端設備的國產(chǎn)自主可控工控機。外部機箱及接口位置可根據(jù)現(xiàn)場工況靈活定制。BI-5202集成了以下功能:

300+工業(yè)通用/行業(yè)專用協(xié)議庫

視頻接入傳輸/控制/錄像/聯(lián)動功能

電氣IO量采集控制功能（AI/AO/DI/DO）

邊緣計算編程功能

工業(yè)防火墻功能

PLC編程功能

C/S架構SCADA系統(tǒng)功能

B/S架構SCADA系統(tǒng)功能

BPI-5202為導軌式安裝方式，外觀如下圖所示。

BPI-5202產(chǎn)品典型應用場景

適用于國產(chǎn)化自主可控需求中涉及多通道/多協(xié)議接入、數(shù)據(jù)處理與整合、監(jiān)控、SCADA和輕量級PLC的應用場景：

變電站/配電間自動化系統(tǒng)中各類（串口/網(wǎng)口/IO電氣量）數(shù)據(jù)采集單元、測控裝置、保護設備的接入、協(xié)議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

機房動力環(huán)境監(jiān)控、泵房監(jiān)控系統(tǒng)中各類（串口/網(wǎng)口/IO電氣量）自動化控制設備、PLC、變頻器設備的接入、協(xié)議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

智慧城市、智慧園區(qū)、智慧校園系統(tǒng)中各類（串口/網(wǎng)口/電氣量IO）物聯(lián)網(wǎng)傳感器設備、控制設備的接入、協(xié)議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

智能配電房、機房動力環(huán)境、泵站、智慧園區(qū)、智慧校園、智能制造等現(xiàn)場的視頻前段設備接入 配合后臺API和平臺，為應用開發(fā)商和用戶提供不依賴視頻廠家SDK和后臺系統(tǒng)的低成本、易開發(fā)的獨立安全的視頻監(jiān)控整合方案

BPI-5202主要特點

1,工業(yè)成品與應用開發(fā)平臺, BPI-5202嵌入式通用工業(yè)控制器，有三個不同的角色：

作為工業(yè)成品：以其所具有的功能（輕量級PLC、協(xié)議網(wǎng)關、視頻網(wǎng)關、綜合網(wǎng)關、嵌入式SCADA系統(tǒng)等各種角色），直接應用于工程項目現(xiàn)場

作為二次開發(fā)的基礎平臺，為應用開發(fā)者提供各類開發(fā)工具和協(xié)議解析數(shù)據(jù)庫接口，大大縮短各類行業(yè)應用產(chǎn)品的開發(fā)周、降低開發(fā)難度 作為單純的國產(chǎn)化自主可控的嵌入式通用控制器軟硬件平臺，為應用開發(fā)者提供較強算力的邊緣計算支持

2,工業(yè)級標準:

工業(yè)級低功耗設計，現(xiàn)場長期穩(wěn)定運行

支持-40℃~+85℃寬溫運行（高溫環(huán)境下需選配合適的散熱片/風扇）

執(zhí)行GB/T17626、GB/T15153、IEC61850-3、EN61000-6-5標準，EMC III級

支持雙機冗余

3,可擴展功能

支持定制外殼的板卡擴展，包括電氣IO模塊（AI / AO /DI /DO模塊）、擴展串口模塊、擴展以太網(wǎng)交換模塊、HPLC通信模塊、CAN通信模塊、Zigbee通信模塊、Lora通信模塊，以及其他行業(yè)應用的定制模塊，采用內(nèi)部高速總線與6202主板通信

4,數(shù)據(jù)+視頻現(xiàn)場整合

多年積累的300+國際/國家/行業(yè)/企業(yè)協(xié)議庫，即插即連，提高接入效率，解析數(shù)據(jù)準確

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(shù)據(jù)聯(lián)動短視頻聯(lián)動報警錄像功能，攝像頭 AI分析事件捕獲/上傳功能（近期發(fā)布），數(shù)據(jù)OSD打碼功能（近期發(fā)布）

解決長期以來視頻監(jiān)控獨立于數(shù)據(jù)監(jiān)控、需要視頻廠家前端+后端綁定方案痼疾和痛點

5,輕量級PLC功能

通過IEC61131-3編程語言，可針對網(wǎng)關內(nèi)所有數(shù)據(jù)進行PLC方式編程，通過電氣IO模塊，實現(xiàn)輕量級PLC功能

6,多種南向/北向通信方式

支持2個獨立MAC千兆自適應網(wǎng)口

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

支持2路CAN接口；

支持擴展WIFI、4G/5G通信

7,HMI及上位機功能集成

通過HDMI/USB接口連接觸摸屏/大屏-鍵盤-鼠標，應用程序可實現(xiàn)友好的HMI交互

配合內(nèi)置的全功能SCADA系統(tǒng)（C/S架構和B/S架構），取代現(xiàn)場X86+Windows架構的上位機計算機系統(tǒng)，適合無人值守環(huán)境，具有極高的性價比

