Počítač Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge

Historie revizí 

Revize	Datum	Změny
1.0	17-08-2022	Vytvořeno
2.1	13-01-2022	Upozornění na změnu produktu

Upozornění na změnu produktu:

V rámci našeho procesu neustálého zlepšování jsme provedli níže uvedené změny ve verzi hardwaru D.
Tato změna má dopad na software.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Popis v Linuxu byl změněn:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Adresa nového RTC je 0x51.

Zavedení

EdgeBox-RPI-200 je odolný Edge Computing Controller bez ventilátoru s počítačovým modulem Raspberry Pi 4 (CM4) pro drsné průmyslové prostředí. Lze jej použít k propojení polních sítí s cloudovými nebo IoT aplikacemi. Je od základu navržen tak, aby čelil výzvám odolných aplikací za konkurenceschopné ceny, ideální pro malé podniky nebo malé zakázky s víceúrovňovými požadavky.

Vlastnosti

• Nejmodernější hliníkové šasi pro drsné prostředí
• Integrovaný pasivní chladič
• Vestavěná mini PCIe zásuvka pro RF modul, jako je 4G, WI-FI, Lora nebo Zigbee
• SMA anténní otvory x2
• Šifrovací čip ATECC608A
• Hlídací pes hardwaru
• RTC se super kondenzátorem
• Izolovaný terminál DI&DO
• Podpěra na DIN lištu 35 mm
• Široké napájení od 9 do 36V DC
• Volitelné: UPS se SuperCap pro bezpečné vypnutí*
• Raspberry Pi CM4 vestavěná WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz vybavená IEEE 802.11 b/g/n/ac**
• Raspberry Pi CM4 na desce Bluetooth 5.0, vybavené BLE**

Díky těmto funkcím je EdgeBox-RPI-200 navržen pro snadné nastavení a rychlé nasazení pro typické průmyslové aplikace, jako je monitorování stavu, správa zařízení, digital signage a dálkové ovládání veřejných služeb. Navíc se jedná o uživatelsky přívětivé řešení brány se 4 jádry ARM Cortex A72 a většina průmyslových protokolů může ušetřit celkové náklady na nasazení, včetně nákladů na kabeláž elektrické energie, a pomoci zkrátit dobu nasazení produktu. Jeho ultralehký a kompaktní design je odpovědí pro aplikace v prostředí s omezeným prostorem a zajišťuje, že může spolehlivě fungovat v různých extrémních prostředích, včetně aplikací ve vozidlech.

POZNÁMKA: Pro funkci UPS nás prosím kontaktujte pro více informací. Funkce WiFi a BLE najdete ve 2GB a 4GB verzi.

Rozhraní

1. Multifunkční konektor fénix
2. Ethernetový konektor
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. SMA anténa 1
8. Konzole (USB typ C)
9. Slot pro SIM kartu
10. SMA anténa 2

Multifunkční konektor fénix

Poznámka	Název Func	PIN #	KOLÍK#	Název Func	Poznámka
	MOC	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

POZNÁMKA: Doporučuje se kabel 24awg až 16awg

Blokové schéma

Procesorovým jádrem EdgeBox-RPI-200 je deska Raspberry CM4. Specifická základní deska implementuje specifické funkce. Blokové schéma viz další obrázek.

Instalace

Montáž

EdgeBox-RPI-200 je určen pro dva nástěnné držáky a také jeden s 35mm DIN lištou. Doporučenou montážní orientaci naleznete na následujícím obrázku.

Konektory a rozhraní

Napájení

Kolík#	Signál	Popis
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Pozemní (referenční potenciál)

Signál PE je volitelný. Pokud není přítomno EMI, PE spojení může zůstat otevřené.

