EdgeBox-RPI4 Computadora Edge baseada en Raspberry PI CM4
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
Historial de revisións
01-05-2021 Creado
|
Revisión |
Data |
Cambios |
|
1.0 |
01-05-2021 |
Creado |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
1. Introdución
EdgeBox-RPI4 é un controlador de computación Edge sen aletas resistente con Raspberry Pi Computer Module 4 (CM4) para ambientes industriais duros. Pódese usar para conectar as redes de campo con aplicacións en nube ou IoT. Está deseñado desde o principio para afrontar os retos das aplicacións robustas a prezos competitivos, ideal para pequenas empresas ou pequenas solicitudes de escala en varios niveis.
1.1 Características
- Chasis de aluminio de última xeración para ambientes duros
- Disipador de calor pasivo integrado
- Mini toma PCIe incorporada para módulo RF, como 4G, WI-FI, Lora o Zigbee
- Orificios de antena SMA x2
- UPS integrado con supercap para un apagado seguro
- Chip de cifrado ATECC608A
- Controlador de hardware
- RTC con supercondensador
- Terminal DI&DO illado
- Soporte para carril DIN de 35 mm
- Amplia fonte de alimentación de 9 a 36 V DC
Estas características fan que o EdgeBox-RPI4 estea deseñado para unha configuración sinxela e unha implantación rápida para aplicacións industriais típicas, como a vixilancia do estado, a xestión de instalacións, a sinalización dixital e o control remoto de servizos públicos. Ademais, é unha solución de pasarela fácil de usar con 4 núcleos ARM Cortex A72 e a maioría dos protocolos do sector poden aforrar custos totais de implantación, incluíndo o custo do cableado de enerxía eléctrica e axudar a reducir o tempo de implantación do produto. O seu deseño ultralixeiro e compacto é a resposta para aplicacións en ambientes que limitan o espazo e garante que poida funcionar de forma fiable nunha variedade de ambientes extremos, incluídas as aplicacións en vehículos.
1.2 Interfaces
|
Nota |
Nome da función |
PIN # |
PIN # |
Nome da función |
Nota |
|
|
POTENCIA |
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 |
|
NOTA: Suxírense cables de 24 AWG a 16 AWG
2 conectores Ethernet
3 USB 2.0 x 2
4 HDMI
5 LED2
6 LED1
7 Antena SMA 1
8 Consola (USB tipo C)
9 Ranura para tarxeta SIM
10 Antena SMA 2
1.3 Diagrama de bloques
O núcleo de procesamento do EdgeBox-RPI4 é unha placa Raspberry CM4. Unha placa base específica de OpenEmbed implementa as características específicas. Consulte a seguinte figura para o diagrama de bloques.
2. Instalación
2.1 Montaxe
O EdgeBox-RPI4 está pensado para dous soportes de parede, así como un con carril DIN de 35 mm. Consulte a seguinte figura para a orientación de montaxe recomendada.
www.OpenEmbed.com8
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
2.2 Conectores e interfaces
2.2.1 Fonte de enerxía
|
Pin # |
Sinal |
Descrición |
|
1 |
POWER_IN |
DC 9-36V |
|
2 |
GND |
Terreo (potencial de referencia) |
GND Terra (potencial de referencia)
ThO sinal PE é opcional. Se non hai EMI presente, a conexión PE pode deixar aberta.
2.2.2 Porto serie (RS232 e RS485)
|
Pin # |
Sinal |
Descrición |
|
4 |
RS232_RX |
Liña de recepción RS232 |
|
6 |
RS232_TX |
Liña de transmisión RS232 |
|
8 |
GND |
Terreo (potencial de referencia) |
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
O sinal RS485_GND está illado co sinal "GND". Se se usa un cable de par trenzado apantallado, o RS485_GND está conectado ao blindaxe.
NOTA: No interior instalouse a resistencia de terminación de 120 ohmios para RS485.
|
Pin # |
Sinal |
Descrición |
|
3 |
RS485_A |
liña de diferenza RS485 alta |
|
5 |
RS485_B |
Liña de diferenza RS485 baixa |
|
7 |
RS485 _GND |
Terra RS485 (illado de GND) |
O sinal RS485_GND está illado co sinal "GND". Se se usa un cable de par trenzado apantallado, o RS485_GND está conectado ao blindaxe.
NOTA: No interior instalouse a resistencia de terminación de 120 ohmios para RS485.
