Кампутар Edge на базе Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4

Гісторыя версій 

Рэвізія	Дата	Змены
1.0	17-08-2022	Створана
2.1	13-01-2022	Паведамленне аб змене прадукту

Паведамленне аб змене прадукту:

У рамках нашага пастаяннага працэсу ўдасканалення мы ўнеслі наступныя змены ў апаратную версію D.
Гэта змяненне ўплывае на праграмнае забеспячэнне.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Апісанне ў Linux было зменена:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Адрас новага RTC - 0x51.

Уводзіны

EdgeBox-RPI-200 - гэта трывалы кантролер Edge Computing без вентылятара з камп'ютэрным модулем Raspberry Pi 4 (CM4) для суровых прамысловых умоў. Яго можна выкарыстоўваць для злучэння палявых сетак з воблачнымі або IoT-прыкладаннямі. Ён распрацаваны з нуля, каб вырашаць праблемы надзейных прыкладанняў па канкурэнтаздольным цэнах, ідэальна падыходзіць для малога бізнесу або малога заказу з маштабнымі шматузроўневымі патрабаваннямі.

Асаблівасці

• Сучаснае алюмініевае шасі для суровых умоў
• Убудаваны пасіўны радыятар
• Убудаваны міні-раз'ём PCIe для радыёчастотнага модуля, напрыклад, 4G, WI-FI, Lora або Zigbee
• Адтуліны для антэн SMA x2
• Чып шыфравання ATECC608A
• Hardware Watchdog
• RTC з суперкандэнсатарам
• Ізаляваны тэрмінал DI&DO
• 35 мм апора для DIN-рэйкі
• Шырокі блок харчавання ад 9 да 36 В пастаяннага току
• Дадаткова: ІБП з SuperCap для бяспечнага адключэння*
• Raspberry Pi CM4 з убудаваным Wi-Fi 2.4 ГГц, 5.0 ГГц IEEE 802.11 b/g/n/ac**
• Raspberry Pi CM4 убудаваны Bluetooth 5.0, абсталяваны BLE**

Гэтыя асаблівасці робяць EdgeBox-RPI-200 распрацаваным для лёгкай налады і хуткага разгортвання для тыповых прамысловых прыкладанняў, такіх як маніторынг стану, кіраванне аб'ектамі, лічбавыя шыльды і дыстанцыйнае кіраванне камунальнымі службамі. Акрамя таго, гэта зручнае для карыстальніка рашэнне шлюза з 4 ядрамі ARM Cortex A72 і большасцю галіновых пратаколаў, якія дазваляюць зэканоміць агульныя выдаткі на разгортванне, уключаючы кошт электрычнага кабеля, і дапамагаюць скараціць час разгортвання прадукту. Яго звышлёгкая і кампактная канструкцыя - гэта адказ для прымянення ў асяроддзі з абмежаванай прасторай, гарантуе, што ён можа надзейна працаваць у розных экстрэмальных умовах, уключаючы прымяненне ў аўтамабілі.

УВАГА: Каб атрымаць дадатковую інфармацыю, калі ласка, звяжыцеся з намі для атрымання дадатковай інфармацыі. Функцыі WiFi і BLE можна знайсці ў версіях 2 ГБ і 4 ГБ.

Інтэрфейсы

1. Шматфункцыянальны раз'ём Phoenix
2. Раз'ём Ethernet
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. SMA антэна 1
8. Кансоль (USB тыпу C)
9. Слот для SIM-карты
10. SMA антэна 2

Шматфункцыянальны раз'ём Phoenix

Заўвага	Назва функцыі	PIN-код #	PIN-код	Назва функцыі	Заўвага
	УЛАДА	1	2	GND
	RS485_A	3	4	RS232_RX
	RS485_B	5	6	RS232_TX
	RS485_GND	7	8	RS232_GND
	DI0-	9	10	DO0_0
	DI0+	11	12	DO0_1
	DI1-	13	14	DO1_0
	DI1+	15	16	DO1_1

УВАГА: Рэкамендуецца кабель 24awg - 16awg

Блок-схема

Апрацоўчым ядром EdgeBox-RPI-200 з'яўляецца плата Raspberry CM4. Канкрэтная базавая плата рэалізуе спецыфічныя функцыі. Блок-схему глядзіце на наступным малюнку.

Ўстаноўка

Мантаж

EdgeBox-RPI-200 прызначаны для двух насценных мацаванняў, а таксама аднаго з DIN-рэйкай 35 мм. Звярніцеся да наступнага малюнка для рэкамендаванай арыентацыі мантажу.