Sériový port (RS232 a RS485)

Kolík#	Signál	Popis
4	RS232_RX	Přijímací linka RS232
6	RS232_TX	Přenosová linka RS232
8	GND	Pozemní (referenční potenciál)

Kolík#	Signál	Popis
3	RS485_A	Rozdílová linka RS485 vysoká
5	RS485_B	Nízká rozdílová linka RS485
7	RS485_GND	Uzemnění RS485 (izolované od GND)

Kolík#	Signál terminálu	PIN Úroveň aktivní	PIN GPIO z BCM2711	POZNÁMKA
09	DI0-	VYSOKÝ	GPIO17
11	DI0+
13	DI1-	VYSOKÝ	GPIO27
15	DI1+
10	DO0_0	VYSOKÝ	GPIO23
12	DO0_1
14	DO1_0	VYSOKÝ	GPIO24
16	DO1_1

POZNÁMKA:

POZNÁMKA: 

1. DC svtage pro vstup je 24V (+- 10%).
2. DC svtage pro výstup by mělo být pod 60V, proudová kapacita je 500mA.
3. Vstupní kanál 0 a kanál 1 jsou vzájemně izolovány
4. Kanál 0 a kanál 1 výstupu jsou vzájemně izolovány

HDMI

Přímo připojené k desce Raspberry PI CM4 s TVS polem.

Ethernet

Ethernetové rozhraní je stejné jako Raspberry PI CM4,10, podporováno 100/1000/XNUMX-BaseT, dostupné přes stíněný modulární konektor. K připojení k tomuto portu lze použít kroucený párový kabel nebo stíněný kroucený párový kabel.

USB HOST

Na panelu konektorů jsou dvě USB rozhraní. Oba porty sdílejí stejnou elektronickou pojistku.

POZNÁMKA: Maximální proud pro oba porty je omezen na 1000 ma.

Konzole (USB typu C)

Konstrukce konzole používala převodník USB-UART, ovladač má většina OS počítače, pokud ne, může být užitečný odkaz níže: Tento port se používá jako výchozí konzola Linux. Do operačního systému se můžete přihlásit pomocí nastavení 115200,8n1 (bity: 8, parita: žádná, stop bity: 1, řízení toku: žádné). Je také potřeba terminálový program, jako je putty. Výchozí uživatelské jméno je pi a heslo je raspberry.

LED

EdgeBox-RPI-200 používá dvě zeleno/červené dvoubarevné LED diody jako vnější indikátory.

LED1: zelená jako indikátor napájení a červená jako aktivní eMMC.

LED2: zelená jako indikátor 4G a červená jako uživatelsky programovatelná LED připojená k GPIO21, nízko aktivní, programovatelná.

EdgeBox-RPI-200 také používá dvě zelené LED pro ladění.

SMA konektor

Pro antény jsou dva otvory pro konektor SMA. Typy antén jsou velmi závislé na tom, jaké moduly se montují do zásuvky Mini-PCIe. ANT1 se standardně používá pro zásuvku Mini-PCIe a ANT2 je pro interní signál WI-FI z modulu CM4.

POZNÁMKA: Funkce antén nejsou pevně dané, mohou být upraveny pro jiné použití.

Slot pro NANO SIM kartu (volitelně)

SIM karta je potřeba pouze v mobilním režimu (4G, LTE nebo jiné založené na mobilní technologii).

POZNÁMKA: 

1. Je akceptována pouze NANO SIM karta, věnujte pozornost velikosti karty.
2. SIM karta NANO se vkládá horní stranou s čipem.

Mini-PCIe

Oranžová oblast je hrubá pozice přídavné karty Mini-PCIe, je potřeba pouze jeden šroub m2x5.

Níže uvedená tabulka ukazuje všechny signály. Podporovány jsou karty Mini-PCIe v plné velikosti.

Pinout: 

Signál	KOLÍK#	KOLÍK#	Signál
	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

POZNÁMKA: 

1. Všechny prázdné signály jsou NC (nepřipojené).
2. 4G_PWR je individuální napájecí zdroj pro kartu Mini-PCIe. Lze jej vypnout nebo zapnout pomocí GPIO6 CM4, řídicí signál je vysoce aktivní.
3. Signál 4G_LED je interně připojen k LED2, viz část 2.2.8.
4. Signály SPI1 se používají pouze pro kartu LoraWAN, jako je WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 je vybaven paticí M.2 typu M KEY. Podporována je POUZE SSD karta NVME velikosti 2242, NE mSATA.

Ovladače a programovací rozhraní

LED

Jedná se o LED používanou jako uživatelský indikátor, viz 2.2.8. Jako příklad použijte LED2ample pro otestování funkce.