2.2.3 DI&DO
|
Pin # |
sinal do terminal |
activo |
BCM2711 |
NOTA |
|
09 |
DI0- |
ALTO |
GPIO 17 |
|
|
11 |
DI0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
ALTO |
GPIO 27 |
|
|
15 |
DI1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
ALTO |
GPIO 23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
ALTO |
GPIO 24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
NOTA:
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
NOTA:
1. DC voltage para a entrada é de 24 V (+- 10 %).
2. DC voltage para a saída debe ser inferior a 60 V, a capacidade actual é de 500 ma.
3. A canle 0 e a canle 1 de entrada están illadas entre si
4. A canle 0 e a canle 1 de saída están illadas entre si
2.2.4 HDMI
Conectado directamente á placa Raspberry PI CM4 con matriz TVS.
2.2.5 Ethernet
A interface Ethernet é a mesma que o Raspberry PI CM4,10, compatible con 100/1000/XNUMX-BaseT, dispoñible a través do blindado conector modular. Cable de par trenzado ou blindado tPódese usar un cable de par wisted para conectarse a este porto.
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
2.2.6 HOST USB
Hai dúas interfaces USB no panel de conectores. Os dous portos comparten o mesmo fusible electrónico.
NOTA: A corrente máxima para ambos os portos está limitada a 1000 ma.
2.2.7 Consola (USB tipo C)
O deseño da consola utilizou un conversor USB-UART, a maioría dos sistemas operativos do ordenador teñen o controlador, se non, o a seguinte ligazón pode ser útil: https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 Este porto úsase como unha consola Linux predeterminada. Pode iniciar sesión no sistema operativo usando a configuración de 115200,8n1(Bits: 8,Paridade: Ningún, Bits de parada: 1, Control de fluxo: Ningún). Tamén se necesita un programa de terminal como putty. O nome de usuario predeterminado é pi e o contrasinal é raspberry.
2.2.8 LED
EdgeBox-RPI4 usa dous LED de dobre cor verde/vermello como indicadores exteriores.
LED 1: verde como indicador de alimentación e vermello como eMMC activo.
LED 2: verde como 4G indicador e vermello como led programable polo usuario conectado a GPIO21, baixo activo, programable.
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
EdgeBox-RPI4 tamén usa dous LED de cor verde para a depuración.
2.2.9 Conector SMA
Hai dous orificios de conector SMA para as antenas. Os tipos de antena dependen moito dos módulos instalados no socket Mini-PCIe. O ANT1 úsase por defecto para o socket Mini-PCIe e ANT2 é para Internal Sinal WI-FI do módulo CM4. 1. As funcións das antenas non son fixas, quizais axustadas para cubrir outros usos.2.2.10 Ranura para tarxetas NANO SIM
A tarxeta SIM só é necesaria no modo móbil (4G, LTE ou outros baseados na tecnoloxía móbil).
NOTAS:
1. As funcións das antenas non son fixas, quizais axustadas para cubrir outros usos.
2.2.10 Ranura para tarxetas NANO SIM
A tarxeta SIM só é necesaria no modo móbil (4G, LTE ou outros baseados na tecnoloxía móbil).
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
NOTAS:
- OSó se acepta a tarxeta SIM NANO, preste atención ao tamaño da tarxeta.
- A tarxeta SIM NANO está inserida coa parte superior do chip.
2.2.11 Mini-PCIe ![]()
A área laranxa é a posición aproximada da tarxeta de complemento Mini-PCIe, só unha Necesítase un parafuso m2x5.
A seguinte táboa mostra todos os sinais. Admítense tarxetas Mini-PCIe de tamaño completo.
|
Sinal |
PIN # |
PIN # |
Sinal número PIN |
|
|
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 |
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
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 |
NNOTA 3: O sinal 4G_LED está conectado ao LED2 internally, consulte a sección of 2.2.8.
NNOTA 4: Os sinais SPI1 só se utilizan para Lora WAN coched, como SX1301,SX1302 demtel third company.
2.2.12 M.2
EdgeBox-RPI4 equipado cun zócalo M.2 de tipo M KEY. SÓ a tarxeta SSD NVME de tamaño 2242 é soporte, NON msata.
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
3. Controladores e interfaces de programación
3.1 LED ![]()
É un LED usado como indicador de usuario, consulte 2.2.8.
Use LED2 como exemploample para probar a función.
