Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 baziran Edge računar

Istorija revizija 

Revizija	Datum	Promjene
1.0	17-08-2022	Created
2.1	13-01-2022	Obavijest o promjeni proizvoda

Obavijest o promjeni proizvoda:

Kao dio našeg kontinuiranog procesa poboljšanja, izvršili smo sljedeće promjene u verziji D hardvera.
Ova promjena ima utjecaja na softver.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Opis u Linuxu je promijenjen:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Adresa novog RTC-a je 0x51.

Uvod

EdgeBox-RPI-200 je robustan Edge Computing Controller bez ventilatora sa Raspberry Pi računarskim modulom 4(CM4) za teško industrijsko okruženje. Može se koristiti za povezivanje terenskih mreža sa cloud ili IoT aplikacijama. Dizajniran je od temelja da odgovori na izazove robusnih aplikacija po konkurentnim cijenama, idealan za mala poduzeća ili male narudžbe sa zahtjevima na više nivoa.

Karakteristike

• Najsavremenija aluminijumska šasija za surovo okruženje
• Integrirani pasivni hladnjak
• Ugrađena mini PCIe utičnica za RF modul, kao što je 4G, WI-FI, Lora ili Zigbee
• SMA rupe za antenu x2
• Čip za šifrovanje ATECC608A
• Hardware Watchdog
• RTC sa super kondenzatorom
• Izolovani DI&DO terminal
• Nosač DIN šine 35 mm
• Široko napajanje od 9 do 36V DC
• Opciono: UPS sa SuperCap za sigurno gašenje*
• Raspberry Pi CM4 ugrađeni WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz Opremljen IEEE 802.11 b/g/n/ac**
• Raspberry Pi CM4 ugrađeni Bluetooth 5.0, opremljen BLE**

Ove karakteristike čine EdgeBox-RPI-200 dizajniranim za jednostavno postavljanje i brzo postavljanje za tipične industrijske aplikacije, kao što su praćenje statusa, upravljanje objektima, digitalna signalizacija i daljinska kontrola javnih preduzeća. Nadalje, to je rješenje pristupačno za korištenje sa 4 jezgre ARM Cortex A72 i većina industrijskih protokola može uštedjeti na ukupnim troškovima implementacije, uključujući troškove električnog kabla i pomoći u smanjenju vremena implementacije proizvoda. Njegov ultra-lagani i kompaktni dizajn je odgovor za primjenu u okruženjima sa ograničenim prostorom i osigurava da može pouzdano raditi u raznim ekstremnim okruženjima, uključujući primjenu u vozilima.

NAPOMENA: Za UPS funkciju kontaktirajte nas za više informacija. WiFi i BLE funkcije se mogu naći u verzijama od 2GB i 4GB.

Interfejsi

1. Multi-Func phoenix konektor
2. Ethernet konektor
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. SMA antena 1
8. Konzola (USB tip C)
9. Utor za SIM karticu
10. SMA antena 2

Multi-Func phoenix konektor

Napomena	Func name	PIN #	PIN #	Func name	Napomena
	POWER	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

NAPOMENA: Preporučuju se kablovi od 24awg do 16awg

Blok dijagram

Procesno jezgro EdgeBox-RPI-200 je Raspberry CM4 ploča. Specifična osnovna ploča implementira specifične karakteristike. Pogledajte sljedeću sliku za blok dijagram.

Instalacija

Montaža

EdgeBox-RPI-200 je predviđen za dva zidna nosača, kao i jedan sa DIN šinom od 35 mm. Pogledajte sljedeću sliku za preporučenu orijentaciju montaže.

Konektori i interfejsi

Napajanje

Pin #	Signal	Opis
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Uzemljenje (referentni potencijal)

PE signal je opcioni. Ako EMI nije prisutan, PE veza može ostati otvorena.

