Ordinador Edge basat en Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4

Historial de revisions 

Revisió	Data	Canvis
1.0	17-08-2022	Creat
2.1	13-01-2022	Avís de canvi de producte

Avís de canvi de producte:

Com a part del nostre procés de millora contínua, vam fer els canvis següents a la versió de maquinari D.
Hi ha impacte en el programari a causa d'aquest canvi.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• La descripció a Linux s'ha canviat:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • L'adreça del nou RTC és 0x51.

Introducció

EdgeBox-RPI-200 és un controlador de computació Edge sense ventilador resistent amb el mòdul informàtic Raspberry Pi 4 (CM4) per a un entorn industrial dur. Es pot utilitzar per connectar les xarxes de camp amb aplicacions de núvol o IoT. Està dissenyat des de principis per fer front als reptes de les aplicacions resistents a preus competitius, ideal per a petites empreses o comandes petites amb exigències de diversos nivells d'escala.

Característiques

• Xassís d'alumini d'última generació per a ambients durs
• Dissipador de calor passiu integrat
• Endoll mini PCIe integrat per al mòdul de RF, com ara 4G, WI-FI, Lora o Zigbee
• Forats d'antena SMA x2
• Xip de xifratge ATECC608A
• Controlador de maquinari
• RTC amb supercondensador
• Terminal DI&DO aïllat
• Suport de carril DIN de 35 mm
• Amplia font d'alimentació de 9 a 36V DC
• Opcional: SAI amb SuperCap per a un apagat segur*
• Raspberry Pi CM4 a bord WiFi de 2.4 GHz, equipat amb IEEE 5.0 b/g/n/ac a 802.11 GHz**
• Raspberry Pi CM4 a bord Bluetooth 5.0, equipat amb BLE**

Aquestes característiques fan que l'EdgeBox-RPI-200 estigui dissenyat per a una configuració fàcil i un desplegament ràpid per a aplicacions industrials típiques, com ara la supervisió de l'estat, la gestió d'instal·lacions, la senyalització digital i el control remot dels serveis públics. A més, és una solució de passarel·la fàcil d'utilitzar amb 4 nuclis ARM Cortex A72 i la majoria dels protocols de la indústria poden estalviar en costos totals de desplegament, inclòs el cost del cablejat d'energia elèctrica i ajudar a reduir el temps de desplegament del producte. El seu disseny ultralleuger i compacte és la resposta per a aplicacions en entorns que restringeixen l'espai, garanteix que pugui funcionar de manera fiable en una varietat d'entorns extrems, incloses les aplicacions en vehicles.

NOTA: Per a la funció UPS, poseu-vos en contacte amb nosaltres per obtenir més informació. Les funcions WiFi i BLE es poden trobar en versions de 2 GB i 4 GB.

Interfícies

1. Connector Phoenix multifunció
2. Connector Ethernet
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. Antena SMA 1
8. Consola (USB tipus C)
9. Ranura per a targeta SIM
10. Antena SMA 2

Connector Phoenix multifunció

Nota	Nom de la funció	PIN	PIN #	Nom de la funció	Nota
	PODER	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

NOTA: Es recomana un cable de 24 AWG a 16 AWG

Diagrama de blocs

El nucli de processament de l'EdgeBox-RPI-200 és una placa Raspberry CM4. Una placa base específica implementa les característiques específiques. Consulteu la figura següent per al diagrama de blocs.

Instal·lació

Muntatge

L'EdgeBox-RPI-200 està pensat per a dos muntatges de paret, així com un amb carril DIN de 35 mm. Consulteu la figura següent per obtenir l'orientació de muntatge recomanada.

Connectors i interfícies

Font d'alimentació

PIN #	Senyal	Descripció
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Terra (potencial de referència)

El senyal PE és opcional. Si no hi ha EMI present, la connexió PE pot deixar oberta.