$ sudo -i #habilitar privilexios da conta root
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 21 > exportar #GPIO21 que é LED de usuario do LED2 $ cd gpio21
$ echo out > dirección
$ echo 0 > valor # acende o LED de usuario, LOW activo $ echo 1 > valor # apagar o LED de usuario
3.2 Porto serie (RS232 e RS485)
Hai dous portos serie individuais no sistema. O /dev/ttyUSB1 como porto RS232 e/dev/ttyUSB0 como porto RS485. Use RS232 como exemploample. $ python
>>> importar serie
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 Celular sobre Mini-PCIe
Use Quectel EC20 como example e siga os pasos:
1. Insira o EC20 no socket Mini-PCIe e a tarxeta micro SIM na ranura relacionada, conecte a antena.
2. Inicie sesión no sistema a través da consola use pi/raspberry.
3. Acende o socket Mini-PCIe e solta o sinal de reinicio. $ sudo -i #habilitar privilexios da conta root
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 6 > exportar #GPIO6 que é o sinal POW_ON
$ echo 5 > exportar #GPIO5 que é o sinal de reinicio
$ cd gpio6
$ echo out > dirección
$ echo 1 > valor # acende a alimentación do Mini PCIe verdade
$ cd gpio5
$ echo out > dirección
$ echo 1 > valor # libera o sinal de reinicio do Mini PCIe
NOTA: Entón o LED de 4G comeza a parpadear.
4. Comprobe o dispositivo:
$ lsusb
$ Bus 001 Dispositivo 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. Módem EC25 LTE
…… $ dmesg
E
$
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
[ 185.421911] usb 1-1.3: novo dispositivo USB de alta velocidade número 5 usando dwco tg
[ 185.561937] usb 1-1.3: atopouse un novo dispositivo USB, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18[ 185.561953] usb 1-1.3: novas cadeas de dispositivos USB: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0[ 185.561963] usb 1-1.3: Produto: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Fabricante: Android
[ 185.651402] usbcore: novo controlador de interface rexistrado cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: nova opción de controlador de interface rexistrada [ 185.665593] usbserial: soporte de serie USB rexistrado para módem GSM (1 porto) [ 185.665973] opción 1-1.3:1.0: detectouse conversor de módem GSM (1 porto) [ 185.666283] usb 1-1.3: conversor de módem GSM (1 porto) agora conectado a ttyUSB2
[ 185.666499] opción 1-1.3:1.1: detectouse conversor de módem GSM (1 porto) [ 185.666701] usb 1-1.3: conversor de módem GSM (1 porto) agora conectado a ttyUSB3
[ 185.666880] opción 1-1.3:1.2: detectouse conversor de módem GSM (1 porto) [ 185.667048] usb 1-1.3: conversor de módem GSM (1 porto) agora conectado a ttyUSB4
[ 185.667220] opción 1-1.3:1.3: detectouse conversor de módem GSM (1 porto) [ 185.667384] usb 1-1.3: conversor de módem GSM (1 porto) agora conectado a 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: rexistre 'qmi_wwan' en usb-3f980000, WWAN.
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx é o enderezo MAC.
$ ifconfig -a
……wwan0: bandeiras=4163 mtu 1500 inet 169.254.69.13 máscara de rede 255.255.0.0 difusión 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20ether 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
Paquetes RX 0 bytes 0 (0.0 B)
Erros de RX 0 caídos 0 desbordamentos 0 fotogramas 0
Paquetes TX 165 bytes 11660 (11.3 KiB)
Erros de TX 0 caídos 0 desbordamentos 0 portador 0 colisións 0 5. Como usar o comando AT
$ miniterm — Portos dispoñibles:
— 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'
dispositivo,xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 'Android'
— Introduza o índice do porto ou o nome completo:
$ mini prazo /dev/ttyUSB5 115200
Algún comando AT útil:
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
- AT //debería devolver OK
- AT+QINISTAT //devolve o estado de inicialización da tarxeta (U)SIM, a resposta debería ser 7
- AT+QCCID //devolve o número ICCID (Identificador da tarxeta de circuíto integrado) da tarxeta (U)SIM
6. Como marcar ![]()
$su raíz
$ cd /usr/app/linux-ppp-scripts
Entón o led 4G parpadea.
