J7EXPCXEVM
Primero, descripción general del producto.J7EXPCXEVM es una tarjeta de expansión de interruptor Ethernet/puerta de grado industrial especialmente diseñada para placas procesadoras de uso general Jacinto serie 7 J721EXCP01EVM.La función principal es ampliar el acceso a la red y las capacidades de comunicación de borde de la placa del procesador.La tarjeta de expansión integra múltiples tipos de interfaces de red de grado industrial (Gigabit Ethernet, bus CAN/LIN, PROFIBUS/RS485), interfaces de sensores y terminales de señal de control del motor, y puede realizar la función de red integrada de "reenvío de datos de acceso a múltiples dispositivos". Preprocesamiento de borde" sin diseño de hardware adicional.Es adecuado para automatización industrial, puertas de enlace de borde de Internet de las cosas, pruebas de electrónica automotriz y otros escenarios.El diseño del hardware se ajusta al estándar del entorno industrial y el software es compatible con el kit de desarrollo convencional de la plataforma Jacinto 7.Es una herramienta clave para reducir el costo del desarrollo de prototipos de redes industriales y verificar el rendimiento de la red del procesador Jacinto 7.
En segundo lugar, especificaciones principales1.Compatibilidad con adaptadores y hardware
Adaptación del módulo principal: solo compatible con la placa de procesador de uso general J721EXCP01EVM, acoplamiento con el módulo principal a través del conector de alta velocidad integrado de 2 × 80 pines, compatible con el módulo principal Jacinto serie 7 SOC (como DRA821U, DRA829J, TDA4AH, incluido el automóvil -modelo de sufijo Q1) transmisión de señal de control de red completa, sin pérdida de compatibilidad funcional;
Capacidad de coordinación del procesador: controlador Gigabit Ethernet que admite el módulo principal SOC, controlador CAN FD, unidad directa del controlador UART, no se requiere chip puente adicional, puede aprovechar al máximo la potencia informática multicore de Jacinto 7 (como Cortex-A72/C66x DSP) para lograr el preprocesamiento de bordes de datos de red.
2.Interfaz central y funciones de red
Interfaz Ethernet (función central):
Gigabit Ethernet: interfaz RGMII de 4 vías 10/100/1000 Mbps (usando chip TI DP83867E Ethernet PHY), compatible con modo full-duplex/half-duplex, compatible con IEEE 802.3 estándar, puede conectar conmutadores industriales, PLC, servidor de borde, admite sincronización de reloj precisa IEEE 1588 PTP (para comunicación industrial en tiempo real);
Gigabit Ethernet: interfaz RMII unidireccional de 10/100 Mbps (usando el chip TI DP83822I PHY), que se puede utilizar como puerto de red de respaldo o para conectar dispositivos de bajo ancho de banda (como puertas de enlace de sensores).
Función de interruptor: soporte 802.División VLAN 1Q, agregación de puertos, control de prioridad de tráfico QoS y puede realizar la función de conmutación de "reenvío centralizado de acceso multidispositivo" a través de la configuración de software para reducir la dependencia de dispositivos de red externos;
Interfaz de bus industrial:
Bus CAN/LIN: interfaz CAN FD de 6 vías (admite el estándar ISO 11898-2, velocidad ≤ 8 Mbps), interfaz LIN de 6 vías (admite LIN 2.Estándar 2A), protección ESD integrada (descarga de contacto ± 8kV), adecuada para electrónica automotriz, requisitos de comunicación de bus de control industrial;
PROFIBUS/RS485: interfaz PROFIBUS-DP de 1 vía (compatible con el estándar EN 50170) e interfaz RS485 unidireccional (half dúplex, velocidad ≤ 115,2 kbps), terminal DB9 compartido (modo de conmutación a través de software), admite acceso a dispositivos de bus de campo industriales;
Interfaz de extensión auxiliar:
Interfaz del sensor: 2 interfaz USS (para conectar un sensor ultrasónico), 1 interfaz de sensor IMU (compatible con el protocolo I2C/SPI), admite recopilación de datos con conocimientos del entorno;
Terminales de control del motor: 4 terminales de salida PWM (utilizados para accionar motores pequeños), 2 terminales de entrada del codificador, que pueden cooperar con el módulo principal para realizar la función de enlace de "control de red-accionamiento del motor";
Interfaz de depuración: 1 interfaz USB tipo C (para depuración de firmware de la tarjeta de expansión y exportación de registros de datos), 1 interfaz JTAG (compatible con la herramienta de depuración del módulo principal).
3.Parámetros eléctricos y ambientales.