Port sèrie (RS232 i RS485)

PIN #	Senyal	Descripció
4	RS232_RX	Línia de recepció RS232
6	RS232_TX	Línia de transmissió RS232
8	GND	Terra (potencial de referència)

PIN #	Senyal	Descripció
3	RS485_A	Línia de diferència RS485 alta
5	RS485_B	Línia de diferència RS485 baixa
7	RS485 _GND	Terra RS485 (aïllada de GND)

PIN #	Senyal del terminal	PIN Nivell d'actiu	PIN de GPIO de BCM2711	NOTA
09	DI0-	ALTA	GPIO17
11	DI0+
13	DI1-	ALTA	GPIO27
15	DI1+
10	DO0_0	ALTA	GPIO23
12	DO0_1
14	DO1_0	ALTA	GPIO24
16	DO1_1

NOTA:

NOTA: 

1. DC voltage per a l'entrada és de 24 V (+- 10%).
2. DC voltage per a la sortida ha de ser inferior a 60 V, la capacitat actual és de 500 ma.
3. El canal 0 i el canal 1 d'entrada estan aïllats entre si
4. El canal 0 i el canal 1 de sortida estan aïllats entre si

HDMI

Connectat directament a la placa Raspberry PI CM4 amb matriu TVS.

Ethernet

La interfície Ethernet és la mateixa que la de Raspberry PI CM4,10, compatible amb 100/1000/XNUMX-BaseT, disponible a través de la presa modular blindada. Es pot utilitzar un cable de parell trenat o un cable de parell trenat blindat per connectar-se a aquest port.

HOST USB

Hi ha dues interfícies USB al panell de connectors. Els dos ports comparteixen el mateix fusible electrònic.

NOTA: El corrent màxim per als dos ports està limitat a 1000 ma.

Consola (USB tipus C)

El disseny de la consola utilitzava un convertidor USB-UART, la majoria del sistema operatiu de l'ordinador té el controlador, si no, l'enllaç següent pot ser útil: Aquest port s'utilitza com a consola Linux per defecte. Podeu iniciar sessió al sistema operatiu mitjançant la configuració de 115200,8n1 (bits: 8, paritat: cap, bits d'aturada: 1, control de flux: cap). També cal un programa de terminal com putty. El nom d'usuari predeterminat és pi i la contrasenya és raspberry.

LED

L'EdgeBox-RPI-200 utilitza dos LED de doble color verd/vermell com a indicadors exteriors.

LED1: verd com a indicador d'alimentació i vermell com a eMMC actiu.

LED2: verd com a indicador 4G i vermell com a led programable per l'usuari connectat a GPIO21, baix actiu, programable.

L'EdgeBox-RPI-200 també utilitza dos LED de color verd per a la depuració.

Connector SMA

Hi ha dos forats de connector SMA per a les antenes. Els tipus d'antena depenen molt dels mòduls que s'ajusten al sòcol Mini-PCIe. L'ANT1 s'utilitza per defecte per al sòcol Mini-PCIe i ANT2 és per al senyal WI-FI intern del mòdul CM4.

NOTA: Les funcions de les antenes no són fixes, potser s'ajusten per cobrir altres usos.

Ranura per a targeta SIM NANO (opcional)

La targeta SIM només es necessita en mode mòbil (4G, LTE o altres basats en tecnologia mòbil).

NOTA: 

1. Només s'accepta la targeta SIM NANO, atenció a la mida de la targeta.
2. La targeta SIM NANO s'insereix amb la part superior lateral del xip.

Mini-PCIe

La zona taronja és la posició aproximada de la targeta complementària Mini-PCIe, només cal un cargol m2x5.

La taula següent mostra tots els senyals. S'admeten targetes Mini-PCIe de mida completa.

Pinout: 

Senyal	PIN #	PIN #	Senyal
	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	PREST #
	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

NOTA: 

1. Tots els senyals en blanc són NC (no connectats).
2. 4G_PWR és la font d'alimentació individual per a la targeta Mini-PCIe. El GPIO6 de CM4 es pot apagar o encendre, el senyal de control és molt actiu.
3. El senyal 4G_LED està connectat al LED2 internament, consulteu la secció de 2.2.8.
4. Els senyals SPI1 només s'utilitzen per a la targeta LoraWAN, com ara WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 va equipar un endoll M.2 de tipus M KEY. NOMÉS és compatible la targeta SSD NVME de mida 2242, NO mSATA.

Controladors i interfícies de programació

LED

És un LED utilitzat com a indicador d'usuari, consulteu 2.2.8. Utilitzeu LED2 com a exempleample per provar la funció.

• $ sudo -i #habilita els privilegis del compte root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > exportar #GPIO21 que és el LED d'usuari del LED2
• $ cd gpio21
• $ echo out > direcció
• $ echo 0 > valor # enceneu el LED d'usuari, LOW actiu
  OR
• $ echo 1 > valor # apagueu el LED d'usuari

Port sèrie (RS232 i RS485)

Hi ha dos ports sèrie individuals al sistema. El /dev/ttyACM1 com a port RS232 i /dev/ttyACM0 com a port RS485. Utilitzeu RS232 com a exempleample.

