Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Basatu Edge Computer

Storia di rivisione 

Revisione	Data	Cambiamenti
1.0	17-08-2022	Criatu
2.1	13-01-2022	Avvisu di cambiamentu di produttu

Avvisu di cambiamentu di u produttu:

Comu parte di u nostru prucessu di migliuramentu cuntinuu, avemu fattu i seguenti cambiamenti in a versione hardware D.
Ci hè un impattu nantu à u software per via di stu cambiamentu.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• A descrizzione in u Linux hè stata cambiata:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • L'indirizzu di u novu RTC hè 0x51.

Introduzione

EdgeBox-RPI-200 hè un ventilatore robustu senza Controller di Computing Edge cù Raspberry Pi Computer Module 4 (CM4) per l'ambiente industriale duru. Pò esse usatu per cunnette e rete di campu cù applicazioni cloud o IoT. Hè cuncepitu da a terra per risponde à e sfide di l'applicazioni robuste à prezzi competitivi, ideali per e piccule imprese o picculi ordini cù scale multi-livellu.

Features

• Chassis d'aluminium à l'avant-garde pour l'environnement dur
• Dissipatore di calore passivu integratu
• Mini socket PCIe integratu per u modulu RF, cum'è 4G, WI-FI, Lora o Zigbee
• Fori per l'antenna SMA x2
• Chip di crittografia ATECC608A
• Watchdog di hardware
• RTC cù Super Capacitor
• Terminal DI&DO isolé
• Supportu per rail DIN da 35 mm
• Ampia alimentazione da 9 à 36V DC
• Opzionale: UPS cù SuperCap per un arrestu sicuru *
• Raspberry Pi CM4 a bordo WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac equipaggiato**
• Raspberry Pi CM4 à bordu Bluetooth 5.0, equipatu BLE**

Queste caratteristiche facenu l'EdgeBox-RPI-200 cuncepitu per una cunfigurazione faciule è una implementazione rapida per l'applicazioni industriali tipiche, cum'è u monitoraghju di u statutu, a gestione di e facilità, a segnaletica digitale è u cuntrollu remoto di l'utilità publica. Inoltre, hè una soluzione di gateway amichevule cù 4 nuclei ARM Cortex A72 è a maiò parte di i protokolli di l'industria ponu risparmià nantu à i costi totali di implementazione, cumpresu u costu di cablaggio di energia elettrica è aiutanu à riduce u tempu di implementazione di u pruduttu. U so design ultra-leggeru è compactu hè a risposta per l'applicazioni in ambienti limitati di u spaziu assicura chì pò operare in modu affidabile in una varietà di ambienti estremi cumprese l'applicazioni in-vehicle.

NOTA: Per a funzione UPS per piacè cuntattateci per più infurmazione. E funzioni WiFi è BLE ponu esse truvate in versioni 2GB è 4GB.

Interfacce

1. Connettore Phoenix multifunzione
2. Connettore Ethernet
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. antenna SMA 1
8. Console (USB type C)
9. slot per carta SIM
10. antenna SMA 2

Connettore Phoenix multifunzione

Nota	Func name	PIN #	PIN #	Func name	Nota
	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

NOTA: Un cable da 24awg à 16awg hè suggeritu

Diagramma di Blocu

U core di trasfurmazioni di l'EdgeBox-RPI-200 hè una scheda Raspberry CM4. Una scheda di basa specifica implementa e caratteristiche specifiche. Vede a figura dopu per u diagramma di bloccu.

Installazione

Muntà

L'EdgeBox-RPI-200 hè destinatu à dui supporti murali, è ancu unu cù rail DIN 35mm. Riferite à a figura successiva per l'orientazione di muntatura cunsigliata.

Connettori è Interfacce

Alimentazione elettrica

Pin #	Segnale	Descrizzione
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Terra (potenziale di riferimentu)

U signale PE hè facultativu. Se ùn ci hè micca presente EMI, a cunnessione PE pò lascià aperta.