• $ sudo -i #povolit oprávnění účtu root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > exportujte #GPIO21, což je uživatelská LED dioda LED2
• $ cd gpio21
• $ echo ven > směr
• $ echo 0 > hodnota # zapnout uživatelskou LED, LOW aktivní
  OR
• $ echo 1 > hodnota # vypnout uživatelskou LED

Sériový port (RS232 a RS485)

V systému jsou dva samostatné sériové porty. /dev/ ttyACM1 jako port RS232 a /dev/ ttyACM0 jako port RS485. Jako příklad použijte RS232ample.

$ python
>>> import seriálu
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
věrný
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Cellular over Mini-PCIe (volitelně)

Použijte Quectel EC20 jako example a postupujte takto:

1. Vložte EC20 do zásuvky Mini-PCIe a kartu micro sim do příslušného slotu, připojte anténu.
2. Přihlaste se do systému přes konzoli pomocí pi/raspberry.
3. Zapněte napájení zásuvky Mini-PCIe a uvolněte signál reset.

 

• $ sudo -i #povolit oprávnění účtu root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6 > export #GPIO6, což je signál POW_ON
• $ echo 5 > export #GPIO5, což je resetovací signál
• $ cd gpio6
• $ echo ven > směr
• $ echo 1 > hodnota # zapněte napájení Mini PCIe
  A
• $ cd gpio5
• $ echo ven > směr
• $ echo 1 > hodnota # uvolněte signál resetování Mini PCIe

POZNÁMKA: Poté LED dioda 4G začne blikat.

Zkontrolujte zařízení:

$ lsusb

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

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: nové vysokorychlostní USB zařízení číslo 5 pomocí dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Bylo nalezeno nové zařízení USB, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[ 185.561953] usb 1-1.3: Nové řetězce zařízení USB: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0
[ 185.561963] usb 1-1.3: Produkt: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Výrobce: Android
[ 185.651402] usbcore: registrovaný nový ovladač rozhraní cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: registrována nová možnost ovladače rozhraní
[ 185.665593] usbserial: Sériová podpora USB registrovaná pro GSM modem (1 port)
[ 185.665973] možnost 1-1.3:1.0: Byl zjištěn převodník GSM modemu (1 port)
[ 185.666283] usb 1-1.3: Převodník GSM modemu (1 port) je nyní připojen k ttyUSB2 [ 185.666499] možnost 1-1.3:1.1: Byl zjištěn převodník GSM modemu (1 port)
[ 185.666701] usb 1-1.3: Převodník GSM modemu (1 port) je nyní připojen k ttyUSB3 [ 185.666880] možnost 1-1.3:1.2: Byl zjištěn převodník GSM modemu (1 port)
[ 185.667048] usb 1-1.3: Převodník GSM modemu (1 port) je nyní připojen k ttyUSB4 [ 185.667220] možnost 1-1.3:1.3: Byl zjištěn převodník GSM modemu (1 port)
[ 185.667384] usb 1-1.3: Převodník GSM modemu (1 port) je nyní připojen k ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: USB WDM zařízení
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: zaregistrujte 'qmi_wwan' na usb-3f980000.usb-1.3, zařízení WWAN/QMI,xx:xx:xx:xx:xx:xx
POZNÁMKA: xx:xx:xx:xx:xx: xx je MAC adresa

$ ifconfig -a
…… wwan0: příznaky=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 maska ​​sítě 255.255.0.0 vysílání 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 ether 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX pakety 0 bajtů 0 (0.0 B)
Chyby RX 0 zahozeno 0 překročení 0 snímek 0
TX pakety 165 bajtů 11660 (11.3 KiB)
Chyby TX 0 zahozené 0 překročení 0 přenašečů 0 kolize 0

Jak používat AT příkaz

$ miniterm — Dostupné porty:

• 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'

Zadejte index portu nebo celé jméno:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Některé užitečné AT příkazy:

• AT // by se mělo vrátit OK
• AT+QINISTAT //vrátí stav inicializace (U)SIM karty, odpověď by měla být 7
• AT+QCCID //vrátí ICCID (Integrated Circuit Card Identifier) ​​číslo (U)SIM karty

Jak vytočit

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

Poté bliká kontrolka 4G. Pokud bude úspěch, návrat takto

Přidejte cestu routeru

• $ route přidat výchozí gw 10.64.64.64 nebo vaši bránu XX.XX.XX.XX

Pak proveďte test pomocí pingu:

• $ ping google.com

WDT
Blokové schéma WDT

Modul WDT má tři svorky, vstup, výstup a LED indikátor.

