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

Revisiegeschiedenis 

Herziening	Datum	Wijzigingen
1.0	17-08-2022	Gemaakt
2.1	13-01-2022	Kennisgeving van productwijziging

Kennisgeving productwijziging:

Als onderdeel van ons voortdurende verbeteringsproces hebben we de onderstaande wijzigingen aangebracht in hardwareversie D.
Deze wijziging heeft impact op de software.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• De beschrijving in Linux is gewijzigd:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Het adres van de nieuwe RTC is 0x51.

Invoering

EdgeBox-RPI-200 is een robuuste, ventilatorloze Edge Computing Controller met Raspberry Pi Computer Module 4 (CM4) voor zware industriële omgevingen. Het kan worden gebruikt om de veldnetwerken te verbinden met cloud- of IoT-applicaties. Het is vanaf de basis ontworpen om te voldoen aan de uitdagingen van robuuste toepassingen tegen concurrerende prijzen, ideaal voor kleine bedrijven of kleine bestellingen met schaalvereisten op meerdere niveaus.

Functies

• State-of-the-art aluminium chassis voor zware omstandigheden
• Geïntegreerd passief koellichaam
• Ingebouwde mini PCIe-aansluiting voor RF-module, zoals 4G, WI-FI, Lora of Zigbee
• SMA-antennegaten x2
• Encryptiechip ATECC608A
• Hardware Waakhond
• RTC met supercondensator
• Geïsoleerde DI&DO-terminal
• 35 mm DIN-railsteun
• Brede voeding van 9 tot 36V DC
• Optioneel: UPS met SuperCap voor veilige uitschakeling*
• Raspberry Pi CM4 ingebouwde WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz Uitgerust met IEEE 802.11 b/g/n/ac**
• Raspberry Pi CM4 ingebouwde Bluetooth 5.0, uitgerust met BLE**

Deze kenmerken maken de EdgeBox-RPI-200 ontworpen voor eenvoudige installatie en snelle implementatie voor typische industriële toepassingen, zoals statusmonitoring, facility management, digital signage en afstandsbediening van openbare nutsvoorzieningen. Bovendien is het een gebruiksvriendelijke gateway-oplossing met 4 cores ARM Cortex A72 en kunnen de meeste industriële protocollen besparen op de totale implementatiekosten, inclusief de kosten voor elektriciteitsbekabeling, en de implementatietijd van het product helpen verkorten. Het ultralichte en compacte ontwerp is het antwoord voor toepassingen in omgevingen met weinig ruimte en zorgt ervoor dat hij betrouwbaar kan werken in een verscheidenheid aan extreme omgevingen, inclusief toepassingen in voertuigen.

OPMERKING: Voor de UPS-functie kunt u contact met ons opnemen voor meer informatie. WiFi- en BLE-functies zijn te vinden in versies van 2 GB en 4 GB.

Interfaces

1. Multifunctionele Phoenix-connector
2. Ethernet-aansluiting
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. SMA-antenne 1
8. Console (USB-type C)
9. SIM-kaartsleuf
10. SMA-antenne 2

Multifunctionele Phoenix-connector

Opmerking	Functienaam	pincode #	PIN#	Functienaam	Opmerking
	STROOM	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

OPMERKING: Er wordt een kabel van 24awg tot 16awg aanbevolen

Blokdiagram

De verwerkingskern van de EdgeBox-RPI-200 is een Raspberry CM4-bord. Een specifieke basisplaat implementeert de specifieke kenmerken. Raadpleeg de volgende afbeelding voor het blokdiagram.

Installatie

Montage

De EdgeBox-RPI-200 is bedoeld voor twee muurbeugels, waarvan één met 35 mm DIN-rail. Raadpleeg de volgende afbeelding voor de aanbevolen montagerichting.

Connectoren en interfaces

Stroomvoorziening

Pin#	Signaal	Beschrijving
1	MACHT IN	DC 9-36V
2	GND	Aarde (referentiepotentiaal)

Het PE-signaal is optioneel. Als er geen EMI aanwezig is, kan de PE-verbinding open blijven.

