BPI-5202開發板，國產龍芯Loongson 2K1000LA

BPI-5202作為單純的嵌入式通用控制器軟硬件開發平臺，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、及物聯網行業的自動化監控場合，為應用開發者提供功能齊全的硬件解決方案，并支持BSP+docker開發環境。提供較強算力的邊緣計算支持。開發者可以快速利用開發平臺，進行開發并產品化.

龍芯Loongson 2K1000LA 開發板接口示意圖

PCBA 硬件規格

處理器及OS	龍芯2K1000LAi 雙核1.0GHz,Loongnix、LoongOS、LxAMP、麒麟V10
內存	4G DDR3，可配大容量SSD硬盤
基本通信功能	以太網口：2 x 1000M自適應，獨立MAC,?2 x RSRS485+1 x RS232+ 2 x CAN 2.0，帶隔離,?4G全網通
擴展功能模塊	5個擴展槽位，以下模塊任意組合,?7 x RS485：帶隔離（最多支持1個板卡擴展）;?16 x DI：無源輸入型，模塊提供24V隔離電源;?16 x DO：光耦繼電器輸出型，最大負載60V/500MA;?8 x DI + 8 DO：繼電器輸出型，NC、COM、NO節點;?8 x AI + 4 xAO：0-5V/4- 20mA;?其它定制模塊
HMI接口	HDMI
USB	USB支持鍵盤、鼠標；或電阻/電容顯示屏接口
電源	DC24V電源輸入,?24V隔離輸出，IO板使用，500mA

硬件擴展及工業控制網在設計

為滿足現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實現通信

所有電路板都通過內部總線(485或SPI)連接在盒子里

Banana Pi BPI-5202 全功能擴展網關設計

Banana Pi BPI-5202 全功能擴展網關設計

BPI-5202嵌入式邊緣計算工控機，是基于龍芯2K1000 (LA)研發的，同時連接數十臺現場電氣/物聯網設備/視頻前端設備的國產自主可控工控機。外部機箱及接口位置可根據現場工況靈活定制。BI-5202集成了以下功能:

300+工業通用/行業專用協議庫

視頻接入傳輸/控制/錄像/聯動功能

電氣IO量采集控制功能（AI/AO/DI/DO）

邊緣計算編程功能

工業防火墻功能

PLC編程功能

C/S架構SCADA系統功能

B/S架構SCADA系統功能

BPI-5202為導軌式安裝方式，外觀如下圖所示。

BPI-5202產品典型應用場景

適用于國產化自主可控需求中涉及多通道/多協議接入、數據處理與整合、監控、SCADA和輕量級PLC的應用場景：

變電站/配電間自動化系統中各類（串口/網口/IO電氣量）數據采集單元、測控裝置、保護設備的接入、協議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

機房動力環境監控、泵房監控系統中各類（串口/網口/IO電氣量）自動化控制設備、PLC、變頻器設備的接入、協議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

智慧城市、智慧園區、智慧校園系統中各類（串口/網口/電氣量IO）物聯網傳感器設備、控制設備的接入、協議解析、報警處理、轉換、整合傳輸與控制

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

BPI-5202主要特點

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

作為工業成品：以其所具有的功能（輕量級PLC、協議網關、視頻網關、綜合網關、嵌入式SCADA系統等各種角色），直接應用于工程項目現場

作為二次開發的基礎平臺，為應用開發者提供各類開發工具和協議解析數據庫接口，大大縮短各類行業應用產品的開發周、降低開發難度 作為單純的國產化自主可控的嵌入式通用控制器軟硬件平臺，為應用開發者提供較強算力的邊緣計算支持

2,工業級標準:

工業級低功耗設計，現場長期穩定運行

支持-40℃~+85℃寬溫運行（高溫環境下需選配合適的散熱片/風扇）

執行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，以及其他行業應用的定制模塊，采用內部高速總線與6202主板通信

4,數據+視頻現場整合

多年積累的300+國際/國家/行業/企業協議庫，即插即連，提高接入效率，解析數據準確

視頻RTSP/RTMP，Onvif/GB28181功能，流媒體服務器功能，H.264/H.265播放功能，數據聯動短視頻聯動報警錄像功能，攝像頭 AI分析事件捕獲/上傳功能（近期發布），數據OSD打碼功能（近期發布）

解決長期以來視頻監控獨立于數據監控、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，可針對網關內所有數據進行PLC方式編程，通過電氣IO模塊，實現輕量級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，應用程序可實現友好的HMI交互

配合內置的全功能SCADA系統（C/S架構和B/S架構），取代現場X86+Windows架構的上位機計算機系統，適合無人值守環境，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,多種二次開發接口