Serijski port (RS232 i RS485)

Pin #	Signal	Opis
4	RS232_RX	RS232 prijemna linija
6	RS232_TX	RS232 linija za prijenos
8	GND	Uzemljenje (referentni potencijal)

Pin #	Signal	Opis
3	RS485_A	RS485 razlika linija visoka
5	RS485_B	RS485 razlika linija niska
7	RS485 _GND	RS485 uzemljenje (izolovano od GND)

Pin #	Signal terminala	PIN Nivo aktivnog	PIN GPIO od BCM2711	NAPOMENA
09	DI0-	HIGH	GPIO17
11	DI0+
13	DI1-	HIGH	GPIO27
15	DI1+
10	DO0_0	HIGH	GPIO23
12	DO0_1
14	DO1_0	HIGH	GPIO24
16	DO1_1

NAPOMENA:

NAPOMENA: 

1. DC voltage za ulaz je 24V (+- 10%).
2. DC voltage za izlaz treba biti ispod 60V, trenutni kapacitet je 500ma.
3. Kanal 0 i kanal 1 ulaza su izolovani jedan od drugog
4. Kanal 0 i kanal 1 izlaza su izolovani jedan od drugog

HDMI

Direktno povezan na Raspberry PI CM4 ploču sa TVS nizom.

Ethernet

Ethernet sučelje je isto kao podržano Raspberry PI CM4,10/100/1000-BaseT, dostupno preko oklopljenog modularnog priključka. Za povezivanje sa ovim portom može se koristiti kabl sa upredenom paricom ili oklopljeni kabl sa upredenom paricom.

USB HOST

Postoje dva USB interfejsa na panelu konektora. Dva porta dijele isti elektronski osigurač.

NAPOMENA: Maksimalna struja za oba porta je ograničena na 1000ma.

Konzola (USB tip-C)

Dizajn konzole koristi USB-UART konverter, većina OS računara ima drajver, ako ne, link ispod može biti od koristi: Ovaj port se koristi kao podrazumevana Linux konzola. Možete se prijaviti u OS koristeći postavke 115200,8n1(Bitovi: 8, Paritet: Nema, Stop bitovi: 1, Kontrola toka: Nema). Potreban je i terminalni program kao što je kit. Podrazumevano korisničko ime je pi, a lozinka je raspberry.

LED

EdgeBox-RPI-200 koristi dva zelena/crvena dvobojna LED dioda kao vanjske indikatore.

LED1: zeleno kao indikator napajanja i crveno kao aktivan eMMC.

LED2: zelena kao 4G indikator i crvena kao LED koja se može programirati od strane korisnika povezana na GPIO21, nisko aktivna, programabilna.

EdgeBox-RPI-200 takođe koristi dve zelene LED diode za otklanjanje grešaka.

SMA konektor

Postoje dva otvora za SMA konektor za antene. Tipovi antena veoma zavise od toga koji moduli su ugrađeni u Mini-PCIe utičnicu. ANT1 se podrazumevano koristi za Mini-PCIe utičnicu, a ANT2 je za interni WI-FI signal iz CM4 modula.

NAPOMENA: Funkcije antena nisu fiksne, možda su prilagođene da pokriju drugu upotrebu.

Utor za NANO SIM karticu (opciono)

SIM kartica je potrebna samo u mobilnom (4G, LTE ili drugi bazirani na ćelijskoj tehnologiji) načinu rada.

NAPOMENA: 

1. Prihvata se samo NANO Sim kartica, obratite pažnju na veličinu kartice.
2. NANO sim kartica je umetnuta sa vrhom sa strane čipa.

Mini-PCIe

Narandžasto područje je gruba pozicija Mini-PCIe dodatne kartice, potreban je samo jedan m2x5 vijak.

Tabela ispod prikazuje sve signale. Podržane su Mini-PCIe kartice pune veličine.

Pinout: 

Signal	PIN #	PIN #	Signal
	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	PERST#
	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

NAPOMENA: 

1. Svi prazni signali su NC (nisu povezani).
2. 4G_PWR je individualno napajanje za Mini-PCIe karticu. Može se isključiti ili uključiti pomoću GPIO6 od CM4, kontrolni signal je visoko aktivan.
3. 4G_LED signal je interno povezan na LED2, pogledajte odjeljak 2.2.8.
4. SPI1 signali se koriste samo za LoraWAN karticu, kao što je WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 je opremljen M.2 utičnicom tipa M KEY. Podržana je SAMO NVME SSD kartica veličine 2242, NE mSATA.

Drajveri i programski interfejsi

LED

Ovo je LED koji se koristi kao indikator korisnika, pogledajte 2.2.8. Koristite LED2 kao nprample za testiranje funkcije.

• $ sudo -i #omogući privilegije root naloga
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > izvoz #GPIO21 koji je korisnička LED dioda LED2
• $ cd gpio21
• $ echo out > smjer
• $ echo 0 > vrijednost # upali korisničko LED, LOW aktivno
  OR
• $ echo 1 > vrijednost # isključite korisničku LED diodu

Serijski port (RS232 i RS485)

Postoje dva pojedinačna serijska porta u sistemu. /dev/ ttyACM1 kao RS232 port i /dev/ ttyACM0 kao RS485 port. Koristite RS232 kao nprample.

