Modulo di elaborazione Raspberry Pi CM 1 4S
Informazioni sul prodotto
Specifiche
- Caratteristica: Processore
- Memoria ad accesso casuale: 1 GB
- Memoria eMMC (Embedded MultiMediaCard): 0/8/16/32 GB
- Collegamento Ethernet: SÌ
- Bus seriale universale (USB): SÌ
- HDMI: SÌ
- Fattore di forma: SODIMM
Istruzioni per l'uso del prodotto
Passaggio dal modulo di calcolo 1/3 al modulo di calcolo 4S
Se stai passando da Raspberry Pi Compute Module (CM) 1 o 3 a Raspberry Pi CM 4S, segui questi passaggi:
- Assicuratevi di disporre di un'immagine del sistema operativo (OS) Raspberry Pi compatibile con la nuova piattaforma.
- Se si utilizza un kernel personalizzato, review e adattarlo per renderlo compatibile con il nuovo hardware.
- Per individuare le differenze tra i modelli, tenere presente le modifiche hardware descritte nel manuale.
Dettagli dell'alimentazione
Per evitare qualsiasi problema, assicurarsi di utilizzare un alimentatore adatto che soddisfi i requisiti di alimentazione del Raspberry Pi CM 4S.
Utilizzo di I/O per uso generale (GPIO) durante l'avvio
Comprendere il comportamento del GPIO durante l'avvio per garantire la corretta inizializzazione e il corretto funzionamento delle periferiche o degli accessori collegati.
Domande frequenti (FAQ)
D: Posso utilizzare un CM 1 o CM 3 in uno slot di memoria come dispositivo SODIMM?
R: No, questi dispositivi non possono essere utilizzati in uno slot di memoria come dispositivo SODIMM. Il fattore di forma è specificamente progettato per la compatibilità con i modelli Raspberry Pi CM.
Introduzione
Questo whitepaper è per coloro che desiderano passare dall'uso di un Raspberry Pi Compute Module (CM) 1 o 3 a un Raspberry Pi CM 4S. Ci sono diverse ragioni per cui questo potrebbe essere desiderabile:
- Maggiore potenza di calcolo
- Più memoria
- Uscita ad alta risoluzione fino a 4Kp60
- Migliore disponibilità
- Maggiore durata del prodotto (l'ultimo acquisto non è avvenuto prima di gennaio 2028)
Da una prospettiva software, il passaggio da Raspberry Pi CM 1/3 a Raspberry Pi CM 4S è relativamente indolore, poiché un'immagine del sistema operativo (OS) Raspberry Pi dovrebbe funzionare su tutte le piattaforme. Se, tuttavia, si utilizza un kernel personalizzato, alcune cose dovranno essere considerate nel passaggio. Le modifiche hardware sono considerevoli e le differenze sono descritte in una sezione successiva.
Terminologia
Stack grafico legacy: uno stack grafico interamente implementato nel firmware blob VideoCore con un'interfaccia di programmazione dell'applicazione shim esposta al kernel. Questo è ciò che è stato utilizzato sulla maggior parte dei dispositivi Raspberry Pi Ltd Pi sin dal lancio, ma è stato gradualmente sostituito da (F)KMS/DRM.
FKMS: Fake Kernel Mode Setting. Mentre il firmware controlla ancora l'hardware di basso livello (ad esempioamp(ad esempio le porte HDMI, Display Serial Interface, ecc.), le librerie Linux standard vengono utilizzate nel kernel stesso.
KMS: il driver completo Kernel Mode Setting. Controlla l'intero processo di visualizzazione, inclusa la comunicazione diretta con l'hardware senza interazione con il firmware.
DRM: Direct Rendering Manager, un sottosistema del kernel Linux utilizzato per comunicare con le unità di elaborazione grafica. Utilizzato in partnership con FKMS e KMS.