Portu seriale (RS232 è RS485)

Pin #	Segnale	Descrizzione
4	RS232_RX	Linea di ricezione RS232
6	RS232_TX	Linea di trasmissione RS232
8	GND	Terra (potenziale di riferimentu)

Pin #	Segnale	Descrizzione
3	RS485_A	Linea di differenza RS485 alta
5	RS485_B	Linea diffarenza RS485 bassa
7	RS485 _GND	Terra RS485 (isolata da GND)

Pin #	Segnale di u terminal	Livellu di PIN attivu	PIN di GPIO da 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 input hè 24V (+- 10%).
2. DC voltage per output deve esse sottu 60V, a capacità attuale hè 500ma.
3. U canali 0 è u canali 1 di input sò isolati l'un à l'altru
4. U canali 0 è u canali 1 di output sò isolati l'un à l'altru

HDMI

Cunnessu direttamente à a scheda Raspberry PI CM4 cù l'array TVS.

Ethernet

L'interfaccia Ethernet hè a stessa cum'è Raspberry PI CM4,10/100/1000-BaseT supportata, dispunibule per mezu di u jack modulare blindatu. Per cunnette à stu portu pò esse usatu un cable torcia o un cable schermatu.

HOST USB

Ci sò dui interfacce USB à u pannellu di cunnessu. I dui porti sparte u stessu fusible elettronicu.

NOTA: A corrente massima per i dui porti hè limitata à 1000ma.

Console (USB type-C)

U disignu di cunsola hà utilizatu un cunvertitore USB-UART, a maiò parte di l'OS di l'urdinatore anu u driver, se no, u ligame sottu pò esse utile: Stu portu hè utilizatu cum'è una consola Linux predeterminata. Pudete accede à u sistema operativu aduprà i paràmetri di 115200,8n1 (Bits: 8, Parità: None, Stop Bits: 1, Flow Control: None). Un prugramma di terminale cum'è putty hè ancu necessariu. U nome d'utilizatore predeterminatu hè pi è a password hè raspberry.

LED

EdgeBox-RPI-200 usa dui LED verdi / rossi di dui culori cum'è indicatori esterni.

LED1: verde cum'è indicatore di putenza è rossu cum'è eMMC attivu.

LED2: verde cum'è indicatore 4G è rossu cum'è led programmable d'utilizatore cunnessu à GPIO21, attivu bassu, programmable.

EdgeBox-RPI-200 usa ancu dui LED di culore verde per debug.

Connettore SMA

Ci sò dui buchi SMA Connector per antenne. I tipi d'antenna sò assai dipendenu da quali moduli inseriti in u socket Mini-PCIe. L'ANT1 hè predeterminatu utilizatu per u socket Mini-PCIe è ANT2 hè per u signale WI-FI Internu da u modulu CM4.

NOTA: E funzioni di l'antenne ùn sò micca fissi, forse aghjustate per copre altre usu.

Slot per carta NANO SIM (opzionale)

A sim card hè necessariu solu in u modu cellulare (4G, LTE o altri basati nantu à a tecnulugia cellulare).

NOTA: 

1. Solu a carta NANO Sim hè accettata, fate attenzione à a dimensione di a carta.
2. A carta SIM NANO hè inserita cù chip side top.

Mini-PCIe

L'area aranciu hè a pusizioni di a carta add-on Mini-PCIe ruvida, solu una vite m2x5 hè necessaria.

A tabella sottu mostra tutti i signali. A carta Mini-PCIe di dimensione completa hè supportata.

Pinout: 

Segnale	PIN #	PIN #	Segnale
	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. Tutti i signali in biancu sò NC (micca cunnette).
2. 4G_PWR hè l'alimentazione individuale per a carta Mini-PCIe. Pò esse chjusu o accende da u GPIO6 di CM4, u signale di cuntrollu hè altu attivu.
3. U signale 4G_LED hè cunnessu à LED2 internu, riferite à a sezione di 2.2.8.
4. I signali SPI1 sò usati solu per a carta LoraWAN, cum'è WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 hà equipatu un socket M.2 di tipu M KEY. SOLU A carta SSD NVME di dimensione 2242 hè supportata, NON mSATA.

Drivers è Interfacce di prugrammazione

LED

Hè un LED utilizatu cum'è indicatore d'utilizatore, riferite à 2.2.8. Aduprà LED2 cum'è example per pruvà a funzione.

• $ sudo -i #enable privilegi di u contu root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > export #GPIO21 chì hè u LED di l'utilizatori di LED2
• $ cd gpio21
• $ echo out > direzzione
• $ echo 0 > valore # accende u LED d'utilizatore, LOW attivu
  OR
• $ echo 1 > valore # spegne u LED d'utilizatore

Portu seriale (RS232 è RS485)

Ci hè dui porti seriali individuali in u sistema. U /dev/ttyACM1 cum'è portu RS232 è /dev/ttyACM0 cum'è portu RS485. Aduprà RS232 cum'è example.