$ python
>>> uvoz serijski
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
istina
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Cellular preko Mini-PCIe (opciono)

Koristite Quectel EC20 kao nprample i slijedite korake:

1. Umetnite EC20 u Mini-PCIe utičnicu i mikro sim karticu u odgovarajući slot, povežite antenu.
2. Prijavite se na sistem preko konzole koristeći pi/raspberry.
3. Uključite napajanje Mini-PCIe utičnice i otpustite signal za resetovanje.

 

• $ sudo -i #omogući privilegije root naloga
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6 > izvoz #GPIO6 koji je POW_ON signal
• $ echo 5 > izvoz #GPIO5 koji je signal za resetovanje
• $ cd gpio6
• $ echo out > smjer
• $ echo 1 > vrijednost # uključite napajanje Mini PCIe
  I
• $ cd gpio5
• $ echo out > smjer
• $ echo 1 > vrijednost # oslobađa signal resetovanja Mini PCIe

NAPOMENA: Tada LED 4G počinje da treperi.

Provjerite uređaj:

$ lsusb

Autobus 001 Uređaj 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. EC25 LTE modem

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: novi brzi USB uređaj broj 5 koristeći dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: pronađen novi USB uređaj, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: Novi USB uređaji: Mfr = 1, Proizvod = 2, SerialNumber = 0
[ 185.561963] usb 1-1.3: Proizvod: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Proizvođač: Android
[ 185.651402] usbcore: registrovan novi drajver interfejsa cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: registrovana nova opcija drajvera interfejsa
[ 185.665593] usbserial: USB serijska podrška registrovana za GSM modem (1-port)
[ 185.665973] opcija 1-1.3:1.0: Otkriven konverter GSM modema (1-port)
[ 185.666283] usb 1-1.3: GSM modem (1-port) konvertor je sada priključen na ttyUSB2 [ 185.666499] opcija 1-1.3:1.1: Otkriven je GSM modem (1-port) konvertor
[ 185.666701] usb 1-1.3: GSM modem (1-port) konvertor je sada priključen na ttyUSB3 [ 185.666880] opcija 1-1.3:1.2: Otkriven je GSM modem (1-port) konvertor
[ 185.667048] usb 1-1.3: GSM modem (1-port) konvertor je sada priključen na ttyUSB4 [ 185.667220] opcija 1-1.3:1.3: Otkriven je GSM modem (1-port) konvertor
[ 185.667384] usb 1-1.3: GSM modem (1-port) konvertor sada priključen na ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: USB WDM uređaj
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registrirajte 'qmi_wwan' na usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI uređaj,xx:xx:xx:xx:xx:xx
NAPOMENA: xx:xx:xx:xx:xx: xx je MAC adresa

$ ifconfig -a
…… wwan0: zastavice=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 mrežna maska ​​255.255.0.0 emitiranje 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefikslen 64 scopeid 0x20: e0ether6: e41c60 42 (Ethernet)
RX paketi 0 bajtova 0 (0.0 B)
RX greške 0 pao 0 prekoračenja 0 okvir 0
TX paketi 165 bajtova 11660 (11.3 KiB)
TX greške 0 pao 0 prekoračenja 0 nosioci 0 kolizije 0

Kako koristiti AT komandu

$ miniterm — Dostupni portovi:

• 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'

Unesite indeks porta ili puno ime:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Neke korisne AT komande:

• AT //treba vratiti OK
• AT+QINISTAT //vrati status inicijalizacije (U)SIM kartice, odgovor bi trebao biti 7
• AT+QCCID //vraća ICCID (identifikator kartice integrisanog kola) broj (U)SIM kartice

Kako birati

• $su root
• $ cd /usr/app/linux-ppp-scripts
• $./quectel-pppd.sh

Tada treperi 4G LED dioda. Ako uspjeh, povratak ovakav

Dodajte putanju rutera

• $ route dodajte zadani gw 10.64.64.64 ili vaš gateway XX.XX.XX.XX

Zatim napravite test sa pingom:

• $ ping google.com

WDT
Blok dijagram WDT

WDT modul ima tri terminala, ulaz, izlaz i LED indikator.

NAPOMENA: LED je opciona i nije dostupna u ranijoj verziji hardvera.

