Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Baseret Edge computer

Revisionshistorie 

Revision	Dato	Ændringer
1.0	17-08-2022	Oprettet
2.1	13-01-2022	Meddelelse om produktændring

Meddelelse om produktændring:

Som en del af vores løbende forbedringsproces har vi lavet nedenstående ændringer i hardwareversion D.
Der er indvirkning på softwaren på grund af denne ændring.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Beskrivelsen i Linux er blevet ændret:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Adressen på den nye RTC er 0x51.

Indledning

EdgeBox-RPI-200 er en robust, ventilatorfri 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.

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
• Krypteringschip ATECC608A
• Hardware Watchdog
• RTC med Super Capacitor
• Isoleret DI&DO terminal
• 35 mm DIN skinne støtte
• Bred strømforsyning fra 9 til 36V DC
• Valgfrit: UPS med SuperCap for sikker nedlukning*
• Raspberry Pi CM4 indbygget WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac udstyret**
• Raspberry Pi CM4 indbygget Bluetooth 5.0, BLE udstyret**

Disse funktioner gør EdgeBox-RPI-200 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.

NOTE: For UPS-funktion kontakt os venligst for mere information. WiFi og BLE funktioner kan findes i 2GB og 4GB versioner.

Grænseflader

1. Multi-Func phoenix stik
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

Multi-Func phoenix stik

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	DO1_0
	DI1+	15	16	DO1_1

NOTE: 24awg til 16awg kabel foreslås

Blokdiagram

Behandlingskernen i EdgeBox-RPI-200 er et Raspberry CM4-kort. Et specifikt bundkort implementerer de specifikke funktioner. Se næste figur for blokdiagrammet.

Installation

Montering

EdgeBox-RPI-200 er beregnet til to vægbeslag, samt en med 35 mm DIN-skinne. Se næste figur for den anbefalede monteringsretning.

Stik og grænseflader

Strømforsyning

Pin#	Signal	Beskrivelse
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Jord (referencepotentiale)

PE-signalet er valgfrit. Hvis der ikke er nogen EMI til stede, kan PE-forbindelsen stå åben.

Seriel port (RS232 og RS485)

Pin#	Signal	Beskrivelse
4	RS232_RX	RS232 modtagelinje
6	RS232_TX	RS232 sendelinje
8	GND	Jord (referencepotentiale)

Pin#	Signal	Beskrivelse
3	RS485_A	RS485 differenslinje høj
5	RS485_B	RS485 differenslinje lav
7	RS485 _GND	RS485 jord (isoleret fra GND)

Pin#	Signal fra terminal	PIN Niveau af aktiv	PIN for GPIO fra 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:

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

HDMI

Direkte forbundet til Raspberry PI CM4-kortet med TVS-array.

Ethernet

Ethernet-grænsefladen er den samme som Raspberry PI CM4,10/100/1000-BaseT understøttet, tilgængelig via det afskærmede modulære stik. Parsnoet kabel eller skærmet parsnoet kabel kan bruges til at forbinde til denne port.

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.

Konsol (USB type-C)

Konsollens design brugte en USB-UART-konverter, de fleste operativsystemer på computeren har driveren, hvis ikke, kan linket nedenfor være nyttigt: Denne port bruges som standard for Linux-konsollen. Du kan logge ind på OS ved at bruge indstillingerne 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.

LED

EdgeBox-RPI-200 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, lav aktiv, programmerbar.

EdgeBox-RPI-200 bruger også to grønne farver LED til fejlretning.

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-stik, og ANT2 er til internt WI-FI-signal fra CM4-modulet.

NOTE: Antennernes funktioner er ikke faste, måske justeret til at dække anden brug.

NANO SIM-kortslot (valgfrit)

Sim-kortet er kun nødvendigt i mobiltilstand (4G, LTE eller andre baseret på mobilteknologi).

NOTE: 

1. Kun NANO Sim-kort accepteres, vær opmærksom på kortstørrelsen.
2. NANO sim-kortet er indsat med chip sidetop.

Mini-PCIe

Det orange område er den grove Mini-PCIe-tillægskortposition, kun en m2x5 skrue er nødvendig.

Tabellen nedenfor viser alle signalerne. Mini-PCIe-kort i fuld størrelse understøttes.

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	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: 

1. Alle blanke signaler er NC (ikke tilsluttet).
2. 4G_PWR er den individuelle strømforsyning til Mini-PCIe-kort. Den kan lukkes ned eller tændes af GPIO6 på CM4, styresignalet er højaktivt.
3. 4G_LED-signal er forbundet til LED2 internt, se afsnit 2.2.8.
4. SPI1-signaler bruges kun til LoraWAN-kort, såsom WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 udstyret med en M.2 fatning af typen M KEY. KUN 2242 størrelse NVME SSD-kort understøttes, IKKE mSATA.

Drivere og programmeringsgrænseflader

LED

Det er en LED, der bruges som brugerindikator, se 2.2.8. Brug LED2 som eksample for at teste funktionen.

