Banana Pi BPI-Forge1 — недорогой промышленный одноплатный компьютер производства Shenzhen SinoVoIP на базе SoC Rockchip RK3506J. Плата рассчитана на встраиваемые системы, голосовые и аудиоустройства, HMI, промышленную автоматизацию и другие проекты, где важны многочисленные периферийные интерфейсы.
В основе RK3506J находится трёхъядерный ARM Cortex-A7. SoC оснащён встроенным 2D-графическим ускорителем и рассчитан на обработку аудио, вывод изображения и работу с периферией. На плате установлены 512 МБ DDR3L и 512 МБ NAND flash, а для дополнительного накопителя предусмотрен слот microSD.
Главное отличие BPI-Forge1 от обычных хоббийных SBC — промышленный набор интерфейсов: два порта Fast Ethernet, CAN FD, RS-485, аудиовход и выход, MIPI DSI и 40-контактный разъём расширения, частично совместимый с Raspberry Pi.
- 1 Основные характеристики Banana Pi BPI-Forge1
- 2 Технические характеристики
- 3 Интерфейсы и разъёмы
- 4 Операционная система
- 5 Возможности и особенности
- 6 Для чего подходит Banana Pi BPI-Forge1
- 7 Преимущества
- 8 Ограничения
- 9 Заключение
- 10 Материалы
- 11 Читайте также
Основные характеристики Banana Pi BPI-Forge1
- SoC: Rockchip RK3506J
- Процессор: 3 × ARM Cortex-A7
- Графика: встроенный 2D-ускоритель
- Оперативная память: 512 МБ DDR3L
- Хранилище: 512 МБ NAND flash + microSD
- Сеть: 2 × Fast Ethernet 10/100 Мбит/с
- USB: 1 × USB 2.0 Host
- USB Type-C: программирование и PD, без режима обычного USB Host
- Видео: 1 × MIPI DSI, 2 линии, до 1,5 Гбит/с на линию
- Аудио: вход микрофона и выход на динамик
- Промышленные интерфейсы: RS-485 и CAN FD
- GPIO: 40-контактный разъём с частичной совместимостью с Raspberry Pi
- Дополнительный разъём: 14-контактный интерфейс RS-485/CAN/аудио/RTC
- Питание: 12 В / 2 А
- Операционная система: Buildroot, поддержка RT-Thread и bare-metal программ
- Размеры: 92 × 62 мм
- Рабочая температура: −40…85 °C
Технические характеристики
Процессор и SoC
Banana Pi BPI-Forge1 построена на Rockchip RK3506J — трёхъядерном процессоре ARM Cortex-A7. Rockchip позиционирует этот SoC для голосового взаимодействия, обработки аудио, вывода изображения и цифровых мультимедийных приложений.
Внутри RK3506J также присутствует встроенный высокопроизводительный 2D-графический ускоритель и блоки для работы с SAI, PDM, SPDIF, Audio ADC, USB 2.0 OTG, RMII и CAN.
Оперативная память и хранилище
На плате установлено 512 МБ DDR3L. Для встроенного хранения используется 512 МБ NAND flash, а дополнительное хранилище можно подключить через слот microSD.
В официальной документации также описывается прошивка встроенного накопителя через USB Type-C. При этом в аппаратной спецификации непосредственно указана NAND flash объёмом 512 МБ.
Сетевые интерфейсы
BPI-Forge1 оснащена двумя портами Fast Ethernet со скоростью до 100 Мбит/с. Оба интерфейса могут использоваться для подключения платы к промышленным сетям и сетевому оборудованию.
Встроенного Wi-Fi в аппаратной спецификации платы не заявлено.
Промышленные интерфейсы
Для промышленной автоматизации предусмотрены RS-485 и CAN FD. Они вынесены на отдельный 14-контактный разъём вместе с аудио- и RTC-интерфейсами.
В документации приведён пример настройки CAN FD со скоростью номинального битового потока 1 Мбит/с и data bitrate 3 Мбит/с.
USB и другие интерфейсы
На плате имеется один USB 2.0 Host для подключения периферии. Разъём USB Type-C предназначен для программирования и работы с режимом PD, а не используется как обычный USB Host-порт.
Дисплей
Для подключения дисплея предусмотрен один интерфейс MIPI DSI с двумя линиями и скоростью до 1,5 Гбит/с. Максимальное разрешение, указанное в документации, составляет 1280 × 1280 при 60 кадрах/с.
Аудио
Плата поддерживает подключение микрофона и динамика. Оба интерфейса выведены на 14-контактный разъём через дифференциальные сигналы.