Раздымы і інтэрфейсы

Блок харчавання

Замацаваць #	Сігнал	Апісанне
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Зямля (эталонны патэнцыял)

Сігнал PE неабавязковы. Калі EMI адсутнічае, злучэнне PE можа застацца адкрытым.

Паслядоўны порт (RS232 і RS485)

Замацаваць #	Сігнал	Апісанне
4	RS232_RX	Лінія прыёму RS232
6	RS232_TX	Лінія перадачы RS232
8	GND	Зямля (эталонны патэнцыял)

Замацаваць #	Сігнал	Апісанне
3	RS485_A	Высокая розніца ў RS485
5	RS485_B	Лінія розніцы RS485 нізкая
7	RS485 _GND	Зазямленне RS485 (ізалявана ад GND)

Замацаваць #	Сігнал тэрмінала	PIN Узровень актыўнасці	PIN-код GPIO ад BCM2711	УВАГА
09	DI0-	ВЫСОКАЯ	GPIO17
11	DI0+
13	DI1-	ВЫСОКАЯ	GPIO27
15	DI1+
10	DO0_0	ВЫСОКАЯ	GPIO23
12	DO0_1
14	DO1_0	ВЫСОКАЯ	GPIO24
16	DO1_1

УВАГА:

УВАГА: 

1. Аб'ём пастаяннага токуtage для ўваходу складае 24 В (+- 10%).
2. Аб'ём пастаяннага токуtage для выхаду павінна быць ніжэй за 60 В, магутнасць току складае 500 ма.
3. Канал 0 і канал 1 уваходу ізаляваны адзін ад аднаго
4. Канал 0 і канал 1 выхаду ізаляваны адзін ад аднаго

HDMI

Непасрэдна падлучаны да платы Raspberry PI CM4 з масівам TVS.

Ethernet

Інтэрфейс Ethernet такі ж, як Raspberry PI CM4,10, падтрымліваецца 100/1000/XNUMX-BaseT, даступны праз экранаваны модульны раз'ём. Для падлучэння да гэтага порта можна выкарыстоўваць кабель вітая пара або экранаваны кабель вітай пары.

ХОСТ USB

На панэлі раздымаў ёсць два USB-інтэрфейсу. Два порта маюць аднолькавы электронны засцерагальнік.

УВАГА: Максімальны ток для абодвух партоў абмежаваны 1000 ма.

Кансоль (USB тыпу C)

У канструкцыі кансолі выкарыстоўваўся пераўтваральнік USB-UART, большасць АС камп'ютара маюць драйвер, калі яго няма, спасылка ніжэй можа спатрэбіцца: гэты порт выкарыстоўваецца ў якасці кансолі Linux па змаўчанні. Вы можаце ўвайсці ў АС, выкарыстоўваючы налады 115200,8n1 (біт: 8, цотнасць: няма, стоп-біт: 1, кантроль патоку: няма). Тэрмінальная праграма, такая як putty, таксама патрэбна. Імя карыстальніка па змаўчанні - pi, а пароль - raspberry.

святлодыёд

EdgeBox-RPI-200 выкарыстоўвае два зялёныя/чырвоныя двухкаляровыя святлодыёды ў якасці знешніх індыкатараў.

LED1: зялёны як індыкатар харчавання і чырвоны як eMMC актыўны.

LED2: зялёны як індыкатар 4G і чырвоны як праграмуемы карыстальнікам святлодыед, падлучаны да GPIO21, нізка актыўны, праграмуемы.

EdgeBox-RPI-200 таксама выкарыстоўвае два зялёных святлодыёда для адладкі.

Раздым SMA

Ёсць два адтуліны для раздыма SMA для антэн. Тыпы антэн вельмі залежаць ад таго, якія модулі ўстаноўлены ў гняздо Mini-PCIe. ANT1 па змаўчанні выкарыстоўваецца для разеткі Mini-PCIe, а ANT2 - для ўнутранага сігналу WI-FI ад модуля CM4.

УВАГА: Функцыі антэн не фіксаваныя, магчыма, скарэкціраваны для іншага выкарыстання.

Слот для карты NANO SIM (дадаткова)

Сім-карта патрэбна толькі ў рэжыме сотавай сувязі (4G, LTE або іншых на базе сотавай тэхналогіі).