Especificaciones de la fuente de alimentación: el módulo principal J721EXCP01EVM proporciona una fuente de alimentación de 12 V CC a través del conector, el consumo máximo de energía de la tarjeta de expansión es ≤ 5 W (estado de funcionamiento de la interfaz completa) y el consumo de energía en espera es ≤ 1 W;
Tolerancia ambiental:
Rango de temperatura de funcionamiento: -40° C -85° C (estándar industrial, adecuado para talleres de fábrica, escenarios de equipos de borde exterior);
Rendimiento de protección: protección ESD (todas las descargas de contacto de la interfaz ± 8 kV, descarga de aire ± 15 kV), compatibilidad con EMC (estándar de radiación EN 55022 Clase B, estándar de resistencia a la radiación EN 61000-4-3);
Especificaciones físicas: el tamaño de la PCB es de aproximadamente 180 mm × 120 mm (combinado con el módulo principal J721EXCP01EVM), utilizando un diseño de placa de 6 capas (separación de capa de señal/capa de potencia/capa de tierra, lo que reduce la diafonía de la señal de la red) y 4 orificios de montaje (apertura 3 mm) están reservados en el borde para soportar una fijación común con el módulo principal.
4.Compatibilidad de software
Kit de desarrollo: Compatible con procesador TI-SDK-Linux-J721E (sistema Linux), procesador-SDK-QNX-J721E (sistema QNX en tiempo real), que proporciona una biblioteca de controladores completa (controlador Ethernet PHY, controlador CAN FD, pila de protocolos PROFIBUS ) y código de muestra;
Software funcional:
Herramienta de configuración de red: soporte para configurar VLAN Ethernet, reloj PTP, velocidad de puerto a través de una línea de comando de Linux o una interfaz de administración web, sin escribir códigos de bajo nivel;
Ejemplo de reenvío de datos: proporcionar un programa de muestra de "Ethernet-CAN", "agregación de puertos multiEthernet" y permitir a los usuarios ampliar las funciones de puerta de enlace de borde basadas en ejemplos (como la carga de datos del protocolo MQTT);
Compatibilidad de terceros: admite una pila de protocolos de red de código abierto (como lwIP, OpenVPN), puede integrar software industrial de terceros (como el lado del cliente del sistema SCADA), adaptarse a los requisitos de integración de la plataforma de automatización industrial.
III.Escenarios de aplicación típicos1.Puerta de enlace de borde industrial de Internet de las cosas (IIoT)
Acceso multidispositivo y agregación de datos: implementado en el piso de fábrica, conectado al PLC, robots industriales, sensores inteligentes y 6 interfaces CAN a través de 4 canales de Gigabit Ethernet, conectado al controlador del dispositivo.Después de agregar los datos del dispositivo disperso, el módulo principal Jacinto 7 realiza el preprocesamiento de bordes (como filtrado de datos y detección de anomalías), y luego los carga al sistema MES en la nube a través de 1 canal de Gigabit Ethernet para reducir la presión del ancho de banda en la nube.
Emisión de comandos de control en tiempo real: reciba comandos de control del dispositivo emitidos por la nube, reenvíelos a actuadores de campo (como válvulas y motores) a través de la interfaz PROFIBUS/RS485 y use la sincronización de reloj IEEE 1588 PTP (precisión ≤ 1μs) para garantizar instrucciones de control en tiempo real, adecuadas para escenarios de control industrial en tiempo real.
2.Ampliación de la red de automatización de fábrica.
Red de dispositivos distribuidos: Como unidad de expansión de red del módulo principal J721EXCP01EVM, el puerto Ethernet del módulo principal único se amplía de 2 a 5 canales, para realizar la red distribuida de equipos de múltiples áreas (como tuberías A/ Sensores de segmento B/C) en el taller, sin necesidad de implementación adicional de conmutadores industriales, simplificando la arquitectura de la red;
Aislamiento y seguridad de la red: La red de producción (PLC/robot) está aislada de la red de gestión (punto final de monitoreo) a través de 802.Función VLAN 1Q para evitar que fallas en la red de gestión afecten la comunicación del equipo de producción y mejorar la seguridad del cibernético industrial.
3.Pruebas y desarrollo de electrónica automotriz.
Plataforma de prueba de red de vehículos: acoplamiento con J721EXCP01EVM (TDA4AH-Q1) de grado automotriz desarrollado por electrónica automotriz, conectando la ECU del vehículo (como controlador del motor, controlador de carrocería) a través de 6 interfaces CAN FD y conectando la lámpara/puerta y ventana. módulo de control a través de una interfaz de 1 LIN, simulando el entorno de red del vehículo, probando la compatibilidad del protocolo de comunicación ECU y la estabilidad de transmisión de datos.
