Raspberry Pi CM 1 4S コンピュートモジュール
製品情報
仕様
- 特徴： プロセッサ
- ランダム アクセス メモリ: 1GB
- 組み込みマルチメディアカード (eMMC) メモリ: 0/8/16/32GB
- イーサネット： はい
- ユニバーサル シリアル バス (USB): はい
- HDMI： はい
- フォームファクター: ソディム
製品使用説明書
コンピューティング モジュール 1/3 からコンピューティング モジュール 4S への移行
Raspberry Pi Compute Module (CM) 1 または 3 から Raspberry Pi CM 4S に移行する場合は、次の手順に従ってください。
- 新しいプラットフォームと互換性のある Raspberry Pi オペレーティング システム (OS) イメージがあることを確認します。
- カスタムカーネルを使用する場合は、view 新しいハードウェアとの互換性に合わせて調整します。
- モデル間の違いについては、マニュアルに記載されているハードウェアの変更を考慮してください。
電源の詳細
問題を回避するために、Raspberry Pi CM 4S の電力要件を満たす適切な電源を使用してください。
起動時の汎用I/O (GPIO) の使用
起動時の GPIO の動作を理解して、接続された周辺機器やアクセサリの適切な初期化と機能を確認します。
よくある質問（FAQ）
Q: メモリ スロット内の CM 1 または CM 3 を SODIMM デバイスとして使用できますか?
A: いいえ、これらのデバイスは SODIMM デバイスとしてメモリ スロットで使用することはできません。フォーム ファクターは、Raspberry Pi CM モデルとの互換性のために特別に設計されています。
導入
このホワイトペーパーは、Raspberry Pi Compute Module (CM) 1 または 3 から Raspberry Pi CM 4S に移行したい方を対象としています。移行が望ましい理由はいくつかあります。
- より優れた計算能力
- メモリを増やす
- 最大4Kp60の高解像度出力
- 可用性の向上
- 製品寿命が長い（最終購入は2028年XNUMX月以降）
ソフトウェアの観点から見ると、Raspberry Pi CM 1/3 から Raspberry Pi CM 4S への移行は比較的簡単です。Raspberry Pi オペレーティング システム (OS) イメージはすべてのプラットフォームで動作するはずです。ただし、カスタム カーネルを使用している場合は、移行時にいくつかの点を考慮する必要があります。ハードウェアの変更はかなり大きく、その違いについては後のセクションで説明します。
用語
レガシー グラフィックス スタック: カーネルに公開された shim アプリケーション プログラミング インターフェイスを備えた、VideoCore ファームウェア ブロブに完全に実装されたグラフィックス スタック。これは、発売以来、Raspberry Pi Ltd Pi デバイスのほとんどで使用されてきたものですが、徐々に (F)KMS/DRM に置き換えられています。
FKMS: 偽カーネルモード設定。ファームウェアは低レベルのハードウェアを制御しますが（例：ampHDMI ポート、ディスプレイ シリアル インターフェイスなど) では、カーネル自体に標準の Linux ライブラリが使用されます。
KMS: 完全なカーネル モード設定ドライバー。ファームウェアの介入なしにハードウェアと直接通信するなど、ディスプレイ プロセス全体を制御します。
DRM: Direct Rendering Manager。グラフィック処理装置との通信に使用される Linux カーネルのサブシステム。FKMS および KMS と連携して使用されます。
コンピューティングモジュールの比較
機能の違い
次の表は、モデル間の基本的な電気的および機能的な違いを示しています。
| 特徴 | CM1 | CM3/3以上 | CM4S |
| プロセッサ | BCM2835 | BCM2837 | BCM2711 |
| ランダムアクセスメモリ | 512MB | 1GB | 1GB |
| 組み込みマルチメディアカード（eMMC）メモリ | — | 0/8/16/32GB | 0/8/16/32GB |
| イーサネット | なし | なし | なし |
| ユニバーサル シリアル バス (USB) | 1 × USB 2.0 | 1 × USB 2.0 | 1 × USB 2.0 |