C、表達式、梯形圖、Java、Python、SqLite編程接口

Docker功能

內部邏輯結構

外部連接方式

BPI-5202技術說明

為滿足各關鍵行業項目對國產化自主可控產品的需要，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、及物聯網行業的自動化監控場合

為滿足現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，并可以根據用戶和項目的需求，定制各種功能板卡

BPI-5202內置300+規約解釋庫和實時數據庫，可連接國內外各種保護裝置、測控裝置、IEDs等設備，并支持IEC61850。可根據用戶要求定制特殊規約；提供開放的API，方便用戶自行開發規約軟件，規約軟件可獨立下載

BPI-5202支持近百臺設備的接入，數據協議解析、轉換與統一傳輸

BPI-5202具有強大的視頻處理能力，包括RTSP/RTMP視頻推拉流、Onvif/GB28181協議棧等視頻監控傳輸功能，實現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，實現視頻錄像及回放功能。獨有的基于數據+視頻的聯動功能，提供了業界唯一的數據+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系統功能

BPI-5202支持三種配置方式：

內置WEB管理，通過瀏覽器查詢／配置設備的工作參數

專用的配置軟件配置設備參數

云端遠程管理，通過云端對參數進行配置和診斷，實現固件和應用程序的升級

BPI-5202使用了先進的數字隔離技術、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現場應用的特殊性，遵循EMI/EMC設計規范，適應各種嚴酷的工業現場和物聯網現場，保障通信以及各種IO信號量的可靠

1)BPI-5202系列嵌入式邊緣計算工控機采用DC24V供電。

BPI-5202產品主要功能

1)內置300+通訊規約庫（詳見協議列表清單），包括：MQTT及其它物聯網協議、BACNET、OPC UA、IEC 60870-5-101/103/104、CDT、SPABUS、標準MODBUS及數十個變種，即插即通；可根據需求快速定制特殊協議，可提供二次開發環境

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，實現傳統規約與61850的雙向轉換

4)視頻流獲取、傳輸、分發，云臺控制、本地流媒體服務器功能

)加密傳輸、斷點續傳

6)內置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實現通信

8)HDMI/USB接口，配合嵌入式SCADA系統的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，提供完整的協議開發包，可定制各種協議

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 主要技術規格

項目	說明
處理器及OS	龍芯2K1000LAi 雙核1.0GHz,Loongnix、LoongOS、LxAMP、麒麟V10
內存	4G DDR3，可配大容量SSD硬盤
基本通信功能 ?	以太網口：2 x 1000M自適應，獨立MAC;?2 x RSRS485+1 x RS232+ 2 x CAN 2.0，帶隔離;?4G全網通
擴展功能模塊	可選
USB	USB支持鍵盤、鼠標；或電阻/電容顯示屏接口
數據處理能力	設備接入能力：?64臺（根據帶寬和采樣周期可調）;模擬量<8192;數字量<8192;控制量<8192;表達式計算定義、報警處理
視頻處理能力	視頻RTSP/RTMP、Onvif、GB28181;視頻錄像、回放;數據觸發片段視頻錄像、上傳;AI攝像頭圖像AI分析事件捕獲、數據OSD打碼;本地流媒體服務;H.264/H.265播放
HMI接口	HDMI
SCADA功能	全功能SCADA系統，處理點數：2048點
開發環境	C/表達式/梯形圖/Java/Python等邊緣計算二次開發環境
加密芯片	無
電源 ?	DC24V電源輸入,?24V隔離輸出，IO板使用，500mA

環境規格

項目	說明
工作溫度	-40~+60℃
存儲溫度	-40~+75℃
工作濕度（RH）	5%~95%無冷凝
存儲濕度（RH）	5%~95%無冷凝
海拔高度	<5000m
防雷	內置防雷元件，支持戶外使用，符合高等級EMC標準
防護等級	IP40
散熱方式	無風扇自然散熱
電磁兼容	EMC III級，GB/T17626、GB/T15153、IEC61850-3、EN61000-6-5
安規	GB/T7621-2008
認證	CE認證

物理規格

尺寸（寬x深x高）	36mm x105mm x 145mm，導軌式安裝,定制擴展的寬度為30mm x n+6（n≥2，為定制擴展時的寬度）
重量	0.5kg
功耗	典型功耗：5W ,最大功耗：10W

開發與合作方式

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

2,BPI-5202作為二次開發的基礎平臺，為應用開發者提供各類開發工具和協議解析數據庫接口，大大縮短各類行業應用產品的開發周、降低開發難度

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

BPI-5202開發板，國產龍芯Loongson 2K1000LA

審核編輯 黃宇