8,多核架構、資源豐富、算力充裕

龍芯高性能處理器2K1000LA，主頻1.0GHz，4G DDR3

1 x M.2 SATA硬盤接口，可接入SSD硬盤

1 x mini PCIE接口，可接入4G模塊、Wifi模塊或AI算力卡；

內(nèi)置軟件狗加密芯片

可信平臺模塊，保障設備與通信安全

9,多種二次開發(fā)接口

C、表達式、梯形圖、Java、Python、SqLite編程接口

Docker功能

內(nèi)部邏輯結構

外部連接方式

BPI-5202技術說明

為滿足各關鍵行業(yè)項目對國產(chǎn)化自主可控產(chǎn)品的需要，而特別設計的BPI-5202，基本配置中有2個獨立MAC以太網(wǎng)端口、2個RS485端口+1個RS232端口+2個CAN2.0端口，配置靈活，廣泛適用于軍工、電力、石油、廠礦、及物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的自動化監(jiān)控場合

為滿足現(xiàn)場復雜的電氣量接入需求，BPI-5202設計了5個可擴展IO槽位，每個IO槽位可根據(jù)需要配置為16xDI、16xDO、8xDI+8xDO、8xAI+4AO中的任意一種IO板卡，配合提供靈活多變的配置組合方式，并可以根據(jù)用戶和項目的需求，定制各種功能板卡

BPI-5202內(nèi)置300+規(guī)約解釋庫和實時數(shù)據(jù)庫，可連接國內(nèi)外各種保護裝置、測控裝置、IEDs等設備，并支持IEC61850?？筛鶕?jù)用戶要求定制特殊規(guī)約；提供開放的API，方便用戶自行開發(fā)規(guī)約軟件，規(guī)約軟件可獨立下載

BPI-5202支持近百臺設備的接入，數(shù)據(jù)協(xié)議解析、轉換與統(tǒng)一傳輸

BPI-5202具有強大的視頻處理能力，包括RTSP/RTMP視頻推拉流、Onvif/GB28181協(xié)議棧等視頻監(jiān)控傳輸功能，實現(xiàn)對多廠家視頻前端設備（IPC、NVR）的兼容接入，配置大容量硬盤后可取代NVR，實現(xiàn)視頻錄像及回放功能。獨有的基于數(shù)據(jù)+視頻的聯(lián)動功能，提供了業(yè)界唯一的數(shù)據(jù)+視頻完美融合的解決方案

BPI-5202通過HDMI顯示接口和USB鍵盤鼠標（或觸摸屏），支持2048點以下完整的SCADA系統(tǒng)功能

BPI-5202支持三種配置方式：

內(nèi)置WEB管理，通過瀏覽器查詢／配置設備的工作參數(shù)

專用的配置軟件配置設備參數(shù)

云端遠程管理，通過云端對參數(shù)進行配置和診斷，實現(xiàn)固件和應用程序的升級

BPI-5202使用了先進的數(shù)字隔離技術、RS485自動方向控制、RS485零延時傳送技術，在設計上充分考慮了工業(yè)現(xiàn)場應用的特殊性，遵循EMI/EMC設計規(guī)范，適應各種嚴酷的工業(yè)現(xiàn)場和物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場，保障通信以及各種IO信號量的可靠

BPI-5202產(chǎn)品主要功能

1)內(nèi)置300+通訊規(guī)約庫（詳見協(xié)議列表清單），包括：MQTT及其它物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、BACNET、OPC UA、IEC 60870-5-101/103/104、CDT、SPABUS、標準MODBUS及數(shù)十個變種，即插即通；可根據(jù)需求快速定制特殊協(xié)議，可提供二次開發(fā)環(huán)境

2)支持西門子/AB/施耐德/三菱等各類PLC連接

3)支持IEC61850 Server/Client功能，實現(xiàn)傳統(tǒng)規(guī)約與61850的雙向轉換

4)視頻流獲取、傳輸、分發(fā)，云臺控制、本地流媒體服務器功能

)加密傳輸、斷點續(xù)傳

6)內(nèi)置RTC，提供高精度時間參考

7)模塊化設計，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(jù)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CS5202LS-IC實現(xiàn)通信

8)HDMI/USB接口，配合嵌入式SCADA系統(tǒng)的UI操作

9)本地設備配置管理，云端設備配置管理

10)Telnet、SNMP服務

11)電磁兼容性設計，符合國際相關標準，具有良好的抗干擾能力

12)可進行二次開發(fā)，提供完整的協(xié)議開發(fā)包，可定制各種協(xié)議

13)全功能SCADA功能

14)導軌式安裝方式，造型美觀，組屏方便

BPI-5202 主要技術規(guī)格

環(huán)境規(guī)格

物理規(guī)格

開發(fā)與合作方式

1,BPI-5202為一款開源硬件產(chǎn)品，Banana Pi 社區(qū)提供所有的BSP板級支持代碼，并在代碼中支持Docker容器。 有技術開發(fā)能力的客戶，直接在BPI-5202上進行二次應用開發(fā)。

2,BPI-5202作為二次開發(fā)的基礎平臺，為應用開發(fā)者提供各類開發(fā)工具和協(xié)議解析數(shù)據(jù)庫接口，大大縮短各類行業(yè)應用產(chǎn)品的開發(fā)周、降低開發(fā)難度

3,BPI-5202為完整工控產(chǎn)品，客戶可以直接用來進行工業(yè)控制，提供完全的產(chǎn)品級支持。

BPI-5202開發(fā)板，國產(chǎn)龍芯Loongson 2K1000LA

審核編輯 黃宇