$ python
>>> impurtà seriale
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
veru
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Cellulare sopra Mini-PCIe (opzionale)

Aduprate Quectel EC20 cum'è example è seguitate i passi:

1. Inserite l'EC20 in u socket Mini-PCIe è a micro SIM card in u slot relatatu, cunnette l'antenna.
2. Log in u sistema via cunsola use pi / raspberry.
3. Accende u putere di u socket Mini-PCIe è liberate u signale di reset.

 

• $ sudo -i #enable privilegi di u contu root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6 > export #GPIO6 chì hè signalu POW_ON
• $ echo 5 > export #GPIO5 chì hè u signale di reset
• $ cd gpio6
• $ echo out > direzzione
• $ echo 1 > valore # accende u putere di Mini PCIe
  È
• $ cd gpio5
• $ echo out > direzzione
• $ echo 1 > valore # libera u signale di reset di Mini PCIe

NOTA: Allora u LED di 4G cumencia à lampassi.

Verificate u dispusitivu:

$ lsusb

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

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: novu dispositivu USB d'alta velocità numeru 5 cù dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Novu dispusitivu USB trovu, idVendor = 2c7c, idProduct = 0125, bcdDevice = 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: New string di u USB: Mfr = 1, Product = 2, SerialNumber = 0
[ 185.561963] usb 1-1.3: Produttu: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Produttore: Android
[185.651402] usbcore: registratu novu driver d'interfaccia cdc_wdm
[185.665545] usbcore: nova opzione di driver d'interfaccia registrata
[185.665593] usbserial: supportu seriale USB registratu per u modem GSM (1-portu)
[185.665973] opzione 1-1.3:1.0: cunvertitore di modem GSM (1-portu) rilevatu
[ 185.666283] usb 1-1.3: cunvertitore di modem GSM (1-portu) avà attaccatu à ttyUSB2 [ 185.666499] opzione 1-1.3: 1.1: cunvertitore di modem GSM (1-portu) rilevatu
[ 185.666701] usb 1-1.3: cunvertitore di modem GSM (1-portu) avà attaccatu à ttyUSB3 [ 185.666880] opzione 1-1.3: 1.2: cunvertitore di modem GSM (1-portu) rilevatu
[ 185.667048] usb 1-1.3: cunvertitore di modem GSM (1-portu) avà attaccatu à ttyUSB4 [ 185.667220] opzione 1-1.3: 1.3: cunvertitore di modem GSM (1-portu) rilevatu
[ 185.667384] usb 1-1.3: cunvertitore di modem GSM (1-portu) avà attaccatu à ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3: 1.4: cdc-wdm0: Dispositivo USB WDM
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registrate 'qmi_wwan' à usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI device,xx:xx:xx:xx:xx:xx
NOTA: xx:xx:xx:xx:xx: xx hè l'indirizzu MAC

$ ifconfig -a
…… wwan0: flags=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)
Pacchetti RX 0 bytes 0 (0.0 B)
Errori RX 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
Pacchetti TX 165 bytes 11660 (11.3 KiB)
Errori TX 0 dropped 0 overruns 0 carriers 0 collisions 0

Cumu aduprà u cumandamentu AT

$ miniterm - Porti dispunibili:

• 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'

Inserite l'indice di portu o u nome cumpletu:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Certi cumandamenti AT utili:

• AT // deve vultà bè
• AT+QINISTAT //ritorna u statu di inizializazione di a carta (U)SIM, a risposta deve esse 7
• AT+QCCID //ritorna u numeru ICCID (Identificatore di a carta di circuitu integrata) di a carta (U)SIM

Cumu marcà

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

Allora u led 4G lampeggia. Sè successu, u ritornu cusì

Aghjunghjite a strada di u router

• $ route add default gw 10.64.64.64 o u vostru gateway XX.XX.XX.XX

Allora fate una prova cù ping:

• $ ping google.com

WDT
Schema di bloccu di WDT

U modulu WDT hà trè terminali, input, output è indicatore LED.

NOTA: U LED hè opzionale è ùn hè micca dispunibule in a versione hardware precedente.