Kako to radi

1. Sistem POWER ON.
2. Kašnjenje 200ms.
3. Pošaljite WDO negativan impuls sa niskim nivoom od 200 ms da resetuje sistem.
4. Povucite prema gore WDO.
5. Odgodite 120 sekundi dok indikator treperi (tipično 1hz).
6. Isključite indikator.
7. Sačekajte 8 impulsa na WDI da bi se aktivirao WDT modul i upalite LED.
8. Uđite u WDT-FEED mod, najmanje jedan impuls bi trebao biti uveden u WDI u najmanje svake 2 sekunde, ako ne, WDT modul bi trebao dati negativan impuls da resetuje sistem.
9. Idi na 2.

RTC

Informacije o RTC čipu

Nova revizija: RTC čip je PCF8563 iz NXP-a. Montira se na sistemsku I2C magistralu, i2c adresa treba da bude 0x51.

Sam OS ima drajver unutra, samo su nam potrebne neke konfiguracije.

Omogući RTC

• Da biste omogućili RTC potrebno je:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Zatim dodajte sljedeći red na dno /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Zatim ponovo pokrenite sistem
  • $sudo ponovno pokretanje
• Zatim koristite sljedeću naredbu da provjerite da li je RTC omogućen:
  • $sudo hwclock -rv
• Izlaz bi trebao biti:

NAPOMENA: 

1. uvjerite se da je i2c-1 upravljačka točka otvorena, a tačka zatvorena prema zadanim postavkama.
2. procijenjeno vrijeme rezervne kopije RTC-a je 15 dana.

Promjena proizvoda NAPOMENA:

STARA Revizija: Čip RTC-a je MCP79410 iz mikročipa. Montira se na sistemsku I2C sabirnicu. I2c adresa ovog čipa bi trebala biti 0x6f. Da biste to omogućili potrebno je:

Otvorite /etc/rc.local I dodajte 2 reda:

echo “mcp7941x 0x6f” > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s

Zatim resetirajte sistem i RTC radi

UPS za sigurno gašenje (opciono)

Dijagram UPS modula je naveden ispod.

UPS modul je umetnut između DC5V i CM4, GPIO se koristi za alarmiranje CPU-a kada je napajanje od 5V nestalo. Zatim bi CPU trebao uraditi nešto hitno u skripti prije iscrpljivanja energije super kondenzatora i pokrenuti “$ shutdown” Drugi način korištenja ove funkcije je Pokreni gašenje kada se promijeni GPIO pin. Dati GPIO pin je konfigurisan kao ulazni ključ koji generiše događaje KEY_POWER. Ovim događajem upravlja systemd-logind pokretanjem gašenja. Systemd verzije starije od 225 trebaju udev pravilo koje omogućava slušanje ulaznog uređaja: Koristite /boot/overlays/README kao referencu, a zatim izmijenite /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NAPOMENA: 

1. Za UPS funkciju kontaktirajte nas za više informacija.
2. Alarmni signal je aktivan LOW.

Električne specifikacije

Potrošnja energije

Potrošnja energije EdgeBox-RPI-200 jako ovisi o aplikaciji, načinu rada i povezanim perifernim uređajima. Date vrijednosti treba posmatrati kao približne vrijednosti. Sljedeća tabela prikazuje parametre potrošnje energije EdgeBox-RPI-200:

Napomena: Pod uslovom napajanja 24V, bez dodatne kartice u utičnicama i bez USB uređaja.

Način rada	trenutno (ma)	Snaga	Napomena
Idle	81
Stres test	172		naprezanje -c 4 -t 10m -v &

UPS (opciono)

Vrijeme sigurnosne kopije UPS modula u velikoj mjeri ovisi o opterećenju sistema. Neki tipični uslovi su navedeni u nastavku. Testni modul CM4 je 4GB LPDDR4,32GB eMMC sa Wi-Fi modulom.

Način rada	vrijeme (sekunda)	Napomena
Idle	55
Puno opterećenje CPU-a	18	naprezanje -c 4 -t 10m -v &

Mehanički crteži

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Dokumenti / Resursi

Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 baziran Edge računar [pdf] Korisnički priručnik EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 zasnovan Edge računar, EdgeBox-RPI-200, EC25 Raspberry PI CM4 zasnovan Edge računar, Raspberry PI CM4 zasnovan Edge računar, CM4 zasnovan Edge računar, baziran Edge računar

Reference

• Uputstvo za upotrebu