Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Computadora Edge basada en Raspberry PI CM4

Historial de revisións 

Revisión	Data	Cambios
1.0	17-08-2022	Creado
2.1	13-01-2022	Aviso de cambio de produto

Aviso de cambio de produto:

Como parte do noso proceso de mellora continua, fixemos os seguintes cambios na versión de hardware D.
Hai un impacto no software debido a este cambio.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• A descrición en Linux foi modificada:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • O enderezo do novo RTC é 0x51.

Introdución

EdgeBox-RPI-200 é un controlador de computación Edge resistente sen ventilador 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 facer fronte aos retos das aplicacións robustas a prezos competitivos, ideal para pequenas empresas ou pedidos pequenos con demandas de varios niveis de escala.

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
• 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
• Opcional: UPS con SuperCap para un apagado seguro*
• Raspberry Pi CM4 WiFi integrado a 2.4 GHz, equipado con IEEE 5.0 b/g/n/ac a 802.11 GHz**
• Raspberry Pi CM4 integrado con Bluetooth 5.0, equipado con BLE**

Estas características fan que o EdgeBox-RPI-200 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, incluído 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.

NOTA: Para a función UPS, póñase en contacto connosco para obter máis información. As funcións WiFi e BLE pódense atopar nas versións de 2 GB e 4 GB.

Interfaces

1. Conector Phoenix multifunción
2. Conector 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

Conector Phoenix multifunción

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	DO1_0
	DI1+	15	16	DO1_1

NOTA: Suxírense cables de 24 AWG a 16 AWG

Diagrama de bloques

O núcleo de procesamento do EdgeBox-RPI-200 é unha placa Raspberry CM4. Unha placa base específica implementa as características específicas. Consulte a seguinte figura para o diagrama de bloques.

Instalación

Montaxe

O EdgeBox-RPI-200 está pensado para dous soportes de parede, así como un con carril DIN de 35 mm. Consulte a seguinte figura para coñecer a orientación de montaxe recomendada.

Conectores e interfaces

Fonte de alimentación

Pin #	Sinal	Descrición
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Terreo (potencial de referencia)

O sinal PE é opcional. Se non hai EMI presente, a conexión PE pode deixar aberta.

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)

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)

Pin #	Sinal do terminal	PIN Nivel de activo	PIN de GPIO de 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:

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

HDMI

Conectado directamente á placa Raspberry PI CM4 con matriz TVS.

Ethernet

A interface Ethernet é a mesma que a Raspberry PI CM4,10, compatible con 100/1000/XNUMX-BaseT, dispoñible a través do conector modular blindado. Para conectarse a este porto pódese usar un cable de par trenzado ou un cable de par trenzado apantallado.

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.

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, a seguinte ligazón pode ser útil: Este porto úsase como unha consola Linux predeterminada. Podes iniciar sesión no SO 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.

LED

EdgeBox-RPI-200 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 indicador 4G e vermello como led programable polo usuario conectado a GPIO21, baixo activo, programable.

EdgeBox-RPI-200 tamén usa dous LED de cor verde para a depuración.

Conector SMA

Hai dous orificios de conector SMA para 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 o sinal WI-FI interno do módulo CM4.

NOTA: As funcións das antenas non son fixas, quizais axustadas para cubrir outros usos.

Ranura para tarxeta SIM NANO (opcional)

A tarxeta SIM só é necesaria no modo móbil (4G, LTE ou outros baseados en tecnoloxía móbil).

NOTA: 

1. Só se acepta a tarxeta SIM NANO, preste atención ao tamaño da tarxeta.
2. A tarxeta SIM NANO está inserida coa parte superior do chip.

Mini-PCIe

A zona laranxa é a posición aproximada da tarxeta adicional Mini-PCIe, só se necesita un parafuso m2x5.

A seguinte táboa mostra todos os sinais. Admítense tarxetas Mini-PCIe de tamaño completo.

Pinout: 

Sinal	PIN #	PIN #	Sinal
	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. Todos os sinais en branco son NC (non se conectan).
2. 4G_PWR é a fonte de alimentación individual para tarxetas Mini-PCIe. Pódese apagar ou acender polo GPIO6 de CM4, o sinal de control está moi activo.
3. O sinal 4G_LED está conectado ao LED2 internamente, consulte a sección 2.2.8.
4. Os sinais SPI1 só se usan para a tarxeta LoraWAN, como WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 equipa un enchufe M.2 de tipo M KEY. SÓ é compatible con tarxetas SSD NVME de tamaño 2242, NON mSATA.

Controladores e interfaces de programación

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
  OR
• $ echo 1 > valor # apagar o LED de usuario

Porto serie (RS232 e RS485)

Hai dous portos serie individuais no sistema. O /dev/ ttyACM1 como porto RS232 e /dev/ ttyACM0 como porto RS485. Use RS232 como exemploample.