POZNÁMKA: LED je volitelná a není k dispozici v dřívější hardwarové verzi.

Jak to funguje

1. ZAPNUTÍ systému.
2. Zpoždění 200 ms.
3. Odešlete WDO záporný puls s nízkou úrovní 200 ms, abyste resetovali systém.
4. Vytáhněte WDO.
5. Zpoždění 120 sekund, dokud indikátor bliká (typicky 1 Hz).
6. Vypněte indikátor.
7. Počkejte na 8 pulsů na WDI do aktivního modulu WDT a rozsviťte LED.
8. Při přechodu do režimu WDT-FEED by měl být do WDI přiveden alespoň jeden puls alespoň každé 2 sekundy, pokud ne, modul WDT by měl vydat záporný puls, aby se systém resetoval.
9. Přejít na 2.

RTC

Informace o čipu RTC

Nová revize: Čip RTC je PCF8563 od NXP. Je namontován na systémové I2C sběrnici, i2c adresa by měla být 0x51.

Samotný OS má ovladač uvnitř, potřebujeme pouze nějaké konfigurace.

Povolit RTC

• Chcete-li povolit RTC, musíte:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Poté přidejte následující řádek na konec souboru /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Poté restartujte systém
  • $sudo restart
• Poté pomocí následujícího příkazu zkontrolujte, zda je povoleno RTC:
  • $sudo hwclock -rv
• Výstup by měl být:

POZNÁMKA: 

1. ujistěte se, že je ovladač i2c-1 otevřený a že je ve výchozím nastavení uzavřen.
2. odhadovaná doba zálohování RTC je 15 dní.

Změna produktu POZNÁMKA:

STARÁ revize: Čip RTC je MCP79410 z mikročipu. Je namontován na systémové I2C sběrnici. Adresa i2c tohoto čipu by měla být 0x6f. Chcete-li to povolit, musíte:

Otevřete /etc/rc.local A přidejte 2 řádky:

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

Poté resetujte systém a RTC funguje

UPS pro bezpečné vypnutí (volitelné)

Schéma modulu UPS je uvedeno níže.

Modul UPS je vložen mezi DC5V a CM4, GPIO se používá k alarmu CPU, když je 5V napájecí zdroj vypnutý. Poté by měl CPU provést něco naléhavého ve skriptu před vyčerpáním energie superkondenzátoru a spustit „vypnutí $“. Dalším způsobem použití této funkce je Zahájit vypnutí při změně pinu GPIO. Daný pin GPIO je nakonfigurován jako vstupní klíč, který generuje události KEY_POWER. Tuto událost zpracuje systemd-logind spuštěním vypnutí. Verze Systemd starší než 225 potřebují pravidlo udev umožňující naslouchání vstupnímu zařízení: Jako referenci použijte /boot/overlays/README a poté upravte /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

POZNÁMKA: 

1. Pro funkci UPS nás prosím kontaktujte pro více informací.
2. Signál alarmu je aktivní LOW.

Elektrické specifikace

Spotřeba energie

Spotřeba energie EdgeBox-RPI-200 silně závisí na aplikaci, režimu provozu a připojených periferních zařízeních. Uvedené hodnoty je třeba považovat za přibližné. V následující tabulce jsou uvedeny parametry spotřeby EdgeBox-RPI-200:

Poznámka: Podmínkou napájení 24V, bez přídavné karty v zásuvkách a bez USB zařízení.

Provozní režim	Aktuální (ma)	Moc	Poznámka
Líný	81
Zátěžový test	172		napětí -c 4 -t 10m -v &

UPS (volitelné)

Doba zálohování modulu UPS je velmi závislá na systémovém zatížení systému. Některé typické podmínky jsou uvedeny níže. Testovacím modulem CM4 je 4GB LPDDR4,32GB eMMC s modulem Wi-Fi.

Provozní režim	čas (sekunda)	Poznámka
Líný	55
Plné zatížení CPU	18	napětí -c 4 -t 10m -v &

Mechanické výkresy

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Dokumenty / zdroje

Počítač Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge [pdfUživatelská příručka Počítač EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge, EdgeBox-RPI-200, EC25 Počítač Raspberry PI CM4 Based Edge, počítač Raspberry PI CM4 Based Edge, počítač CM4 Based Edge, počítač Based Edge

Reference

• Uživatelská příručka