• $ sudo -i #enable root-kontoprivilegier
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > eksport #GPIO21, som er bruger-LED af LED2
• $ cd gpio21
• $ ekko ud > retning
• $ ekko 0 > værdi # tænd for bruger-LED, LAV aktiv
  OR
• $ echo 1 > værdi # sluk for bruger-LED

Seriel port (RS232 og RS485)

Der er to individuelle serielle porte i systemet. /dev/ ttyACM1 som RS232-port og /dev/ ttyACM0 som RS485-port. Brug RS232 som example.

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

10

Cellular over Mini-PCIe (valgfrit)

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
  OG
• $ cd gpio5
• $ ekko ud > retning
• $ echo 1 > værdi # slip nulstillingssignalet for Mini PCIe

NOTE: Så begynder 4G's LED at blinke.

Tjek enheden:

$ lsusb

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

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: ny højhastigheds-USB-enhed nummer 5 ved hjælp af dwc_otg
[ 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 interface driver mulighed
[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] option 1-1.3:1.3: GSM modem (1-port) konverter fundet
[ 185.667384] usb 1-1.3: GSM-modem (1-ports) 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.usb-1.3, WWAN/QMI-enhed, xx:xx:xx:xx:xx:xx
NOTE: 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 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b præfiks 64 scopeid 0x20 ether 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 bærere 0 kollisioner 0

Sådan bruges AT-kommandoen

$ miniterm — Tilgængelige porte:

• 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'

Indtast portindeks eller fulde navn:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Nogle nyttige AT-kommandoer:

• 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

Sådan ringer du op

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

Så blinker 4G-leddet. Hvis succes, afkast som dette

Tilføj routerstien

• $ rute tilføje standard gw 10.64.64.64 eller din gateway XX.XX.XX.XX

Så har du en test med ping:

• $ ping google.com

WDT
Blokdiagram af WDT

WDT-modulet har tre terminaler, input, output og LED-indikator.

NOTE: LED'en er valgfri og ikke tilgængelig i tidligere hardwareversion.

Hvordan det virker

1. System STRØM TIL.
2. Forsinkelse 200ms.
3. Send WDO en negativ puls med 200ms lavt niveau for at nulstille systemet.
4. Træk WDO op.
5. Forsinkelse 120 sekunder, mens indikatoren blinker (typisk 1 Hz).
6. Sluk indikatoren.
7. Vent på 8 impulser ved WDI til det aktive WDT-modul og tænd LED'en.
8. Gå ind i WDT-FEED-tilstand, mindst én puls skal føres ind i WDI på mindst hvert 2. sekund, hvis ikke, skal WDT-modulet udsende en negativ puls for at nulstille systemet.
9. Gå til 2.

RTC

RTC Chip information

Ny revision: Chippen i RTC er PCF8563 fra NXP. Den er monteret på systemets I2C-bus, i2c-adressen skal være 0x51.

Selve operativsystemet har driveren inde, kun vi har brug for nogle konfigurationer.

Aktiver RTC

• For at aktivere RTC skal du:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Tilføj derefter følgende linje i bunden af ​​/boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Genstart derefter systemet
  • $sudo genstart
• Brug derefter følgende kommando til at kontrollere, om RTC er aktiveret:
  • $sudo hwclock -rv
• Output skal være:

NOTE: 

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.

Produktændring BEMÆRK:

GAMMEL revision: Chippen til RTC er MCP79410 fra mikrochip. Den er monteret på systemets I2C-bus. I2c-adressen på denne chip skal være 0x6f. For at aktivere det skal du:

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

UPS til sikker nedlukning (valgfrit)

UPS-moduldiagrammet er angivet nedenfor.

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 energiudtømning af superkondensatoren og køre en "$ shutdown" En anden måde at bruge denne funktion på er Starte en shutdown, når GPIO pin ændres. Den givne GPIO-pin er konfigureret som en inputnøgle, der genererer KEY_POWER-hændelser. Denne hændelse håndteres af systemd-logind ved at starte en nedlukning. Systemd-versioner, der er ældre end 225, har brug for en udev-regel, der gør det muligt at lytte til input-enheden: Brug /boot/overlays/README som reference, og modificer derefter /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NOTE: 

1. For UPS-funktion kontakt os venligst for mere information.
2. Alarmsignalet er aktivt LAV.

Elektriske specifikationer

Strømforbrug

Strømforbruget for EdgeBox-RPI-200 afhænger stærkt af applikationen, driftstilstanden og de tilsluttede perifere enheder. De givne værdier skal ses som omtrentlige værdier. Følgende tabel viser strømforbrugsparametre for EdgeBox-RPI-200:

Note: På betingelse af strømforsyning 24V, ingen tilføjelseskort i stik og ingen USB-enheder.

Driftsmåde	Nuværende (ma)	Magt	Bemærkning
Ledig	81
Stress test	172		stress -c 4 -t 10m -v &

UPS (valgfrit)

Backup-tiden for UPS-modulet er meget afhængig af systemets systembelastning. Nogle typiske tilstande er anført nedenfor. Testmodulet i CM4 er 4GB LPDDR4,32GB eMMC med Wi-Fi-modul.

Driftsmåde	Tid (sekund)	Bemærkning
Ledig	55
Fuld belastning af CPU	18	stress -c 4 -t 10m -v &

Mekaniske tegninger

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Dokumenter/ressourcer

Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Baseret Edge computer [pdfBrugermanual 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

Referencer

• Brugermanual