$ python
>>> importar sèrie
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
veritat
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Cel·lular a través de Mini-PCIe (opcional)

Utilitzeu Quectel EC20 com a example i seguiu els passos:

1. Inseriu l'EC20 a la presa Mini-PCIe i la targeta micro SIM a la ranura relacionada, connecteu l'antena.
2. Inicieu sessió al sistema mitjançant la consola utilitzant pi/gerds.
3. Enceneu l'alimentació del sòcol Mini-PCIe i deixeu anar el senyal de restabliment.

 

• $ sudo -i #habilita els privilegis del compte root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6 > exportar #GPIO6 que és el senyal POW_ON
• $ echo 5 > exportar #GPIO5 que és el senyal de restabliment
• $ cd gpio6
• $ echo out > direcció
• $ echo 1 > valor # activa l'alimentació del Mini PCIe
  I
• $ cd gpio5
• $ echo out > direcció
• $ echo 1 > valor # allibera el senyal de restabliment del Mini PCIe

NOTA: Aleshores, el LED de 4G comença a parpellejar.

Comproveu el dispositiu:

$ lsusb

Bus 001 Dispositiu 005: ID 2c7c:0125 Mòdem LTE EC25 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd.

$ dmesg

[185.421911] usb 1-1.3: nou dispositiu USB d'alta velocitat número 5 amb dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: s'ha trobat un nou dispositiu USB, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: Noves cadenes de dispositius USB: Mfr = 1, Product = 2, SerialNumber = 0
[ 185.561963] usb 1-1.3: Producte: Android
[185.561972] usb 1-1.3: Fabricant: Android
[185.651402] usbcore: controlador d'interfície nou registrat cdc_wdm
[185.665545] usbcore: opció de controlador d'interfície nova registrada
[185.665593] usbserial: suport de sèrie USB registrat per a mòdem GSM (1 port)
[185.665973] opció 1-1.3:1.0: s'ha detectat un convertidor de mòdem GSM (1 port)
[185.666283] usb 1-1.3: convertidor de mòdem GSM (1 port) ara connectat a ttyUSB2 [185.666499] opció 1-1.3:1.1: s'ha detectat convertidor de mòdem GSM (1 port)
[185.666701] usb 1-1.3: convertidor de mòdem GSM (1 port) ara connectat a ttyUSB3 [185.666880] opció 1-1.3:1.2: s'ha detectat convertidor de mòdem GSM (1 port)
[185.667048] usb 1-1.3: convertidor de mòdem GSM (1 port) ara connectat a ttyUSB4 [185.667220] opció 1-1.3:1.3: s'ha detectat convertidor de mòdem GSM (1 port)
[ 185.667384] usb 1-1.3: convertidor de mòdem GSM (1 port) ara connectat a ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: dispositiu USB WDM
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registreu 'qmi_wwan' a usb-3f980000.usb-1.3, dispositiu WWAN/QMI,xx:xx:xx:xx:xx:xx
NOTA: xx:xx:xx:xx:xx:xx és l'adreça MAC

$ ifconfig -a
…… wwan0: banderes=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 netmask 255.255.0.0 broadcast 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 ether 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
Paquets RX 0 bytes 0 (0.0 B)
Errors RX 0 caigut 0 sobrepassos 0 fotograma 0
Paquets TX 165 bytes 11660 (11.3 KiB)
Errors TX 0 caigut 0 sobrepassos 0 portadors 0 col·lisions 0

Com utilitzar l'ordre AT

$ miniterm — Ports disponibles:

• 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'

Introduïu l'índex del port o el nom complet:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Algunes ordres AT útils:

• AT //ha de tornar bé
• AT+QINISTAT //retorna l'estat d'inicialització de la targeta (U)SIM, la resposta hauria de ser 7
• AT+QCCID //retorna el número ICCID (identificador de targeta de circuit integrat) de la targeta (U)SIM

Com marcar

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

Aleshores, el led 4G parpelleja. Si té èxit, el retorn així

Afegiu la ruta de l'encaminador

• $ ruta afegeix gw predeterminat 10.64.64.64 o la teva passarel·la XX.XX.XX.XX

A continuació, feu una prova amb ping:

• $ ping a google.com

WDT
Diagrama de blocs de WDT

El mòdul WDT té tres terminals, entrada, sortida i indicador LED.