GPIO и периферия
Главный разъём расширения содержит 40 контактов и частично совместим с Raspberry Pi 40-pin по назначению периферийных интерфейсов. Производитель указывает поддержку UART, SPI, I²C, I²S, PWM, а также выводов питания 5 В и 3,3 В.
Распиновка 40-контактного разъёма
| GPIO | Функция | Контакт | Контакт | Функция | GPIO |
|---|---|---|---|---|---|
| — | +3,3 В | 1 | 2 | +5,0 В | — |
| 130 | I²C1_SDA_M0 / UART3_RTSN / I²S1_SDI3 / GPIO4_A2_d | 3 | 4 | +5,0 В | — |
| 131 | I²C1_SCL_M0 / UART3_CTSN / I²S1_SDI2 / GPIO4_A3_d | 5 | 6 | GND | — |
| 1 | REF_CLK_OUT_M0 / GPIO0_A1 | 7 | 8 | UART0_TX_M0 / JTAG_MCU_TCK_M1 / JTAG_CPU_TCK_M1 / GPIO4_D0_d | 152 |
| — | GND | 9 | 10 | UART0_RX_M0 / JTAG_MCU_TMS_M1 / JTAG_CPU_TMS_M1 / GPIO4_C7_u | 151 |
| 0 | GPIO0_A0 | 11 | 12 | I²S1_SCLK / UART1_RTSN / GPIO4_A5_d | 133 |
| — | — | 13 | 14 | GND | — |
| — | — | 15 | 16 | — | — |
| — | +3,3 В | 17 | 18 | — | — |
| 138 | SPI0_MOSI / PDM_SDI0 / I²S1_SDO3 / GPIO4_B2_d | 19 | 20 | GND | — |
| 139 | SPI0_MISO / PDM_SDI2 / I²S1_SDI1 / GPIO4_B3_d | 21 | 22 | — | — |
| 140 | SPI0_CLK / I²S1_SDI0 / GPIO4_B4_d | 23 | 24 | SPI0_CSN0 / PWR_CTRL1 / GPIO4_B6_u | 142 |
| — | GND | 25 | 26 | PWM6_M0 / SPI0_CSN1 / PDM_SDI3 / GPIO4_C1_d | 145 |
| 147 | I²C0_SDA_M0 / PWM0_M0 / GPU_AVS / GPIO4_C3_d | 27 | 28 | ARM_AVS / PWM1_M0 / I²C0_SCL_M0 / GPIO4_C4_d | 148 |
| — | — | 29 | 30 | GND | — |
| — | — | 31 | 32 | GPIO4_C0 / PWM5_M0 / FEPHY_LED_LINK_M0 / UART3_TX_M1 | 144 |
| 143 | GPIO4_B7 / PWM4_M0 / FEPHY_LED_SPD_M0 / UART3_RX_M1 | 33 | 34 | GND | — |
| 134 | UART1_TX_M0 / I²S1_LRCK / GPIO4_A6_d | 35 | 36 | — | — |
| — | — | 37 | 38 | GPIO3_B2 / SPI0_CLK / I²S1_SDI0 | 106 |
| — | GND | 39 | 40 | GPIO4_A7_d / UART1_RX_M0 / I²S1_SDO0 | 135 |
Распиновка 14-контактного разъёма
| Контакт | Назначение | Описание | Контакт | Назначение | Описание |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | RS485_A | Положительный дифференциальный сигнал RS-485 | 2 | RS485_B | Отрицательный дифференциальный сигнал RS-485 |
| 3 | CAN_L | Низкая линия CAN | 4 | CAN_H | Высокая линия CAN |
| 5 | GND | Общая земля | 6 | GND | Дублирующая земля |
| 7 | MICIN_P | Положительный вход микрофона | 8 | MICIN_N | Отрицательный вход микрофона |
| 9 | MICIN_P | Положительный вход микрофона, альтернативный канал | 10 | MICIN_N | Отрицательный вход микрофона, альтернативный канал |
| 11 | GND | Земля аудиосигнала | 12 | VBAT_RTC | Питание батареи RTC |
| 13 | SPK_P | Положительный выход на динамик | 14 | SPK_N | Отрицательный выход на динамик |
Debug UART
Отладочная последовательная консоль использует контакты 40-pin разъёма: GND — контакт 6, TX — контакт 8, RX — контакт 10. Для подключения необходим USB-TTL адаптер с совместимым логическим уровнем.
| Контакт платы | Сигнал | Подключение адаптера |
|---|---|---|
| 6 | GND | GND |
| 8 | UART0_TX_M0 | RX |
| 10 | UART0_RX_M0 | TX |
Питание
Официальная спецификация Banana Pi указывает питание 12 В / 2 А. При подготовке платы к работе производитель рекомендует соответствующий источник питания.