Reenvío de datos de conducción autónomo: como unidad de red de borde del prototipo de conducción autónomo, recibe los datos de percepción del lidar y la cámara a través de Gigabit Ethernet, los introduce al módulo principal para el razonamiento de IA y envía instrucciones de control a la ECU del chasis a través de la interfaz CAN FD, adaptándose al escenario de prueba de desarrollo de conducción autónomo.
4.Evaluación y verificación de la red integrada
Prueba de rendimiento de la red Jacinto 7: utilizando la interfaz de red multitipo de la tarjeta de expansión, verifique el rendimiento Ethernet de Jacinto 7 SOC (rendimiento de rendimiento medido Gigabit Ethernet ≥ 950 Mbps), retardo de comunicación CAN FD (≤ 1 ms), estabilidad de transmisión de datos PROFIBUS, y proporcionar soporte de datos para el diseño de redes de productos producidos en masa basados en Jacinto 7.
Verificación del prototipo de computación de borde: cree un prototipo de computación de borde de "sensor-tarjeta de expansión-módulo principal-nuvio", pruebe la ocupación de energía de computación y el retardo de respuesta del módulo principal al procesar datos de la red (como transmisión de video en tiempo real, datos de estado del dispositivo) y optimice el plan de implementación de aplicaciones de borde.
Cuarto, use precaucionesEspecificaciones de adaptación e instalación:
Solo se puede conectar al módulo principal J721EXCP01EVM y está prohibido conectar otros tipos de placas procesadoras (como J721S2EVM).Las diferencias en la definición de pines del conector de diferentes módulos principales pueden provocar daños al hardware.
Al instalar, asegúrese de que la tarjeta de expansión esté completamente alineada con el conector del módulo principal (sin desplazamiento), presione lentamente el acoplamiento para evitar que los pines del conector se doblen y apriete los cuatro tornillos de montaje de manera uniforme (par ≤ 0.5N · m) al fijar para evitar que la deformación de la PCB cause un contacto deficiente.
Control de suministro de energía y consumo de energía:
Asegúrese de que la fuente de alimentación del módulo principal J721EXCP01EVM (se recomienda 12 V/5 A) cumpla con los requisitos de consumo de energía de la tarjeta de expansión.Al conectar más de 3 dispositivos Gigabit Ethernet o 6 dispositivos CAN, es necesario monitorear la temperatura de potencia del módulo principal (≤ 60° C) para evitar sobrecargas.
Cuando no es necesario utilizar un cierto tipo de interfaz (como PROFIBUS), el controlador de interfaz correspondiente se puede desactivar a través del software para reducir el consumo de energía de la tarjeta de expansión (se puede reducir el consumo de energía de aproximadamente 1 W).
Uso y protección de la interfaz:
Las interfaces Ethernet requieren el uso de cables de red blindados (por ejemplo,Cables blindados CAT5e/CAT6), especialmente en entornos con fuertes interferencias electromagnéticas industriales, los cables de red sin blindaje pueden provocar un aumento en la pérdida de paquetes de red ( 1%).
La interfaz CAN/LIN debe conectarse a la resistencia del punto final (120Ω, 1 en cada extremo del bus CAN) según las especificaciones.Si la resistencia del punto final no está conectada, la distancia de comunicación del bus se acortará (de 100 m a 20 m).
Se requiere operación de apagado al conectar y desconectar cables de interfaz (especialmente terminales PROFIBUS/RS485) y conectar y desconectar en vivo puede dañar el circuito de protección ESD de la interfaz.
Elementos clave de configuración de software:
La primera vez que utilice el árbol del dispositivo que necesita cargar la tarjeta de expansión en el procesador-SDK, asegúrese de que el módulo principal reconozca correctamente todas las interfaces (si el árbol del dispositivo no está cargado, es posible que el PHY Ethernet no se detecte). ).
Al configurar el reloj IEEE 1588 PTP, el Gigabit Ethernet de 1 canal de la tarjeta de expansión debe configurarse como "reloj maestro" y otros dispositivos deben configurarse como "reloj esclavo" para evitar la confusión de sincronización causada por múltiples relojes maestros;
Al actualizar el firmware de la tarjeta de expansión, debe seguir estrictamente la guía de actualización en el sitio web oficial.Interruptar la actualización puede causar daños en el firmware, que deben restaurarse a través de la interfaz JTAG.
Electricidad estática y protección del medio ambiente:
Al operar la tarjeta de expansión (especialmente el conector enchufable y la interfaz de depuración), es necesario usar una pulsera antiestática.La PCB no tiene protección de carcasa y la electricidad estática puede penetrar en el chip Ethernet PHY (como DP83867E).
El almacenamiento a largo plazo debe realizarse en un embalaje antiestático, con una temperatura ambiente de -40 ° C a -85 ° C y una humedad relativa de ≤ 85% (sin condensación) para evitar la oxidación del conector debido a la alta temperatura y humedad.




