EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 Baseret Edge Computer
EdgeBox-RPI4 brugermanual
EdgeBox-RPI4 brugermanual
Revisionshistorie
01-05-2021 Oprettet
|
Revision |
Dato |
Ændringer |
|
1.0 |
01-05-2021 |
Oprettet |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EdgeBox-RPI4 brugermanual
1. Introduktion
EdgeBox-RPI4 er en robust, finløs Edge Computing Controller med Raspberry Pi Computer Module 4(CM4) til barske industrimiljøer. Den kan bruges til at forbinde feltnetværkene med cloud- eller IoT-applikationer. Den er designet fra bunden til at imødekomme udfordringerne ved robuste applikationer til konkurrencedygtige priser, ideel til små virksomheder eller små ordrer med skalakrav på flere niveauer.
1.1 Funktioner
- State-of-the-art aluminium chassis til barske miljøer
- Integreret passiv køleplade
- Indbygget mini PCIe-stik til RF-modul, såsom 4G, WI-FI, Lora eller Zigbee
- SMA-antennehuller x2
- Indbygget UPS med superhætte for sikker nedlukning
- Krypteringschip ATECC608A
- Hardware Watchdog
- RTC med Super Capacitor
- Isoleret DI&DO terminal
- 35 mm DIN skinne støtte
- Bred strømforsyning fra 9 til 36V DC
Disse funktioner gør EdgeBox-RPI4 designet til nem opsætning og hurtig implementering til typiske industrielle applikationer, såsom statusovervågning, facility management, digital skiltning og fjernstyring af offentlige forsyninger. Ydermere er det en brugervenlig gateway-løsning med 4 kerner ARM Cortex A72, og de fleste industriprotokoller kan spare på de samlede implementeringsomkostninger inklusive omkostninger til elektrisk strømkabel og hjælpe med at reducere produktets implementeringstid. Dens ultralette og kompakte design er svaret til applikationer i pladsbegrænsende miljøer, og sikrer, at den kan fungere pålideligt i en række ekstreme miljøer, herunder applikationer i køretøjer.
1.2 Grænseflader
|
Note |
Func navn |
PIN # |
PIN # |
Func navn |
Note |
|
|
MAGT |
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 |
DO0_0 |
|
|
|
DI1+ |
15 |
16 |
DO0_1 |
|
NOTE: 24awg til 16awg kabel foreslås
2 Ethernet-stik
3 USB 2.0 x 2
4 HDMI
5 LED2
6 LED1
7 SMA-antenne 1
8 konsol (USB type C)
9 SIM-kortslot
10 SMA-antenne 2
1.3 Blokdiagram
Behandlingskernen i EdgeBox-RPI4 er et Raspberry CM4-kort. Et OpenEmbed-specifikt bundkort implementerer de specifikke funktioner. Se næste figur for blokdiagrammet.
2. Installation
2.1 Montering
EdgeBox-RPI4 er beregnet til to vægbeslag, samt en med 35 mm DIN-skinne. Se næste figur for den anbefalede monteringsretning.
www.OpenEmbed.com8
EdgeBox-RPI4 brugermanual
2.2 Stik og grænseflader
2.2.1 Strømforsyning
|
Pin# |
Signal |
Beskrivelse |
|
1 |
POWER_IN |
DC 9-36V |
|
2 |
GND |
Jord (referencepotentiale) |
GND Ground (referencepotentiale)
The PE-signal er valgfrit. Hvis der ikke er nogen EMI til stede, kan PE-forbindelsen stå åben.
2.2.2 Seriel port (RS232 og RS485)
|
Pin# |
Signal |
Beskrivelse |
|
4 |
RS232_RX |
RS232 modtagelinje |
|
6 |
RS232_TX |
RS232 sendelinje |
|
8 |
GND |
Jord (referencepotentiale) |
EdgeBox-RPI4 brugermanual
RS485_GND-signalet er isoleret med "GND"-signal. Hvis der anvendes en skærmet parsnoet ledning, er RS485_GND forbundet til skærmen.
NOTE: 120 Ohm termineringsmodstanden til RS485 er blevet installeret indeni.
|
Pin# |
Signal |
Beskrivelse |
|
3 |
RS485_A |
RS485 differenslinje høj |
|
5 |
RS485_B |
RS485 differenslinje lav |
|
7 |
RS485 _GND |
RS485 jord (isoleret fra GND) |
RS485_GND-signalet er isoleret med "GND"-signal. Hvis der anvendes en skærmet parsnoet ledning, er RS485_GND forbundet til skærmen.
NOTE: 120 Ohm termineringsmodstanden til RS485 er blevet installeret indeni.