USB Type-C на BPI-Forge1 используется для программирования платы и работы с PD, поэтому считать его обычным входом питания USB-C, как у большинства SBC, не следует.
Охлаждение
В документации для BPI-Forge1 отдельная система активного охлаждения не заявлена. RK3506J рассчитан на встраиваемые задачи с невысоким энергопотреблением, однако необходимость охлаждения зависит от конкретного режима нагрузки и конструкции конечного устройства.
RTC
Плата оснащена RTC и отдельным контактом VBAT_RTC на 14-контактном разъёме. В документации приведено использование микросхемы LK8563S и внешней батареи для питания часов реального времени.
Размеры и конструкция
Размеры Banana Pi BPI-Forge1 составляют 92 × 62 мм. Плата рассчитана на применение во встраиваемых устройствах и промышленной автоматике.
Заявленный рабочий диапазон температуры составляет −40…85 °C, что соответствует промышленной ориентации устройства.
Интерфейсы и разъёмы
- 1 × USB 2.0 Host — подключение периферии;
- USB Type-C — программирование и PD;
- 2 × Fast Ethernet — сеть 10/100 Мбит/с;
- MIPI DSI — подключение дисплея;
- RS-485 — промышленный последовательный интерфейс;
- CAN FD — промышленная шина;
- 40-контактный разъём — UART, SPI, I²C, I²S, PWM и питание;
- 14-контактный разъём — RS-485, CAN, аудио и RTC;
- microSD — дополнительный носитель данных.
Операционная система
- Buildroot — официальная программная платформа;
- RT-Thread 4.1 — поддерживается в официальном программном обеспечении;
- Bare-metal — поддерживаются отдельные программы без полноценной ОС;
- Preempt-RT / Xenomai — доступны патчи для задач с требованиями к реальному времени;
- LVGL — лёгкий графический фреймворк для интерфейсов.
Официальный Buildroot основан на ядре Linux 6.1. Banana Pi также указывает поддержку многопроцессорной гетерогенной AMP-конфигурации и bare-metal программ.
Возможности и особенности
- трёхъядерный Cortex-A7 для встраиваемых вычислений;
- встроенный 2D-графический ускоритель;
- два порта Fast Ethernet;
- RS-485 и CAN FD;
- MIPI DSI до 1280 × 1280@60;
- 40-контактный разъём с UART, SPI, I²C, I²S и PWM;
- 14-контактный разъём для промышленной периферии и аудио;
- поддержка Buildroot, RT-Thread и bare-metal разработки;
- рабочая температура −40…85 °C.
Для чего подходит Banana Pi BPI-Forge1
BPI-Forge1 ориентирована на промышленную автоматизацию, HMI-панели, голосовые устройства и встраиваемые контроллеры. Наличие RS-485, CAN FD, двух Ethernet и большого количества последовательных интерфейсов позволяет использовать её в системах управления и промышленной связи.
Поддержка MIPI DSI позволяет создавать компактные дисплейные устройства, а аудиоинтерфейсы делают плату подходящей для оборудования с микрофоном и динамиком.
Преимущества
- два независимых Fast Ethernet;
- RS-485 и CAN FD для промышленной связи;
- частичная совместимость с Raspberry Pi 40-pin;
- 40-контактный и дополнительный 14-контактный разъёмы;
- поддержка RT-Thread и bare-metal;
- широкий диапазон рабочих температур;
- компактный промышленный формфактор.
Ограничения
- всего 512 МБ оперативной памяти;
- процессор Cortex-A7 ориентирован на встраиваемые, а не на тяжёлые вычислительные задачи;
- только один USB 2.0 Host;
- USB Type-C используется для программирования и PD, а не как обычный USB Host;
- официальная ОС ориентирована на Buildroot и разработку встраиваемых систем, а не на привычный десктопный Linux.
Заключение
Banana Pi BPI-Forge1 — компактная промышленная плата на Rockchip RK3506J с тремя ядрами Cortex-A7, 512 МБ DDR3L, NAND flash, двумя Fast Ethernet и промышленными интерфейсами RS-485 и CAN FD.
Основное назначение платы — встраиваемые системы, HMI, голосовые и аудиоустройства, промышленная автоматизация и контроллеры с требованиями к проводной связи и периферийным интерфейсам.
При выборе BPI-Forge1 необходимо учитывать ограниченный объём памяти, единственный USB Host и использование Buildroot в качестве основной программной платформы.
Материалы
- Banana Pi Docs — Banana Pi BPI-Forge1
- Banana Pi — официальная страница BPI-Forge1
- GitHub — SDK для RK3506
- ArmSoM — инструкция по прошивке Buildroot