Confronto dei moduli di calcolo
Differenze funzionali
La tabella seguente fornisce un'idea delle differenze elettriche e funzionali di base tra i modelli.
| Caratteristica | CM1 | CM 3/3+ | CM4S |
| Processore | BCM2835 | BCM2837 | BCM2711 |
| Memoria ad accesso casuale | 512 MB | 1 GB | 1 GB |
| Memoria eMMC (Embedded MultiMediaCard) | — | 0/8/16/32 GB | 0/8/16/32 GB |
| Etereo | Nessuno | Nessuno | Nessuno |
| Bus seriale universale (USB) | 1 × USB 2.0 | 1 × USB 2.0 | 1 × USB 2.0 |
| Cavo HDMI | 1 × 1080p60 | 1 × 1080p60 | 1 × 4K |
| Fattore di forma | SODIMM | SODIMM | SODIMM |
Differenze fisiche
Il fattore di forma del Raspberry Pi CM 1, CM 3/3+ e CM 4S si basa su un connettore SODIMM (Small-Outline Dual Inline Memory Module). Ciò fornisce un percorso di aggiornamento fisicamente compatibile tra questi dispositivi.
NOTA
Questi dispositivi non possono essere utilizzati in uno slot di memoria come dispositivi SODIMM.
Dettagli alimentazione
Raspberry Pi CM 3 richiede un alimentatore esterno da 1.8 V (PSU). Raspberry Pi CM 4S non utilizza più un rail PSU esterno da 1.8 V, quindi questi pin su Raspberry Pi CM 4S non sono più collegati. Ciò significa che le future schede base non avranno bisogno del regolatore montato, il che semplifica la sequenza di accensione. Se le schede esistenti hanno già un alimentatore da +1.8 V, non si verificherà alcun danno a Raspberry Pi CM 4S.
Raspberry Pi CM 3 utilizza un sistema su un chip (SoC) BCM2837, mentre CM 4S utilizza il nuovo SoC BCM2711. Il BCM2711 ha una potenza di elaborazione significativamente maggiore disponibile, quindi è possibile, anzi probabile, che consumi più energia. Se questo è un problema, allora limitare la frequenza di clock massima in config.txt può aiutare.
Utilizzo di I/O per uso generale (GPIO) durante l'avvio
L'avvio interno del Raspberry Pi CM 4S inizia da una memoria di sola lettura programmabile e cancellabile elettronicamente (EEPROM) interna SPI (Serial Peripheral Interface) utilizzando i pin GPIO2711-GPIO40 del BCM43; una volta completato l'avvio, i GPIO del BCM2711 vengono commutati sul connettore SODIMM e si comportano come sul Raspberry Pi CM 3. Inoltre, se è necessario un aggiornamento in-system della EEPROM (ciò è sconsigliato), i pin GPIO da GPIO40 a GPIO43 del BCM2711 tornano a essere collegati alla EEPROM SPI e quindi questi pin GPIO sul connettore SODIMM non sono più controllati dal BCM2711 durante il processo di aggiornamento.
Comportamento GPIO all'accensione iniziale
Le linee GPIO possono avere un punto molto breve durante l'avvio in cui non vengono tirate basse o alte, rendendo quindi il loro comportamento imprevedibile. Questo comportamento non deterministico può variare tra CM3 e CM4S e anche con variazioni di lotto di chip sullo stesso dispositivo. Nella maggior parte dei casi d'uso questo non ha alcun effetto sull'utilizzo, tuttavia, se si ha un gate MOSFET collegato a un GPIO tri-state, questo potrebbe rischiare che eventuali capacità parassite mantengano i volt e accendano qualsiasi dispositivo downstream collegato. È buona norma assicurarsi che una resistenza di spurgo del gate a terra sia incorporata nel design della scheda, sia che si utilizzi CM3 o CM4S, in modo che queste cariche capacitive vengano eliminate.
I valori consigliati per la resistenza sono compresi tra 10K e 100K.
Disabilitazione eMMC
Sul Raspberry Pi CM 3, EMMC_Disable_N impedisce elettricamente ai segnali di accedere all'eMMC. Sul Raspberry Pi CM 4S questo segnale viene letto durante l'avvio per decidere se utilizzare l'eMMC o l'USB per l'avvio. Questa modifica dovrebbe essere trasparente per la maggior parte delle applicazioni.
EEPROM_WP_N
Raspberry Pi CM 4S si avvia da una EEPROM integrata che è programmata durante la fabbricazione. La EEPROM ha una funzione di protezione da scrittura che può essere abilitata tramite software. È inoltre fornito un pin esterno per supportare la protezione da scrittura. Questo pin sul pinout SODIMM era un pin di terra, quindi per impostazione predefinita se la protezione da scrittura è abilitata tramite software la EEPROM è protetta da scrittura. Non è consigliabile aggiornare la EEPROM sul campo. Una volta completato lo sviluppo di un sistema, la EEPROM dovrebbe essere protetta da scrittura tramite software per evitare modifiche sul campo.