NOTA: El LED és opcional i no està disponible a la versió de maquinari anterior.

Com funciona

1. Sistema ENCENDIDO.
2. Retard de 200 ms.
3. Envieu a WDO un pols negatiu amb un nivell baix de 200 ms per restablir el sistema.
4. Tira cap amunt WDO.
5. Retarda 120 segons mentre l'indicador parpelleja (normalment 1 hz).
6. Apagueu l'indicador.
7. Espereu 8 polsos a WDI per activar el mòdul WDT i enceneu el LED.
8. Entra al mode WDT-FEED, almenys un pols s'ha d'introduir a WDI com a mínim cada 2 segons, si no, el mòdul WDT hauria d'emetre un pols negatiu per restablir el sistema.
9. Anar a 2.

RTC

Informació del xip RTC

Nova revisió: el xip de RTC és PCF8563 de NXP. Està muntat al bus I2C del sistema, l'adreça i2c hauria de ser 0x51.

El propi sistema operatiu té el controlador dins, només necessitem algunes configuracions.

Activa RTC

• Per habilitar l'RTC cal:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• A continuació, afegiu la línia següent a la part inferior del fitxer /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• A continuació, reinicieu el sistema
  • $sudo reinici
• A continuació, utilitzeu l'ordre següent per comprovar si l'RTC està habilitat:
  • $sudo hwclock -rv
• La sortida hauria de ser:

NOTA: 

1. Assegureu-vos que el punt del controlador i2c-1 estigui obert i que el punt estigui tancat per defecte.
2. el temps estimat de còpia de seguretat de l'RTC és de 15 dies.

Canvi de producte NOTA:

ANTIGA revisió: el xip de RTC és MCP79410 del microxip. Està muntat al bus I2C del sistema. L'adreça i2c d'aquest xip hauria de ser 0x6f. Per habilitar-lo cal que:

Obriu /etc/rc.local I afegiu 2 línies:

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

A continuació, reinicieu el sistema i l'RTC funciona

SAI per a un apagat segur (opcional)

El diagrama del mòdul SAI es mostra a continuació.

El mòdul UPS s'insereix entre DC5V i CM4, s'utilitza un GPIO per alarmar la CPU quan la font d'alimentació de 5V està baixa. Aleshores, la CPU hauria de fer alguna cosa urgent en un script abans de l'esgotament d'energia del supercondensador i executar un "$ apagat" Una altra manera d'utilitzar aquesta funció és Iniciar un tancament quan canviï el pin GPIO. El pin GPIO donat es configura com a clau d'entrada que genera esdeveniments KEY_POWER. Aquest esdeveniment el gestiona systemd-logind iniciant un tancament. Les versions de Systemd anteriors a 225 necessiten una regla udev que permeti escoltar el dispositiu d'entrada: utilitzeu /boot/overlays/README com a referència i, a continuació, modifiqueu /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NOTA: 

1. Per a la funció UPS, poseu-vos en contacte amb nosaltres per obtenir més informació.
2. El senyal d'alarma està actiu BAIX.

Especificacions elèctriques

Consum d'energia

El consum d'energia de l'EdgeBox-RPI-200 depèn molt de l'aplicació, el mode de funcionament i els dispositius perifèrics connectats. Els valors donats s'han de veure com a valors aproximats. La taula següent mostra els paràmetres de consum d'energia de l'EdgeBox-RPI-200:

Nota: En condicions d'alimentació de 24 V, sense targeta addicional a les preses i sense dispositius USB.

Mode de funcionament	Actual (ma)	Poder	Observació
Inactiu	81
Prova d'estrès	172		esforç -c 4 -t 10m -v &

SAI (opcional)

El temps de còpia de seguretat del mòdul UPS depèn molt de la càrrega del sistema del sistema. A continuació s'enumeren algunes condicions típiques. El mòdul de prova de CM4 és de 4 GB LPDDR4,32, XNUMX GB eMMC amb mòdul Wi-Fi.

Mode de funcionament	Temps (segons)	Observació
Inactiu	55
Càrrega completa de CPU	18	esforç -c 4 -t 10m -v &

Dibuixos mecànics

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Documents/Recursos

Ordinador Edge basat en Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 [pdfManual d'usuari EdgeBox-RPI-200 EC25 ordinador Edge basat en Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI-200, ordinador Edge EC25 Raspberry PI CM4, ordinador Edge basat en Raspberry PI CM4, ordinador Edge basat en CM4, ordinador Edge basat

Referències

• Manual d'usuari