英创信息技术1U机箱架构的高性能通讯管理机实现方案简介

英创公司推出的ESM6802工控主板，采用I.MX Cortex-A9 ARM双核处理器，最高主频可以达到1GHz，1GB板上DDR3内存，特别适合用作高性能通讯管理机的核心平台。本文介绍基于ESM6802的通讯管理机方案，该方案采用1U机箱结构进行规划设计，主要针对电力系统信息采集、机车信息采集相关应用。本通讯管理机方案由作为控制中心的ESM6802和应用底板组成，ESM6802搭载Linux操作系统，应用底板的主要通讯接口资源包括：6路以太网接口+6路串口+2路CAN接口等，其中6路以太网中，有1路是1000Mbps以太网接口。

应用底板主要接口资源如下表所示：

资源	数量	EMC属性	特点说明
1000Mbps以太网接口	1	ESD器件	ESM6802板载的1000Mbps以太网接口，根据需求，也可选择为100Mbps网络接口
100Mbps以太网接口	5	ESD器件	其中1路为ESM6802板载的100Mbps以太网接口，4路为扩展的100Mbps以太网接口
RS485总线	6	隔离 + ESD器件	占用ttyS1~ttyS6资源，每一路串口均支持RS232与RS485，分时使用，无需软件/硬件进行端口类型配置。RS232与RS485采用不同的连接件引脚输出信号
RS232总线	6	隔离
CAN总线	2	隔离 + ESD器件	支持CAN 2.0总线，最高速率达1Mbps
IRIG-B	1	隔离 + ESD器件	利用RS485总线接入，可直接连接校时设备的时间数据
I/O输出	4	隔离 + ESD器件	4路继电器空触点输出接口，采用PA1a-5V常开触头继电器，其参考末尾的附件1
I/O输入	4	隔离 + ESD器件	4路空触点入接口。使用无源开关信号进行输入
SD卡	1		标准SD卡接口，支持高速SD卡，最大可挂载64GB SD卡
LED指示灯接口	37	采用74HCT245进行信号隔离驱动	连接LED指示灯面板，实现对网络、串口、CAN、空触点输入、空触点输出等系统状态信息进行指示
串口终端	1	隔离 + ESD器件	串口用户终端，方便Linux系统用户进行系统配置与调试
电源	1	DC5V输入	最少需要DC5V/15W供电，以保证系统启动与运行的可靠性

该应用底板的拓扑结构框图如下所示：

底板端面连接器信号说明：

在应用底板上，设计了一个LED状态指示灯接口，包括6路串口的收/发信号、2路CAN通讯信号、4路空触点输出状态信号、4路空触点输入状态信号、6路以太网连接状态信号、2颗用户可控LED灯信号、以及一个电源指示灯信号。在应用时，利用带线从应用底板的LED指示灯接口，连接一个LED指示灯面板即可。

在该应用方案电路设计过程中，已考虑到部份EMC要求，所以在电路设计以及PCB布局中，都有相应的措施，如：信号隔离、加入专用ESD器件、元器件布局区域分离等，因此可以直接使用，也可以参考相关资料，修改或调整设计电路，以适应特殊的应用需求。如果直接使用该用应底板，建议根据实际应用环境，并针对性地进行EMI实验，以达到更好的EMC特性。

由于该类型的应用底板，有大量的接线端子，因此PCB板的尺寸都会显得相当长。如该应用底板的尺寸达到300mm*140mm大小，接线端是双层的3.81mm板连接器以及双层以太网连接器，正好适合1U机箱的安装。

（1U机箱通讯管理机效果图）

附件1：

PA1a-5V触头参数（摘自 PA1a-5V 数据手册）：