利用德州仪器信号链方案全方位优化网关性能

在万物互联的时代，工业网关有了新的内涵，已不只是简单的网络或协议交换的功能。数据吞吐量、数据并发通道、新的网络协议或标准支持等不断增长，而这些只是传统网关的技术发展要求，还会涉及到包括边缘计算、增强安全加密等一系列采集、控制和预处理功能，这些新技术正在引领着工业网关的发展。与此同时，伴随中国工业化加速的是对产品成本越来越优化的需求。

而如今，在智能制造、新基建、工业 4.0 等等一系列大背景下，工业网关正在迎来新一轮的变革。德州仪器也和其合作伙伴——创龙科技，携手助力中国电力设备成套供应商继续活跃于全球电力行业。

助力储能网关的高性能设计的优选方案

2018 年底，NN 公司创业伊始，需要针对储能行业开发出高性能网关。不同于标准工业网关，储能站的网关除了处理储能单元的数据之外，还需要采集电流、电压及温度等数据，使储能站的计量更加准确，同时也可以确保整个系统的高安全可靠特性。此外，当时正值储能赛道刚刚起步，NN 公司因此强烈希望缩短产品上市周期以抢占市场。由于自身嵌入式领域积累不足，寻找了几家工业嵌入式方案供应商，以期获得最专业的答案。

广州创龙电子科技有限公司（以下简称“创龙科技”）的技术人员接到咨询电话后，几番沟通，相关人员即赶往 NN 公司，共同探讨产品技术方案。考虑到客户需要控制成本来提高产品性价比，因此推荐了基于德州仪器 AM335x 处理器的核心板，该单芯片方案可以通过 GPMC 总线接入多路并口 AD。与另一家公司提供的通过 FPGA 进行采集的方案相比，可节省至少 30% 的成本。

AM335x 处理器，是德州仪器于 2011 年推出的，采用了 ARM Cortex-A8 内核，该处理器成功帮助工业市场从 ARM 9 过渡到了 Cortex-A 架构，在保留低功耗的同时，增强了处理性能、连接性、接口等特性，并集成双口千兆以太网，以及独有的 GPMC 接口。如此前瞻性的设计，不仅在当时遥遥领先，使其时至今日依然活跃在工业网关及 HMI 等场景中。正因为如此，Sitara 在工业领域迅速导入，积累了大量案例，其可靠性已经得到了行业验证。

就在 NN 公司的技术人员仔细审视德州仪器 AM335x 方案时，创龙科技接通了德州仪器的 FAE，三方就 AM335x 的部分参数细节进行讨论。这个方案与 NN 公司的需求是如此匹配，而且德州仪器基于 Arm 的处理器产品系列涵盖高中低端，产品 roadmap 也符合公司未来升级的规划，兼容性很强。所以 NN 公司当场就决定使用德州仪器 AM335x 处理器，并在接下来的 7 天内迅速进行了项目立项与启动。

当然，背后的考虑因素还有很多，最重要的是这家公司拥有远大的雄心，需要注重更长期的合作关系，更稳定的供货保证以及更多的技术支持服务，在这三方面，德州仪器都可以完美与之匹配。包括，德州仪器拥有着数十年的处理器和工业开发经验，拥有自主的晶圆厂和封测厂，在嵌入式软件和开发参考方面拥有多年的积累与支持。

利用德州仪器信号链方案全方位优化网关性能

由于 Sitara 在网关及工业市场上多年的广泛应用，因此具备丰富的参考设计库，而创龙科技也拥有大量的 SOM/GPMC 的成熟方案和丰富的产品开发案例，此外，德州仪器在整个信号链上的积累，也方便用户进行一站式选择，因此创龙为 NN 公司的采样方案推荐了德州仪器的 ADS8568。基于创龙科技提供的成熟核心板和参考设计，NN 公司在 10 天内即完成了项目底板硬件原理图。随后创龙科技和德州仪器的 FAE 携手在一天内就协助其完成了原理图的审核。最终，NN 公司仅用了两个月就顺利完成了样机的设计，而按照常规如果从零开始自行设计的话，至少需要半年。

由于工业对系统的安全性、稳定性、实时性的苛刻要求，在系统验证阶段，创龙科技帮助 NN 公司同时验证了包括 Linux、Linux-RT、RTOS 等操作系统，并在不同系统阶段进行上电掉电 1 万次，最大程度上确保系统的稳定性。同时，亦对产品进行多次高低温试验（-40℃~+85℃）、高温老化试验、振动试验等，确保产品胜任工业应用现场要求。另外，由于工业客户都需要长期的供货保证，因此也需要全生命周期的产品维护。

过硬的产品让 NN 公司迅速成为行业的头部企业，德州仪器和创龙科技在这个过程中一直为其提供各种软硬件及服务。

AM62x 处理器系列升级网关功能

2022 年，随着能源风口的到来，储能市场也掀起了新一轮升级，其中最重要的体现就是装机容量快速提升，也就意味着网关要管理更多的储能单元。NN 公司为了在市场上持续保持领先，需要推出更高性能的产品，对处理器的具体需求如下：2 个千兆网口、8 个串口和 3 路 CAN，需具备较强的计算能力和实时性，要求主频不低于 1.2GHz，内核数量不少于两个等等。

而此时德州仪器推出的 Sitara AM62x 系列 MPU 恰好符合上述要求，相较上代产品有多项升级。AM62x 处理器内核从 32 位升级成 64 位，内核架构由 Cortex-A8 升级至 Cortex-A53，内核数量及主频也都有所升级。除此之外，在内存、显示、安全、外设接口以及连接等方面均有大幅提升。这些功能的改进，也可以极大提高网关数据的吞吐及处理性能，从而满足 NN 公司应对多路电池储能单元网关的要求。

由于 NN 公司之前在 AM335x 上的成功商用，使其非常信任德州仪器的产品。而且德州仪器的产品设计具有很强的延续性，软件框架基本不变，升级换代的代价极低，对于 NN 公司来说可以将前几年积累的技术应用平移，在此基础上再增加新应用，以极低的成本切换，从而实现顺滑升级。与此同时，创龙科技和德州仪器长期以来保持的密切合作关系，也使其在 AM62x 问世之初就推出了配套的核心板以方便用户。以往很多工业级客户在选购产品时，往往不愿意第一个吃螃蟹，都希望产品经过广泛验证之后再做考虑，避免踩坑。而德州仪器的芯片加上创龙科技的服务，却使 NN 公司愿意第一时间采纳 Sitara 最新的方案。

展望工业的未来

从自动化流水线到传感器检测网络，从智能交通到电网传输，网关几乎覆盖了所有的工业应用。因此，设计出一款满足场景应用的网关，是工业系统可以稳定连接的基础保证。对于广大的工业市场而言，IT 与 OT 的融合还在继续，因此网关技术的发展还会持续向好。至于 NN 公司，未来储能市场还将继续发展，也就意味着必须持续开发出更加合适行业应用的网关产品。

在工业市场向智能化，物联化的方向演进过程中，网关的升级至关重要，其中对于处理器也有了新的要求，在满足安全性、鲁棒性和实时性的基本要求下，还需要更高处理性能、更快的开发周期以及更好的用户体验。为此，德州仪器将不断推出更高性能且更具性价比的处理器，同时还将不遗余力的在技术开发和销售等方面为客户进行全方位的支撑。

在工业化的浪潮下，无论是德州仪器还是创龙科技以及他们成千上万的工业客户，都有着雄心勃勃的计划，这些计划的背后，正是他们一直在默默追求的先进技术。

审核编辑：汤梓红