УВАГА: 

1. Прымаецца толькі SIM-карта NANO, звярніце ўвагу на памер карты.
2. Сім-карта NANO ўстаўляецца чыпам зверху.

Міні-PCIe

Аранжавая вобласць - гэта прыблізнае становішча дадатковай карты Mini-PCIe, патрэбны толькі адзін шруба m2x5.

Табліца ніжэй паказвае ўсе сігналы. Падтрымліваюцца поўнапамерныя карты Mini-PCIe.

распиновка: 

Сігнал	PIN-код	PIN-код	Сігнал
	1	2	4G_PWR
	3	4	GND
	5	6	USIM_PWR
	7	8	USIM_PWR
GND	9	10	USIM_DATA
	11	12	USIM_CLK
	13	14	USIM_RESET#
GND	15	16
	17	18	GND
	19	20
GND	21	22	ПЕРСТ №
	23	24	4G_PWR
	25	26	GND
GND	27	28
GND	29	30	UART_PCIE_TX
	31	32	UART_PCIE_RX
	33	34	GND
GND	35	36	USB_DM
GND	37	38	USB_DP
4G_PWR	39	40	GND
4G_PWR	41	42	4G_LED
GND	43	44	USIM_DET
SPI1_SCK	45	46
SPI1_MISO	47	48
SPI1_MOSI	49	50	GND
SPI1_SS	51	52	4G_PWR

УВАГА: 

1. Усе пустыя сігналы NC (не падключаюцца).
2. 4G_PWR - гэта індывідуальны блок харчавання для карты Mini-PCIe. Ён можа быць выключаны або ўключаны з дапамогай GPIO6 CM4, кантрольны сігнал высокаактыўны.
3. Сігнал 4G_LED падлучаны да LED2 унутрана, звярніцеся да раздзела 2.2.8.
4. Сігналы SPI1 выкарыстоўваюцца толькі для карт LoraWAN, такіх як WM1302.

М.2

EdgeBox-RPI-200 абсталяваны раздымам M.2 тыпу M KEY. Падтрымліваецца ТОЛЬКІ NVME SSD-карта памеру 2242, НЕ mSATA.

Драйверы і інтэрфейсы праграмавання

святлодыёд

Гэта святлодыёд, які выкарыстоўваецца ў якасці індыкатара карыстальніка, звярніцеся да 2.2.8. Выкарыстоўвайце LED2 у якасці прыкладуample, каб праверыць функцыю.

• $ sudo -i #enable прывілеі каранёвага ўліковага запісу
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > экспарт #GPIO21, які з'яўляецца карыстальніцкім святлодыёдам LED2
• $ cd gpio21
• $ echo out > кірунак
• $ рэха 0 > значэнне # уключыць святлодыёд карыстальніка, LOW актыўны
  OR
• $ рэха 1 > значэнне # выключыць святлодыёд карыстальніка

Паслядоўны порт (RS232 і RS485)

У сістэме ёсць два асобных паслядоўных порта. /dev/ ttyACM1 як порт RS232 і /dev/ ttyACM0 як порт RS485. Выкарыстоўвайце RS232 у якасці прыкладуampле.

$ пітон
>>> імпартаваць серыял
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
праўда
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Сотавая сувязь праз Mini-PCIe (неабавязкова)

Выкарыстоўвайце Quectel EC20 у якасці прыкладуample і выканайце наступныя дзеянні:

1. Устаўце EC20 у гняздо Mini-PCIe і карту micro-SIM у адпаведны слот, падключыце антэну.
2. Увайдзіце ў сістэму з дапамогай кансолі pi/raspberry.
3. Уключыце сілкаванне разеткі Mini-PCIe і адпусціце сігнал скіду.

 

• $ sudo -i #enable прывілеі каранёвага ўліковага запісу
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6 > экспарт #GPIO6, які з'яўляецца сігналам POW_ON
• $ echo 5 > экспарт #GPIO5, які з'яўляецца сігналам скіду
• $ cd gpio6
• $ echo out > кірунак
• $ рэха 1 > значэнне # уключыць сілкаванне Mini PCIe
  І
• $ cd gpio5
• $ echo out > кірунак
• $ рэха 1 > значэнне # вызваліць сігнал скіду Mini PCIe

УВАГА: Затым святлодыёд 4G пачынае міргаць.