| HDMI | 1 × 1080p60 | 1 × 1080p60 | 1 × 4K |
| フォームファクター | ソディム | ソディム | ソディム |
身体的な違い
Raspberry Pi CM 1、CM 3/3+、CM 4S フォーム ファクターは、スモール アウトライン デュアル インライン メモリ モジュール (SODIMM) コネクタに基づいています。これにより、これらのデバイス間で物理的に互換性のあるアップグレード パスが提供されます。
注記
これらのデバイスは、SODIMM デバイスとしてメモリ スロットで使用することはできません。
電源の詳細
Raspberry Pi CM 3 には、外部 1.8V 電源ユニット (PSU) が必要です。Raspberry Pi CM 4S は外部 1.8V PSU レールを使用しなくなったため、Raspberry Pi CM 4S のこれらのピンは接続されなくなりました。つまり、将来のベースボードにはレギュレータを取り付ける必要がなくなり、電源投入シーケンスが簡素化されます。既存のボードに +1.8V PSU が既に搭載されている場合、Raspberry Pi CM 4S に悪影響はありません。
Raspberry Pi CM 3 は BCM2837 システム オン チップ (SoC) を使用していますが、CM 4S は新しい BCM2711 SoC を使用しています。BCM2711 は利用可能な処理能力が大幅に高いため、より多くの電力を消費する可能性があります (実際にその可能性は高いです)。これが懸念される場合は、config.txt で最大クロック レートを制限すると役立ちます。
起動時の汎用I/O (GPIO) の使用
Raspberry Pi CM 4S の内部ブートは、BCM2711 GPIO40 ～ GPIO43 ピンを使用して、内部シリアル ペリフェラル インターフェイス (SPI) の電子的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ (EEPROM) から開始されます。ブートが完了すると、BCM2711 GPIO は SODIMM コネクタに切り替えられ、Raspberry Pi CM 3 と同じように動作します。また、EEPROM のシステム内アップグレードが必要な場合 (これは推奨されません)、BCM40 の GPIO ピン GPIO43 ～ GPIO2711 は SPI EEPROM に接続された状態に戻り、アップグレード プロセス中に SODIMM コネクタのこれらの GPIO ピンは BCM2711 によって制御されなくなります。
初期電源投入時のGPIOの動作
GPIO ラインは、起動時に非常に短い時間だけローまたはハイにプルダウンされないため、動作が予測不可能になります。この非決定的な動作は、CM3 と CM4S の間で異なる場合があり、同じデバイスでもチップのバッチの違いによっても異なります。ほとんどの使用例では、これが使用に影響することはありませんが、トライステート GPIO に MOSFET ゲートが接続されている場合は、浮遊容量によって電圧が保持され、接続されている下流のデバイスがオンになるリスクがあります。CM3 を使用する場合でも CM4S を使用する場合でも、これらの容量電荷がブリードされるように、ボードの設計にゲート ブリード抵抗を組み込むことをお勧めします。
抵抗器の推奨値は 10K ～ 100K です。
eMMCを無効にする
Raspberry Pi CM 3 では、EMMC_Disable_N は、信号が eMMC にアクセスするのを電気的に防止します。Raspberry Pi CM 4S では、この信号は起動時に読み取られ、起動に eMMC または USB を使用するかどうかが決定されます。この変更は、ほとんどのアプリケーションで透過的であるはずです。
EEPROM_WP_N
Raspberry Pi CM 4S は、製造時にプログラムされたオンボード EEPROM から起動します。EEPROM には、ソフトウェアで有効にできる書き込み保護機能があります。書き込み保護をサポートするために、外部ピンも用意されています。SODIMM ピン配置のこのピンは接地ピンであるため、ソフトウェアで書き込み保護を有効にすると、デフォルトで EEPROM は書き込み保護されます。EEPROM を現場で更新することはお勧めしません。システムの開発が完了したら、現場での変更を防ぐために、EEPROM をソフトウェアで書き込み保護する必要があります。
ソフトウェアの変更が必要