Cumu funziona

1. Sistema POWER ON.
2. Ritardo di 200 ms.
3. Mandate à WDO un impulsu negativu cù 200ms livellu bassu per resettate u sistema.
4. Tira WDO.
5. Ritarda 120 seconde mentre l'indicatore lampeggia (tipica 1hz).
6. Spegne l'indicatore.
7. Aspettate 8 impulsi à WDI per attivà u modulu WDT è accende u LED.
8. Entra in u modu WDT-FEED, almenu un impulsu deve esse alimentatu in WDI in almenu ogni 2 seconde, se no, u modulu WDT deve emette un impulsu negativu per resettate u sistema.
9. Vai à 2.

RTC

RTC Chip infurmazione

Nova Revisione: U chip di RTC hè PCF8563 da NXP. Hè muntatu nantu à u bus I2C di u sistema, l'indirizzu i2c deve esse 0x51.

U OS stessu hà u driver in l'internu, solu avemu bisognu di alcune cunfigurazioni.

Habilita RTC

• Per attivà u RTC avete bisognu di:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Allora aghjunghje a seguente linea à u fondu di u /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Allora reboot u sistema
  • $sudo reboot
• Dopu aduprate u cumandimu seguitu per verificà se l'RTC hè attivatu:
  • $sudo hwclock -rv
• L'output deve esse:

NOTA: 

1. assicuratevi chì u puntu di u driver i2c-1 hè apertu, è u puntu hè chjusu predeterminatu.
2. u tempu di salvezza stimatu di u RTC hè di 15 ghjorni.

Cambia di produttu NOTA:

OLD Revision: U chip di RTC hè MCP79410 da microchip. Hè muntatu nantu à u sistema bus I2C. L'indirizzu i2c di stu chip deve esse 0x6f. Per attivà, avete bisognu di:

Aprite /etc/rc.local E aghjunghje 2 linee:

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

Allora resettate u sistema è u RTC hè travagliatu

UPS per un arrestu sicuru (Opzionale)

U schema di u modulu UPS hè listatu quì sottu.

U modulu UPS hè inseritu trà u DC5V è CM4, un GPIO hè utilizatu per alarmà CPU quandu l'alimentazione di 5V hè in calata. Allora u CPU deve fà qualcosa urgente in un script prima di l'esaurimentu di l'energia di u super condensatore è eseguisce un "$ shutdown" Un altru modu per utilizà sta funzione hè Initiate un shutdown quandu u pin GPIO cambia. U pin GPIO datu hè cunfiguratu cum'è una chjave di input chì genera eventi KEY_POWER. Stu avvenimentu hè trattatu da systemd-login iniziando un arrestu. E versioni Systemd più vechje di 225 necessitanu una regula udev chì permette l'ascolta di u dispusitivu di input: Aduprate /boot/overlays/README cum'è riferimentu, dopu mudificà /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NOTA: 

1. Per a funzione UPS per piacè cuntattateci per più infurmazione.
2. U signale di alarme hè attivu LOW.

Specificazioni elettriche

Cunsumu di energia

U cunsumu di energia di l'EdgeBox-RPI-200 dipende assai da l'applicazione, u modu di funziunamentu è i dispositi periferici cunnessi. I valori dati anu da esse vistu cum'è valori apprussimati. A tabella seguente mostra i paràmetri di cunsumu di energia di l'EdgeBox-RPI-200:

Nota: In cundizione di alimentazione 24V, senza carta add-on in sockets è senza dispositivi USB.

Modu di funziunamentu	currente (ma)	putenza	Rimarca
Idle	81
Test di stress	172		stress -c 4 -t 10m -v &

UPS (opzionale)

U tempu di salvezza di u modulu UPS hè assai dipende da a carica di u sistema di u sistema. Certi cundizioni tipichi sò elencati quì sottu. U modulu di prova di CM4 hè 4GB LPDDR4,32, XNUMXGB eMMC cù u modulu Wi-Fi.

Modu di funziunamentu	Tempu (seconda)	Rimarca
Idle	55
Carica piena di CPU	18	stress -c 4 -t 10m -v &

Disegni meccanichi

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Documenti / Risorse

Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Basatu Edge Computer [pdfManuale d'usu EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, EdgeBox-RPI-200, EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, CM4 Based Edge Computer, Based Edge Computer

Referenze

• Manuale d'usu