Праверце прыладу:

$ lsusb

Прылада шыны 001 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. EC25 LTE мадэм

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: новая высакахуткасная USB-прылада нумар 5 з выкарыстаннем dwc_otg
[185.561937] usb 1-1.3: знойдзена новая USB-прылада, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: Новыя радкі USB-прылад: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0
[185.561963] usb 1-1.3: прадукт: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Вытворца: Android
[ 185.651402] usbcore: зарэгістраваны драйвер новага інтэрфейсу cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: зарэгістраваны новы варыянт драйвера інтэрфейсу
[ 185.665593] usbserial: падтрымка USB Serial зарэгістравана для мадэма GSM (1-порт)
[ 185.665973] варыянт 1-1.3:1.0: выяўлены пераўтваральнік мадэма GSM (1 порт)
[ 185.666283] usb 1-1.3: пераўтваральнік GSM-мадэма (1-порт) цяпер падключаны да ttyUSB2 [185.666499] варыянт 1-1.3:1.1: выяўлены пераўтваральнік GSM-мадэма (1-порт)
[ 185.666701] usb 1-1.3: пераўтваральнік GSM-мадэма (1-порт) цяпер падключаны да ttyUSB3 [185.666880] варыянт 1-1.3:1.2: выяўлены пераўтваральнік GSM-мадэма (1-порт)
[ 185.667048] usb 1-1.3: пераўтваральнік GSM-мадэма (1-порт) цяпер падключаны да ttyUSB4 [185.667220] варыянт 1-1.3:1.3: выяўлены пераўтваральнік GSM-мадэма (1-порт)
[ 185.667384] usb 1-1.3: GSM-мадэм (1-партовы) пераўтваральнік цяпер далучаны да ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: прылада USB WDM
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: зарэгістраваць 'qmi_wwan' на usb-3f980000.usb-1.3, прылада WWAN/QMI,xx:xx:xx:xx:xx:xx
УВАГА: xx:xx:xx:xx:xx: xx - MAC-адрас

$ ifconfig -a
…… wwan0: сцягі=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 маска сеткі 255.255.0.0 трансляцыя 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 эфір 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
Пакеты RX 0 байтаў 0 (0.0 Б)
Памылкі RX 0 адменена 0 перавыкананне 0 кадр 0
Пакеты TX 165 байт 11660 (11.3 КіБ)
Памылкі перадачы 0 зніклі 0 перарасходы 0 носьбіты 0 сутыкненні 0

Як выкарыстоўваць AT каманду

$ miniterm — Даступныя парты:

• 1: /dev/ttyACM0 'USB Dual_Serial'
• 2: /dev/ttyACM1 'USB Dual_Serial'
• 3: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
• 4: /dev/ttyUSB0 «Android»
• 5: /dev/ttyUSB1 «Android»
• 6: /dev/ttyUSB2 «Android»
• 7: /dev/ttyUSB3 «Android»

Увядзіце індэкс порта або поўнае імя:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Некаторыя карысныя каманды AT:

• AT //павінен вярнуць OK
• AT+QINISTAT //вярнуць стан ініцыялізацыі (U)SIM-карты, адказ павінен быць 7
• AT+QCCID //вяртае нумар ICCID (ідэнтыфікатар карты інтэгральнай схемы) (U)SIM-карты

Як набраць

• корань $su
• $ cd /usr/app/linux-ppp-скрыпты
• $./quectel-pppd.sh

Затым індыкатар 4G міргае. У выпадку поспеху вяртанне так

Дадайце шлях маршрутызатара

• $ route add default gw 10.64.64.64 або ваш шлюз XX.XX.XX.XX

Затым правядзіце тэст з дапамогай ping:

• $ пінг google.com

WDT
Блок-схема WDT

Модуль WDT мае тры клемы, уваход, выхад і святлодыёдны індыкатар.

УВАГА: Святлодыёд не з'яўляецца абавязковым і недаступны ў больш ранняй версіі абсталявання.

Як гэта працуе

1. Сістэма ВКЛЮЧЭНА.
2. Затрымка 200 мс.
3. Адпраўце WDO адмоўны імпульс з нізкім узроўнем 200 мс, каб скінуць сістэму.
4. Падцягніце WDO.
5. Затрымка 120 секунд, пакуль індыкатар міргае (звычайна 1 Гц).
6. Выключыце індыкатар.
7. Пачакайце 8 імпульсаў на WDI для актыўнага модуля WDT і запаліце ​​святлодыёд.
8. Перайдзіце ў рэжым WDT-FEED, хаця б адзін імпульс павінен паступаць у WDI як мінімум кожныя 2 секунды, калі не, то модуль WDT павінен выдаваць адмоўны імпульс для скіду сістэмы.
9. Перайсці да 2.