完全に更新されたRaspberry Pi OSを使用している場合、Raspberry Pi Ltdボード間での移動時に必要なソフトウェアの変更は最小限です。システムはどのボードが実行されているかを自動的に検出し、オペレーティングシステムを適切に設定します。たとえば、ampつまり、OS イメージを Raspberry Pi CM 3+ から Raspberry Pi CM 4S に移動すれば、変更なしで動作するはずです。
注記
標準の更新メカニズムを実行して、Raspberry Pi OS のインストールが最新であることを確認する必要があります。これにより、すべてのファームウェアとカーネル ソフトウェアが使用中のデバイスに適していることが保証されます。
独自の最小限のカーネル ビルドを開発している場合、またはブート フォルダーにカスタマイズがある場合は、正しいセットアップ、オーバーレイ、およびドライバーを使用していることを確認する必要がある領域がいくつかある可能性があります。
更新された Raspberry Pi OS を使用すると、移行はかなり透過的になるはずですが、一部の「ベアメタル」アプリケーションでは、一部のメモリ アドレスが変更され、アプリケーションの再コンパイルが必要になる可能性があります。BCM2711 の追加機能とレジスタ アドレスの詳細については、BCM2711 周辺機器のドキュメントを参照してください。
古いシステムのファームウェアを更新する
状況によっては、イメージを Raspberry Pi OS の最新バージョンに更新できない場合があります。ただし、CM4S ボードが正常に動作するには、更新されたファームウェアが必要です。Raspberry Pi Ltd からファームウェアの更新について詳細に説明したホワイトペーパーが公開されていますが、簡単に言えば、プロセスは次のようになります。
ファームウェアをダウンロードする file次の場所から: https://github.com/raspberrypi/firmware/archive/refs/heads/stable.zip
このzip file いくつかの異なる項目が含まれていますが、現時点で私たちが興味を持っているのはtagこれらはブートフォルダにあります。
ファームウェア filesはstart*.elfという形式の名前を持ち、それに関連するサポート files の fixup*.dat。
基本的な原則は、必要な開始と修正をコピーすることです fileこの郵便番号から file 同じ名前の filesを宛先オペレーティングシステムイメージにコピーします。正確なプロセスはオペレーティングシステムがどのように設定されているかによって異なりますが、例としてampつまり、これは Raspberry Pi OS イメージで実行される方法です。
- zipファイルを解凍または開く file 必要な情報にアクセスできるように files.
- 宛先 OS イメージ (SD カードまたはディスクベースのコピー上にある可能性があります) のブート フォルダーを開きます。
- start.elfとfixup.datのどちらを選択するか file宛先 OS イメージに存在します。
- コピーする filezip アーカイブから宛先イメージにコピーします。
これで、イメージは CM4S で使用できるようになります。
グラフィックス
デフォルトでは、Raspberry Pi CM 1～3+ は従来のグラフィック スタックを使用し、Raspberry Pi CM 4S は KMS グラフィック スタックを使用します。
Raspberry Pi CM 4S で従来のグラフィック スタックを使用することは可能ですが、3D アクセラレーションはサポートされていないため、KMS への移行が推奨されます。
HDMI
BCM2711 には 0 つの HDMI ポートがありますが、Raspberry Pi CM 4S では HDMI-4 のみが使用可能で、最大 60KpXNUMX で駆動できます。その他のディスプレイ インターフェイス (DSI、DPI、コンポジット) は変更されていません。
Raspberry PiはRaspberry Pi Ltdの商標です。
ラズベリーパイ株式会社
ドキュメント / リソース
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Raspberry Pi CM 1 4S コンピュートモジュール [pdf] ユーザーガイド CM 1、CM 1 4S コンピューティング モジュール、4S コンピューティング モジュール、コンピューティング モジュール、モジュール |