2.2.3 DI&DO
|
Pin# |
terminalens signal |
aktiv |
BCM2711 |
NOTE |
|
09 |
DI0- |
HØJ |
GPIO17 |
|
|
11 |
DI0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
HØJ |
GPIO27 |
|
|
15 |
DI1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
HØJ |
GPIO23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
HØJ |
GPIO24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
NOTE:
EdgeBox-RPI4 brugermanual
NOTE:
1. DC voltage for input er 24V(+- 10%).
2. DC voltage for output skal være under 60V, den nuværende kapacitet er 500ma.
3. Kanal 0 og kanal 1 for input er isoleret til hinanden
4. Kanal 0 og kanal 1 af output er isoleret til hinanden
2.2.4 HDMI
Direkte forbundet til Raspberry PI CM4-kortet med TVS-array.
2.2.5 Ethernet
Ethernet-grænsefladen er den samme som Raspberry PI CM4,10/100/1000-BaseT understøttet, tilgængelig via den skærmede modulært stik. Parsnoet kabel el afskærmet tWisted pair-kabel kan bruges til at forbinde til denne port.
EdgeBox-RPI4 brugermanual
2.2.6 USB-VÆRT
Der er to USB-grænseflader ved stikpanelet. De to porte deler den samme elektroniske sikring.
NOTE: Max strøm for begge porte er begrænset til 1000ma.
2.2.7 Konsol (USB type C)
Konsollens design brugte en USB-UART-konverter, de fleste operativsystemer på computeren har driveren, hvis ikke, linket nedenfor kan være nyttigt: https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 Denne port bruges som standard for Linux-konsollen. Du kan logge ind på OS ved hjælp af indstillingerne for 115200,8n1(Bits: 8,Paritet: Ingen, Stop Bits: 1, Flowkontrol: Ingen). Et terminalprogram såsom kit er også nødvendigt. Standardbrugernavnet er pi og adgangskoden er raspberry.
2.2.8 LED
EdgeBox-RPI4 bruger to grønne/røde dobbeltfarvede LED som udvendige indikatorer.
LED1: grøn som strømindikator og rød som eMMC aktiv.
LED2: grøn som 4G indikator og rød som brugerprogrammerbar LED tilsluttet GPIO21, lavaktiv, programmerbar.
EdgeBox-RPI4 brugermanual
EdgeBox-RPI4 bruger også to grønne farve LED til fejlretning.
2.2.9 SMA-stik
Der er to SMA Connector-huller til antenner. Antennetyperne er meget afhængige af hvilke moduler der er monteret i Mini-PCIe stikket. ANT1 bruges som standard til Mini-PCIe socket og ANT2 er til Internal WI-FI signal fra CM4 modul. 1. Antennernes funktioner er ikke faste, måske justeret til at dække anden brug.2.2.10 NANO SIM-kortslot
Sim-kortet er kun nødvendigt i mobiltilstand (4G, LTE eller andre baseret på mobilteknologi).
BEMÆRKNINGER:
1. Antennernes funktioner er ikke faste, måske justeret til at dække anden brug.
2.2.10 NANO SIM-kortslot
Sim-kortet er kun nødvendigt i mobiltilstand (4G, LTE eller andre baseret på mobilteknologi).
EdgeBox-RPI4 brugermanual
BEMÆRKNINGER:
- Okun NANO Sim-kort accepteres, vær opmærksom på kortstørrelsen.
- NANO sim-kortet er indsat med chip sidetop.
2.2.11 Mini-PCIe ![]()
Det orange område er den grove Mini-PCIe-tillægskortposition, kun én m2x5 skrue er nødvendig.
Tabellen nedenfor viser alle signalerne. Mini-PCIe-kort i fuld størrelse understøttes.
|
Signal |
PIN# |
PIN# |
PIN#-signal |
|
|
1 |
5 |
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 |
EdgeBox-RPI4 brugermanual
18 GND 20 21 22 PREST# 24 4G_PWR 26 GND 27 28 29 30 UART_PCIE_TX 32 UART_PCIE_RX 34 GND 35 36 USB_DM
|
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 |
NOTE 3: 4G_LED signal er forbundet til LED2 internally, se afsnit of 2.2.8.
NOTE 4: SPI1-signaler bruges kun til Lora WAN bild, såsom SX1301,SX1302 framthan third company.
2.2.12 M.2
EdgeBox-RPI4 udstyret med et M.2-stik af M KEY-typen. KUN 2242 størrelse NVME SSD-kort er support, IKKE msata.
EdgeBox-RPI4 brugermanual
3. Drivere og programmeringsgrænseflader
3.1 LED ![]()
Det er en LED, der bruges som brugerindikator, se 2.2.8.
