基于Linux系统的边缘智能终端（RK3568+EtherCAT+PCIe+4G+5G）

背景

        现有产品基本都是传统的产品，比如之前写的RTU还有基于Linux系统的物联网采集终端都是传统意义的产品，大家做的都差不多，能拼的除了价格之外就是软硬件的基本功了，好的产品肯定是要经过时间的磨合的。没有任何人可以写出来没有bug的软件，而且软件功能越多出现问题的概率就会越大。传统的设备已经趋于完备，市场存量也差不多了，厂家也玩不出来什么花样了。但客户的需求或者创造出来的客户需求还在不停变化，没法子开出来一款产品能满足所有客户的需求。在人工智能大模型盛行的情况下，设备的智能也显得很有必要，但是用智能来做啥，当然这个有很多种可能，比如预测性维护，多参数整合处理，图像识别和视频处理之类的，设备具备了1TOPS的算力，算力不算大，但跑一些专用的模型还是可以的。

需求

• 供电电压宽范围，DC9~36V；
• 支持上电自动开机，也可按键开机；
• 双路千兆以太网接口；
• 支持4G/5G;
• 支持WiFi/Bluetooth；
• 内嵌EtherCAT从站芯片，可实现实时控制；
• 支持标准Linux内核，并可添加实时补丁；
• 可定制安卓11系统；
• 支持扩展SSD，M.2接口；
• 支持PCIe3.0扩展，M.2接口；
• 支持USB3.0扩展，M.2接口；
• 支持SATA2.0扩展，M.2接口；
• 支持TF卡；
• 支持HDMI显示输出；
• 支持4路USB3.0接口；
• 支持音频接口；
• 支持4路继电器的常开常闭接点输出；
• 支持4路数字量采集，电压0~24V；
• 支持一路CAN-FD；
• 支持两路RS485接口；
• 支持type-c接口，用于调试；
• 软件可支持node-red；
• 设备内存2G，eMMC为16G，其他配置可定制，也可实现全部国产化。

技术难点

        这个项目本来公司打算作为产品来开发，突发情况引入了一个项目需求，跟这个比较吻合，由于前面项目需求沟通错位耽误了很长时间，到我们介入时甲方已经丧失了信心，如果我们按照产品开发的流程走下来，这个项目基本就拜拜了。在我们介入后，当面跟甲方确定了对外接口的需求，因为当时处理器肯定是要用RK3568，如果能把接口定义清楚了，我们的工作就可以先开展起来。

        甲方要求可以实时监控现有控制系统的数据，并能够将现有数据抓取回来。这个问题早期理解有点偏差，导致设计出现了点问题，抓取现场数据只要网线和处理器性能足够就可以了，现场控制总线都是网络，利用网络抓包工具的开源库，在其基础上实现数据分析处理就可以将现场数据抓回来。

        本设备公司要求全工业级设计，任何器件的选型都要工业级。这几个通讯模块的选型是要命的。最终4G和5G模组都是选用的移远的模组，移远的品质还是值得信赖的。

        对于替代PLC实现现场的实时控制，首先硬件肯定是没问题，软件层面需要过滤几个问题，第一个就是实时性，Linux系统加上实时内核补丁是可以满足的。第二个问题是怎么解决多变的现场环境导致的需求多变，在这里就得引入node-Red来实现可视化编程，让客户自己实现业务逻辑。

        再一个就是实时组网控制，按说使用实时内核加千兆网络可以满足实时的控制，但是在设备交互式还是比不上硬件实现的实时性高，多节点联合控制时，每个节点的进出都会影响数据的实时性。这里增加了AX58100芯片，实现EtherCAT总线的实时操作。

        对于简单的需求我们将物联网网关的那套软件移植了进来，具体请看《基于Linux系统的物联网智能终端》，可以实现现场基于Modbus协议的传感器，仅通过配置就可以接入，跟云端通讯可以用MQTT协议实现。

        再一个难点就是关于NPU的使用，当前场景下我们不是最终用户，也不太清楚要跑什么模型在上面，首先让设备具备了这个能力，至于怎么用，就等后面需求明确了再从软件层面去实现吧。

产品实现细节以及相关信息待后续补充吧！