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嵌入式工控核心板
2×USB
4×RS232
IIC
SPI
2路音频输出
1×SD
14×GPIO
IMB9121嵌入式工控核心板采用Atmel工控ARM CPU AT91SAM9G20,核心时钟频率400MHz,提供64MB内存,128MB NAND FLASH,也提供NOR FLASH和SD卡接口,支持从任一非易失性存储器启动。
IMB9121的设计目标是工业RTU应用控制核心板,它采用USB HOST接口外挂2G/3G模块,用于无线通信。IMB9121也集成了10/100Base-T以太网接口,支持宽带接入、ADSL MODEM等广域网接入方式。此外,IMB9121外接4个RS232串口,14个GPIO接口,SPI接口,左右声道输出接口,用于处理应用的各种信号。IMB9121也具有一般工业控制常用的小“零件”,如JTAG接口,便于现场编程;实时时钟,为工控应用提供方便的工具;看门狗,强化可靠性。
核心板接口及功能介绍
● 串口
包括4个RS232串口,其中1个用于CONSOLE口。全部串口均有8KV ESD保护。
● GPIO接口
共有14个GPIO接口,每个GPIO接口均可作为中断管脚,具有斯密特触发器,可编程为Open Drain,内部上拉电阻,并行的输出接口。
● SPI接口
SPI接口可用于接入各种具有此类接口的传感器,例如加速度传感器。通常这些传感器位于核心板的数据接口板/背板上。
● SD卡接口
支持8GB存储。
● USB接口
2路USB 2.0 HOST接口。
● 音频接口
双通道音频输出接口。
● 电源
单电源12V DC输入,电流最大3A。
● 实时时钟
设备断电后可用备用电池维持。具有万年历支持。
● 看门狗
CPU片内硬件看门狗,最大周期15秒。
性能指标
● CPU核心为ARM926EJ-S,主频400M Hz,32kB数据缓存,32kB指令缓存,两个16KB SRAM存储块以及64KB ROM,在最高总线速度下可实现单周期访问;
● 标配64MB SDRAM,32位数据总线;
● 标配128MB NAND FLASH,也支持NOR FLASH和SD卡;
● 工作环境温度-40ºC ~ 80ºC,无凝结;
● 输入电压12V DC,功率小于3W;
● 1个10/100M自适应以太网接口;
● 2个USB 2.0 HOST接口;
● 4个RS232 3线串口;
● 14路通用输入输出接口;
● 支持SPI,IIC接口;
● 2路音频输出接口;
● 支持实时时钟和看门狗;
● Uboot 1.34版本,Linux内核为2.6.31版本。
匹配接口板介绍
IMB9121匹配的接口板/背板按照客户需求,可灵活定制,主要有如下用途:
● 扩展核心板的接口,例如在接口板上安装发光二极管/按键,使核心板可以通过GPIO口来建立人机接口,显示各种状态,获取控制指令;或者在上面安装3G模块,使核心板可以通过USB进行控制,建立无线通信;或者在上面安装CAN总线、RS485接口转换器,使核心板拥有CAN总线和RS485总线的通信能力;
● 为核心板提供各种传感信号,例如在接口板上安装加速度传感器,使核心板可以获知设备的运动状态;或者在上面安装GPS模块,使核心板可以获取设备的位置信息;
● 隔离外部环境和核心板上的信号线,保护核心板免收意外损坏。在接口板上加装光电耦合管,可以使核心板的GPIO接口安全地扩展到设备外部,免收雷击/静电影响;
● 电源管理。把220V AC电源转换为低压直流电源,供给核心板使用;电池充电管理电路,电池电压检测等。
软件支持
Bootloader采用Uboot 1.34版本,Linux内核版本号为2.6.30。提供所有外设的Linux驱动,包括音频接口,一拖二的SPI串口转换器,ITU-R BT. 656的图像传感接口等。
机箱示范
由IMB9121嵌入式工控核心板,以及接口板,电源、电池共同组成的工控设备如图3所示。电源采用航空插座。内部集成丰富的传感器和有线、无线通信方式。
附录:CPU特征及可定制接口
IMB9121是一块定制性很强的核心控制板,因此外部接口有限。事实上AT91SAM9G20具有非常丰富的接口,可以随时为你的应用服务,请看下面的介绍。更多细节,可以参阅我们基于这颗CPU的其他主板介绍。
● ARM926-EJS嵌入式CPU,主频400MHz,支持Thumb指令;
● 32KB指令Cache,32KB数据Cache;
● 64KB内置ROM,16KB内置SRAM,在最高主频下仍然能单周期访问;
● 内置MMU(内存管理单元);
● 内置DSP,支持JAVA加速技术Jazelle;
● 外部总线接口(EBI),支持SDRAM、SRAM、NAND FLASH,
● USB 2.0 Device接口,2个USB 2.0 Host接口;
● 10/100Base-T以太网接口;
● 图像输入接口。ITU-R BT. 601/656接口,可编程设定帧速率;
● 实时时钟。电池或备用电源供电的慢速时钟,可以选择采用外部的32.768k时钟或者内部RC锁相环时钟,提供不间断的慢速实时时钟;
● 时钟输出。最高可以输出800M的时钟;
● 4个带流控信号的串口,其中串口0为支持全功能MODEM流控信号的串口。独立波特率、串口格式,可以用于产生和接收IrDA调制信号,可进行曼切斯特编码/解码,支持ISO7816智能卡的硬件握手,支持RS485控制;
● 2个两线串口;
● DEBUG专用2线UART;
● 2个主/从SPI接口,可通过挂接SPI/串口转换芯片,生成4个普通串口;
● 看门狗计数器;
● IEEE 1149.1 JTAG边界扫描接口;
● 4个10bit模数转换通道;
● 3个32位并行输入/输出控制器。一共96条可编程I/O线,每条线可与最多2个附属设备接口管脚复用。每条线均可引起中断。可编程为Open Drain,内部上拉电阻,并行的输出接口。所有线均具有斯密特触发。
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