Brug LED2 som f.eksample for at teste funktionen.
$ sudo -i #enable root-kontoprivilegier
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 21 > eksporter #GPIO21, som er bruger-LED af LED2 $ cd gpio21
$ ekko ud > retning
$ ekko 0 > værdi # tænd for bruger-LED, LAV aktiv $ echo 1 > værdi # sluk for bruger-LED
3.2 Seriel port (RS232 og RS485)
Der er to individuelle serielle porte i systemet. /dev/ttyUSB1 som RS232-porten og/dev/ttyUSB0 som RS485-port. Brug RS232 som example. $ python
>>> import føljeton
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 Cellulær over Mini-PCIe
Brug Quectel EC20 som example og følg trinene:
1. Sæt EC20 i Mini-PCIe-stikket og mikro-sim-kortet i tilhørende slot, tilslut antennen.
2. Log på systemet via konsol brug pi/raspberry.
3. Tænd for strømmen til Mini-PCIe-stikket, og slip nulstillingssignalet. $ sudo -i #enable root-kontoprivilegier
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 6 > eksporter #GPIO6 som er POW_ON signal
$ echo 5 > eksport #GPIO5 som er nulstillet signal
$ cd gpio6
$ ekko ud > retning
$ echo 1 > værdi # tænd for strømmen til Mini PCIe ægte
$ cd gpio5
$ ekko ud > retning
$ echo 1 > værdi # slip nulstillingssignalet for Mini PCIe
NOTE: Så begynder 4G's LED at blinke.
4. Tjek enheden:
$ lsusb
$ Bus 001 Enhed 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. EC25 LTE-modem
…… $ dmesg
OG
$
EdgeBox-RPI4 brugermanual
[ 185.421911] usb 1-1.3: ny højhastigheds-USB-enhed nummer 5 ved hjælp af dwco tg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Ny USB-enhed fundet, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18[ 185.561953] usb 1-1.3: Nye USB-enhedsstrenge: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0[ 185.561963] usb 1-1.3: Produkt: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Producent: Android
[ 185.651402] usbcore: registreret ny grænsefladedriver cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: registreret ny grænsefladedriverindstilling [ 185.665593] usbserial: USB Seriel-understøttelse registreret for GSM-modem (1-port) [ 185.665973] option 1-1.3:1.0: GSM-modem (1-port) konverter fundet [ 185.666283] usb 1-1.3: GSM modem (1-port) konverter nu tilsluttet ttyUSB2
[ 185.666499] option 1-1.3:1.1: GSM-modem (1-port) konverter fundet [ 185.666701] usb 1-1.3: GSM modem (1-port) konverter nu tilsluttet ttyUSB3
[ 185.666880] option 1-1.3:1.2: GSM-modem (1-port) konverter fundet [ 185.667048] usb 1-1.3: GSM modem (1-port) konverter nu tilsluttet ttyUSB4
[ 185.667220] mulighed 1-1.3:1.3: GSM-modem (1-port) konverter fundet [ 185.667384] usb 1-1.3: GSM modem (1-port) konverter nu tilsluttet ttyUSB5
[ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: USB WDM-enhed [ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registrer 'qmi_wwan' på usb-3f980000, MI
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx er MAC-adressen.
$ ifconfig -a
……wwan0: flag=4163 mtu 1500 inet 169.254.69.13 netmaske 255.255.0.0 broadcast 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b præfiks 64 scopeid 0x20ether 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX-pakker 0 bytes 0 (0.0 B)
RX-fejl 0 faldt 0 overskridelser 0 frame 0
TX-pakker 165 bytes 11660 (11.3 KiB)
TX-fejl 0 faldt 0 overskridelser 0 transportør 0 kollisioner 0 5. Sådan bruges AT-kommandoen
$ miniterm — Tilgængelige porte:
— 1: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
— 2: /dev/ttyUSB0 'CP2105 Dual USB to UART Bridge Controller' — 3: /dev/ttyUSB1 'CP2105 Dual USB to UART Bridge Controller' — 4: /dev/ttyUSB2 'Android'
— 5: /dev/ttyUSB3 'Android'
— 6: /dev/ttyUSB4 'Android'
enhed,xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 'Android'
— Indtast portindeks eller fulde navn:
$ mini term /dev/ttyUSB5 115200
Nogle nyttige AT-kommandoer:
EdgeBox-RPI4 brugermanual
- AT //skal returnere OK
- AT+QINISTAT //retur initialiseringsstatus for (U)SIM-kort, svaret skal være 7
- AT+QCCID //returnerer ICCID-nummeret (Integrated Circuit Card Identifier) på (U)SIM-kortet
6. Sådan ringer du op ![]()
$su rod
$ cd /usr/app/linux-ppp-scripts
Så blinker 4G-leddet.