$ python
>>> importar serie
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
verdade
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Celular sobre Mini-PCIe (opcional)

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
  E
• $ 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.

Comproba o dispositivo:

$ lsusb

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

$ dmesg

[185.421911] usb 1-1.3: novo dispositivo USB de alta velocidade número 5 usando dwc_otg
[ 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: rexistrou o novo controlador de interface cdc_wdm
[185.665545] usbcore: nova opción de controlador de interface rexistrada
[185.665593] usbserial: soporte USB serie 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.usb-1.3, dispositivo WWAN/QMI,xx:xx:xx:xx:xx:xx
NOTA: 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 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 ether 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 portadores 0 colisións 0

Como usar o comando AT

$ miniterm — Portos dispoñibles:

• 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'

Introduza o índice do porto ou o nome completo:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Algúns comandos AT útiles:

• AT //debería devolver OK
• AT+QINISTAT //devolve o estado de inicialización da tarxeta (U)SIM, a resposta debe ser 7
• AT+QCCID //devolve o número ICCID (Identificador da tarxeta de circuíto integrado) da tarxeta (U)SIM

Como marcar

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

Entón o led 4G parpadea. Se o éxito, o regreso así

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 con ping:

• $ ping google.com

WDT
Diagrama de bloques de WDT

O módulo WDT ten tres terminais, entrada, saída e indicador LED.

NOTA: O LED é opcional e non está dispoñible na versión de hardware anterior.

Como funciona

1. ENCENDIDO DEL SISTEMA.
2. Retraso 200 ms.
3. Envía a WDO un pulso negativo cun nivel baixo de 200 ms para reiniciar o sistema.
4. Levante WDO.
5. Atraso 120 segundos mentres o indicador parpadea (normalmente 1 Hz).
6. Apague o indicador.
7. Agarde 8 pulsos en WDI para activar o módulo WDT e acende o LED.
8. Entrar en modo WDT-FEED, polo menos un pulso debe ser introducido a WDI en polo menos cada 2 segundos, se non, o módulo WDT debe emitir un pulso negativo para reiniciar o sistema.
9. Ir ao 2.

RTC

Información do chip RTC

Nova revisión: o chip de RTC é PCF8563 de NXP. Está montado no bus I2C do sistema, o enderezo i2c debe ser 0x51.

O propio sistema operativo ten o controlador dentro, só necesitamos algunhas configuracións.

Activar RTC

• Para activar o RTC debes:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• A continuación, engade a seguinte liña na parte inferior do ficheiro /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• A continuación, reinicie o sistema
  • $sudo reiniciar
• A continuación, use o seguinte comando para comprobar se o RTC está activado:
  • $sudo hwclock -rv
• A saída debe ser:

NOTA: 

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.

Cambio de produto NOTA:

Revisión ANTIGA: o chip de RTC é MCP79410 do microchip. Está montado no bus I2C do sistema. O enderezo i2c deste chip debe ser 0x6f. Para habilitalo necesitas:

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

UPS para apagado seguro (opcional)

O diagrama do módulo UPS está listado a continuación.

O módulo UPS insírese entre DC5V e CM4, utilízase un GPIO para alarmar a CPU cando a fonte de alimentación de 5V está apagada. A continuación, a CPU debería facer algo urxente nun script antes do esgotamento de enerxía do supercondensador e executar un "$ apagado". 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 por systemd-logind iniciando un apagado. As versións de Systemd anteriores a 225 necesitan unha regra udev que permita escoitar o dispositivo de entrada: use /boot/overlays/README como referencia e, a continuación, modifique /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NOTA: 

1. Para a función UPS, póñase en contacto connosco para obter máis información.
2. O sinal de alarma está activo BAIXO.

Especificacións eléctricas

Consumo de enerxía

O consumo de enerxía do EdgeBox-RPI-200 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-RPI-200:

Nota: En condicións de alimentación de 24 V, sen tarxeta adicional nos enchufes e sen dispositivos USB.

Modo de funcionamento	Corrente (ma)	Poder	Observación
Inactivo	81
Proba de estrés	172		tensión -c 4 -t 10m -v &

UPS (opcional)

O tempo de copia de seguridade do módulo UPS depende moito da carga do sistema. Algunhas condicións típicas están listadas a continuación. O módulo de proba de CM4 é de 4 GB LPDDR4,32, XNUMX GB eMMC con módulo Wi-Fi.

Modo de funcionamento	Tempo (segundo)	Observación
Inactivo	55
Carga completa de CPU	18	tensión -c 4 -t 10m -v &

Debuxos Mecánicos

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Documentos/Recursos

Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Computadora Edge basada en Raspberry PI CM4 [pdfManual do usuario EdgeBox-RPI-200 EC25 Ordenador Edge basado en Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI-200, Ordenador Edge EC25 Raspberry PI CM4, Ordenador Edge basado en Raspberry PI CM4, Ordenador Edge basado en CM4, Ordenador Edge

Referencias

• Manual de usuario