Sono necessarie modifiche al software
Se si utilizza un Raspberry Pi OS completamente aggiornato, le modifiche software necessarie quando ci si sposta tra le schede Raspberry Pi Ltd sono minime; il sistema rileva automaticamente quale scheda è in esecuzione e imposterà il sistema operativo in modo appropriato. Quindi, ad esempioampAd esempio, puoi spostare l'immagine del tuo sistema operativo da un Raspberry Pi CM 3+ a un Raspberry Pi CM 4S e dovrebbe funzionare senza modifiche.
NOTA
Dovresti assicurarti che l'installazione del tuo Raspberry Pi OS sia aggiornata eseguendo il meccanismo di aggiornamento standard. Ciò garantirà che tutto il firmware e il software del kernel siano appropriati per il dispositivo in uso.
Se stai sviluppando una build minima del kernel o hai delle personalizzazioni nella cartella di avvio, potrebbero esserci alcune aree in cui dovrai assicurarti di utilizzare la configurazione, le sovrapposizioni e i driver corretti.
Sebbene l'utilizzo di un Raspberry Pi OS aggiornato dovrebbe comportare una transizione abbastanza trasparente, per alcune applicazioni "bare metal" è possibile che alcuni indirizzi di memoria siano cambiati e sia necessaria una ricompilazione dell'applicazione. Consultare la documentazione delle periferiche BCM2711 per maggiori dettagli sulle funzionalità extra del BCM2711 e sugli indirizzi di registro.
Aggiornamento del firmware su un sistema più vecchio
In alcune circostanze potrebbe non essere possibile aggiornare un'immagine all'ultima versione di Raspberry Pi OS. Tuttavia, la scheda CM4S avrà comunque bisogno di un firmware aggiornato per funzionare correttamente. È disponibile un whitepaper di Raspberry Pi Ltd che descrive in dettaglio l'aggiornamento del firmware, tuttavia, in breve, il processo è il seguente:
Scarica il firmware files dalla seguente posizione: https://github.com/raspberrypi/firmware/archive/refs/heads/stable.zip
Questa cerniera file contiene diversi elementi, ma quelli a cui siamo interessati in questo momento sonotage si trovano nella cartella di avvio.
Il firmware filehanno nomi del formato start*.elf e il loro supporto associato files fixup*.dat.
Il principio di base è quello di copiare l'avvio e la correzione richiesti files da questo zip file per sostituire lo stesso nome files sull'immagine del sistema operativo di destinazione. Il processo esatto dipenderà da come è stato impostato il sistema operativo, ma come esempioampEcco come si farebbe su un'immagine del sistema operativo Raspberry Pi.
- Estrarre o aprire lo zip file così puoi accedere a quanto richiesto files.
- Aprire la cartella di avvio sull'immagine del sistema operativo di destinazione (potrebbe trovarsi su una scheda SD o su una copia su disco).
- Determinare quale start.elf e fixup.dat filesono presenti nell'immagine del sistema operativo di destinazione.
- Copia quelli files dall'archivio zip all'immagine di destinazione.
Ora l'immagine dovrebbe essere pronta per essere utilizzata sul CM4S.
Grafica
Per impostazione predefinita, Raspberry Pi CM 1–3+ utilizza lo stack grafico legacy, mentre Raspberry Pi CM 4S utilizza lo stack grafico KMS.
Sebbene sia possibile utilizzare lo stack grafico legacy sul Raspberry Pi CM 4S, questo non supporta l'accelerazione 3D, pertanto è consigliabile passare a KMS.
Cavo HDMI
Mentre il BCM2711 ha due porte HDMI, sul Raspberry Pi CM 0S è disponibile solo HDMI-4, che può essere pilotato fino a 4Kp60. Tutte le altre interfacce di visualizzazione (DSI, DPI e composite) rimangono invariate.
Raspberry Pi è un marchio registrato di Raspberry Pi Ltd
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Documenti / Risorse
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Modulo di elaborazione Raspberry Pi CM 1 4S [pdf] Guida utente CM 1, CM 1 4S Modulo di calcolo, Modulo di calcolo 4S, Modulo di calcolo, Modulo |