Se ten éxito, o regreso así:
7. Engade a ruta do enrutador
$ ruta engade gw predeterminado 10.64.64.64 ou a túa pasarela XX.XX.XX.XX Despois fai unha proba
$ ping google.com
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
3.4 WDT
3.4.1 Diagrama de bloques do WDT
O módulo WDT ten tres terminais, enput, saída e indicador LED.
WDI (GPIO25) WDO (n.º de RST do sistema)
Nota: o LED é opcional e non dispoñible antesr versión de hardware.
3.4.2 Como funciona
1. Systen ENCENDIDO.
2. Delae 200 ms.
3. Enviar WDO a negatpulso vivo con 200 ms nivel baixo para reiniciar sistema.
4. Tirar arriba WDO.
5. Delay 120 segundos mentres o indicador flashing (típico 1 Hz).
3 V 3
6. Xiro apagado o indicador.
7. Agarda por 8 pulsos a WDI ao módulo WDT activo e acende o LED.
8. Entra en WDT-FEED modo , polo menos unha pdebe introducirse no WDI polo menos cada 2 segundos, se non, o módulo WDT debería emitir un pulso negativo para reiniciar o sistema.
9. Ir a 2.
LED VERDE WDT
3.5 RTC
TO chip de RTC é MCP79410 do microchip. Está montado no sybus I2C tronco. R16 22R R0402
R17 22R R0402
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL
www.OpenEmbed.com21
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
O propio sistema operativo ten o controlador dentro, só necesitamos algunhas configuracións. Abre /etc/rc.local E engade 2 liñas:
echo "mcp7941x 0x6f" > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s
A continuación, restablece o sistema e o RTC funciona.
1.asegúrese de que o punto do controlador i2c-1 estea aberto e que o punto estea pechado por defecto. 2. o tempo de copia de seguridade estimado do RTC é de 15 días.
3.10 UPS para apagado seguro O diagrama do módulo UPS está listado a continuación.
3.5.2
Nota：
O módulo UPS insírese entre o DC5V e o CM4, utilízase un GPIO para alarmar a CPU cando a fonte de alimentación de 5V está inactiva. Entón, a CPU debería facer algo urxente nun script antes de esgotar a enerxía supercondensador e executa un "$shutdown" Outra forma de usar esta función é Iniciar un apagado cando cambie o pin GPIO. O pin GPIO indicado está configurado como unha clave de entrada que xera eventos KEY_POWER. Este evento é xestionado polo inicio de sesión do sistema por iniciando unha parada. As versións do sistema d anteriores a 225 necesitan unha regra udev que permita escoitar a entrada
www.OpenEmbed.com22
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
Use /boot/overlays/README como referencia e, a continuación, modifique /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1
NOTA:O sinal de alarma está activo BAIXO.
dispositivo:
Manual de usuario EdgeBox-RPI4
4. Especificacións eléctricas
4.1 Consumo de enerxía
O o consumo de enerxía do EdgeBox-RPI4 depende moito da aplicación, do modo de operación e dos dispositivos periféricos conectados. Os valores indicados teñen que ser vistos como valores aproximados. A seguinte táboa mostra os parámetros de consumo de enerxía do EdgeBox-RPI4: Nota: En condicións de alimentación de 24 V, sen tarxeta adicional nos enchufes e sen dispositivos USB. Modo de funcionamento 81Ensaio de tensión 172 tensión -c 4 -t 10m -v &
| Modo de funcionamento | Corrente (ma) | Poder | Observación |
| Inactivo | 81 | ||
| Proba de estrés | 172 |
tensión -c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
O O tempo de copia de seguridade do módulo UPS depende moito da carga do sistema. Enuméranse algunhas condicións típicas abaixo. O módulo de proba de CM4 é de 4 GB LPDDR4,32, XNUMX GB eMMC con módulo Wi-FI. Modo de operación 55 Carga completa da CPU 18 tensión -c 4 -t 10m -v &5. Debuxos mecánicos
| Modo de funcionamento | Corrente (ma) | Poder | Observación |
| Inactivo | 55 | ||
| Carga completa de CPU | 18 |
tensión -c 4 -t 10m -v &
|
|
5. Debuxos mecánicos
Por determinar
Documentos/Recursos
 |
Computadora Edge con OpenEmbed EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 [pdfManual do usuario EdgeBox-RPI4, Ordenador Edge basado en Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI4 Ordenador Edge basado en Raspberry PI CM4, Ordenador Edge basado en CM4, Ordenador Edge, Ordenador |