Hvis succes, afkastet sådan:
7. Tilføj routerstien
$ rute tilføj standard gw 10.64.64.64 eller din gateway XX.XX.XX.XX Så har en test
$ ping google.com
EdgeBox-RPI4 brugermanual
3.4 WDT
3.4.1 Blokdiagram af WDT
WDT-modulet har tre terminaler, iput ,output og LED-indikator.
WDI(GPIO25) WDO(System RST#)
Bemærk: LED'en er valgfri og ikke tilgængelig tidligerer hardware version.
3.4.2 Hvordan det virker
1. System POWER ON.
2. Delay 200 ms.
3. Sende WDO en negative puls med 200ms lavt niveau for at nulstille system.
4. Træk op WDO.
5. Delay 120 sekunder, mens indikatoren blinkerhing (typisk 1hz).
3 V 3
6. Drej slukket for indikatoren.
7. Vent for 8 pulser kl WDI til aktivt WDT-modul og tænd LED'en.
8. Kom ind i WDT-FEED tilstand, mindst én sulse skal tilføres WDI mindst hvert andet sekund, hvis ikke, bør WDT-modulet udsende en negativ impuls for at nulstille systemet.
9. Gå til 2.
LED GRØN WDT
3.5 RTC
TRTC-chippen er MCP79410 fra mikrochip. Den er monteret på syfrempind I2C bus. R16 22R R0402
R17 22R R0402
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL
www.OpenEmbed.com21
EdgeBox-RPI4 brugermanual
Selve operativsystemet har driveren inde, kun vi har brug for nogle konfigurationer. Åbn /etc/rc.local OG tilføj 2 linjer:
echo "mcp7941x 0x6f" > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s
Nulstil derefter systemet, og RTC'en virker.
1.sørg for, at i2c-1-driverpunktet er åbent, og at punktet er lukket som standard. 2. den anslåede backup-tid for RTC er 15 dage.
3.10 UPS for sikker nedlukning UPS-moduldiagrammet er angivet nedenfor.
3.5.2
Note：
UPS-modulet er indsat mellem DC5V og CM4, en GPIO bruges til at alarmere CPU, når 5V-strømforsyningen er nede. Så bør CPU'en gøre noget presserende i et script før energiudmattelse af super kondensator og kør en "$shutdown" En anden måde at bruge denne funktion på er Start en nedlukning, når GPIO pin ændres. Den givne GPIO-pin er konfigureret som en inputnøgle, der genererer KEY_POWER-hændelser. Denne hændelse håndteres af systemlogin af påbegynde en nedlukning. System d-versioner ældre end 225 har brug for en udev-regel, der gør det muligt at lytte til input
www.OpenEmbed.com22
EdgeBox-RPI4 brugermanual
Bruge /boot/overlays/README som reference, og modificer derefter /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1
NOTE:Alarmsignalet er aktivt LAV.
enhed:
EdgeBox-RPI4 brugermanual
4. Elektriske specifikationer
4.1 Strømforbrug
De Strømforbruget for EdgeBox-RPI4 afhænger stærkt af applikationen, driftstilstanden og de tilsluttede perifere enheder. De givne værdier skal ses som omtrentlige værdier. Følgende tabel viser strømforbrugsparametre for EdgeBox-RPI4: Note: På betingelse af strømforsyning 24V, ingen tilføjelseskort i stik og ingen USB-enheder. Driftsmåde 81Stresstest 172 stress -c 4 -t 10m -v &
| Driftsmåde | Nuværende (ma) | Magt | Bemærkning |
| Ledig | 81 | ||
| Stress test | 172 |
stress -c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
De backup-tiden for UPS-modulet er meget afhængig af systemets systembelastning. Nogle typiske forhold er anført under. Testmodulet i CM4 er 4GB LPDDR4,32GB eMMC med Wi-FI-modul. Driftsmåde 55Fuld belastning af CPU 18 stress -c 4 -t 10m -v &5. Mekaniske tegninger
| Driftsmåde | Nuværende (ma) | Magt | Bemærkning |
| Ledig | 55 | ||
| Fuld belastning af CPU | 18 |
stress -c 4 -t 10m -v &
|
|
5. Mekaniske tegninger
TBD
Dokumenter/ressourcer
 |
OpenEmbed EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 Baseret Edge Computer [pdfBrugermanual EdgeBox-RPI4, Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, CM4 Based Edge Computer, Based Edge Computer, Computer |
