基于Banana Pi的嵌入式EPICS IOC

SoC具有小尺寸、低成本、强大的CPU性能和丰富的接口解决方案等优点,广泛用于嵌入式环境,可支持许多控制应用。运行基于Linux操作系统的单板计算机“Banana Pi”可作为EPICS IOC来实现若干控制应用,就是一个例子。

使用电路板实现计算机功能称为SBC(单板计算机)。它的应用范围涵盖电信、工业控制、刀片和高密度服务器,以及最近的笔记本电脑和迷你PC等。借助最新一代SoC技术,将所有主要功能集成到一个集成芯片中、信用卡大小的SBC,像Raspberry Pi(RPi)和BeagleBone Black(BBB),都是非常成功的产品。Banana Pi(BPi)是此领域的最新产品,它是具有强大的CPU和低功耗的SBC。

Banana Pi的设计理念类似于RPistyle SBC,它是使用不同组件的RPi项目的分支,同时尽可能与RPistyle SBC保持兼容性。此外,Banana Pi还增加了SATA接口、红外传输、麦克风、USB-OTG端口、电源按钮、复位按钮等功能。Banana Pi具有26针/40针GPIO,与RPi兼容。Banana Pi采用A20/31 SoC作为CPU/GPU,具有1GB DDR3内存和千兆以太网连接。基于Linux的操作系统可以在Banana Pi上良好运行。

EPICS(实验物理和工业控制系统)是一套开源软件工具、库和应用程序,用于为粒子加速器等科学仪器创建分布式软实时控制系统。许多大科学装置都为EPICS提供了良好的实践经验,EPICS的巨大成功基于标准IOC(输入输出控制器)结构的定义、高性能的通讯协议Channel Access协议,以及广泛的驱动程序支持。

在基于Linux的Banana Pi上构建EPICS IOC,为嵌入式EPICS应用开辟了新的领域。

为了将Banana Pi作为控制应用的EPICS IOC实现,需要在Banana Pi平台上建立EPICS Base和模块,操作系统可以是DebianUbuntu Linux。SPI(串行外设接口)总线的设备驱动程序用于与DAC/ADC模块通信。安装应用程序模块,例如“自动保存”功能,用于记录设置参数值并在IOC启动时自动恢复最后的设置参数值。基于EPICS PV(过程变量)通道访问,数据归档服务器用于记录各种参数变化以进行长时间观察,并且可以开发PHP网页以显示状态信息。客户端通过使用EDM、CS-Studio等来创建操作界面,以通过EPICS PV通道访问来控制和监视设备,并且可以使用CS-Studio的图形形式来检索存档数据。

Banana Pi适用于小规模嵌入式控制,已在TPS控制环境中有若干成功应用,并将在不久的将来被探索和实施更多的应用。

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