RTC

Інфармацыя аб чыпе RTC

Новая версія: чып RTC - PCF8563 ад NXP. Ён усталяваны на сістэмнай шыне I2C, адрас i2c павінен быць 0x51.

Унутры самой АС ёсць драйвер, патрэбныя толькі некаторыя канфігурацыі.

Уключыць RTC

• Каб уключыць RTC, вам трэба:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Затым дадайце наступны радок унізе /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Затым перазагрузіце сістэму
  • $sudo перазагрузка
• Затым выкарыстоўвайце наступную каманду, каб праверыць, ці ўключаны RTC:
  • $sudo hwclock -rv
• Выхад павінен быць:

ЗАЎВАГА: 

1. пераканайцеся, што кропка драйвера i2c-1 адкрыта, а кропка закрыта па змаўчанні.
2. разліковы час рэзервовага капіявання RTC складае 15 дзён.

УВАГА аб змене прадукту:

СТАРАЯ Рэвізія: чып RTC - MCP79410 ад мікрачыпа. Ён усталяваны на сістэмнай шыне I2C. Адрас i2c гэтага чыпа павінен быць 0x6f. Каб уключыць яго, неабходна:

Адкрыйце /etc/rc.local І дадайце 2 радкі:

рэха «mcp7941x 0x6f» > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s

Затым скіньце сістэму і RTC працуе

ІБП для бяспечнага адключэння (неабавязкова)

Схема модуля КБС прыведзена ніжэй.

Модуль ІБП устаўляецца паміж DC5V і CM4, GPIO выкарыстоўваецца для сігналізацыі працэсара, калі крыніца харчавання 5V адключаецца. Затым працэсар павінен зрабіць нешта тэрміновае ў скрыпце перад вычарпаннем энергіі суперкандэнсатара і запусціць «$ shutdown». Іншы спосаб выкарыстання гэтай функцыі - ініцыяваць выключэнне пры змене кантакту GPIO. Дадзены кантакт GPIO настроены як ключ уводу, які генеруе падзеі KEY_POWER. Гэта падзея апрацоўваецца systemd-logind шляхам ініцыявання адключэння. Для версій Systemd, старэйшых за 225, неабходна, каб правіла udev дазваляла праслухоўваць прыладу ўводу: выкарыстоўвайце /boot/overlays/README у якасці спасылкі, затым змяніце /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-выключэнне, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

УВАГА: 

1. Каб атрымаць дадатковую інфармацыю, калі ласка, звяжыцеся з намі для атрымання дадатковай інфармацыі.
2. Сігнал трывогі актыўны НІЗКІ.

Электрычныя характарыстыкі

Энергаспажыванне

Энергаспажыванне EdgeBox-RPI-200 моцна залежыць ад прымянення, рэжыму працы і падлучаных перыферыйных прылад. Прыведзеныя значэнні трэба разглядаць як прыблізныя. У наступнай табліцы паказаны параметры энергаспажывання EdgeBox-RPI-200:

Заўвага: Пры ўмове харчавання 24 В, без дадатковай карты ў разетках і без USB-прылад.

Рэжым працы	Ток (ма)	Магутнасць	Заўвага
Бяздзейны	81
Стрэс-тэст	172		напружанне -c 4 -t 10m -v &

ІБП (дадаткова)

Час рэзервовага капіявання модуля КБС моцна залежыць ад загрузкі сістэмы. Некаторыя тыповыя ўмовы пералічаны ніжэй. Тэставым модулем CM4 з'яўляецца 4 ГБ LPDDR4,32, XNUMX ГБ eMMC з модулем Wi-Fi.

Рэжым працы	Час (секунда)	Заўвага
Бяздзейны	55
Поўная загрузка працэсара	18	напружанне -c 4 -t 10m -v &

Механічныя чарцяжы

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Дакументы / Рэсурсы

Кампутар Edge на базе Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 [pdfКіраўніцтва карыстальніка EdgeBox-RPI-200 Кампутар Edge на базе EC25 Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI-200, камп'ютар Edge на базе EC25 Raspberry PI CM4, камп'ютар Edge на базе Raspberry PI CM4, камп'ютар Edge на базе CM4, камп'ютар Edge на аснове

Спасылкі

• Кіраўніцтва карыстальніка