Seriële poort (RS232 en RS485)

Pin#	Signaal	Beschrijving
4	RS232_RX	RS232-ontvangstlijn
6	RS232_TX	RS232-zendlijn
8	GND	Aarde (referentiepotentiaal)

Pin#	Signaal	Beschrijving
3	RS485_A	RS485 verschillijn hoog
5	RS485_B	RS485 verschillijn laag
7	RS485 _GND	RS485 Aarde (geïsoleerd van GND)

Pin#	Signaal van terminal	PIN Niveau van actief	PIN van GPIO van BCM2711	OPMERKING
09	DI0-	HOOG	GPIO17
11	DI0+
13	DI1-	HOOG	GPIO27
15	DI1+
10	DO0_0	HOOG	GPIO23
12	DO0_1
14	DO1_0	HOOG	GPIO24
16	DO1_1

OPMERKING:

OPMERKING: 

1. DC-voltage voor ingang is 24V (+- 10%).
2. DC-voltage voor uitvoer moet lager zijn dan 60V, de huidige capaciteit is 500ma.
3. Kanaal 0 en kanaal 1 van de ingang zijn ten opzichte van elkaar geïsoleerd
4. Kanaal 0 en kanaal 1 van de uitgang zijn ten opzichte van elkaar geïsoleerd

HDMI

Direct aangesloten op het Raspberry PI CM4-bord met TVS-array.

Ethernet

Ethernet-interface is hetzelfde als Raspberry PI CM4,10/100/1000-BaseT ondersteund, beschikbaar via de afgeschermde modulaire aansluiting. Voor aansluiting op deze poort kan een twisted pair-kabel of een afgeschermde twisted pair-kabel worden gebruikt.

USB HOST

Op het aansluitpaneel bevinden zich twee USB-interfaces. De twee poorten delen dezelfde elektronische zekering.

OPMERKING: De maximale stroom voor beide poorten is beperkt tot 1000 mA.

Console (USB type-C)

Het ontwerp van de console maakte gebruik van een USB-UART-converter, de meeste besturingssystemen van de computer hebben het stuurprogramma, zo niet, dan kan de onderstaande link nuttig zijn: Deze poort wordt standaard gebruikt als Linux-console. U kunt inloggen op het besturingssysteem met de instellingen 115200,8n1 (Bits: 8, Pariteit: Geen, Stopbits: 1, Flow Control: Geen). Er is ook een terminalprogramma zoals putty nodig. De standaard gebruikersnaam is pi en het wachtwoord is framboos.

LED

EdgeBox-RPI-200 gebruikt twee groen/rode tweekleurige LED's als buitenindicatoren.

LED1: groen als stroomindicator en rood als eMMC actief.

LED2: groen als 4G-indicator en rood als door de gebruiker programmeerbare led aangesloten op GPIO21, laag actief, programmeerbaar.

EdgeBox-RPI-200 gebruikt ook twee groene kleuren-LED's voor foutopsporing.

SMA-connector

Er zijn twee SMA Connector-gaten voor antennes. De antennetypen zijn sterk afhankelijk van welke modules in de Mini-PCIe-aansluiting passen. De ANT1 wordt standaard gebruikt voor Mini-PCIe-socket en ANT2 is voor het interne WI-FI-signaal van de CM4-module.

OPMERKING: De functies van de antennes staan ​​niet vast, maar kunnen eventueel worden aangepast voor ander gebruik.

NANO SIM-kaartsleuf (optioneel)

De simkaart is alleen nodig in de mobiele modus (4G, LTE of andere op basis van mobiele technologie).

OPMERKING: 

1. Alleen NANO Sim-kaarten worden geaccepteerd, let op het kaartformaat.
2. De NANO-simkaart wordt met de chipzijde naar boven geplaatst.

Mini-PCIe

Het oranje gebied is de ruwe positie van de Mini-PCIe-uitbreidingskaart, er is slechts één m2x5-schroef nodig.

In onderstaande tabel staan ​​alle signalen weergegeven. Mini-PCIe-kaarten van volledige grootte worden ondersteund.

Pinbezetting: 

Signaal	PIN#	PIN#	Signaal
	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	PERST#
	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

OPMERKING: 

1. Alle blanco signalen zijn NC (niet verbinden).
2. 4G_PWR is de individuele voeding voor Mini-PCIe-kaart. Het kan worden uitgeschakeld of ingeschakeld door de GPIO6 van CM4, het stuursignaal is hoogactief.
3. Het 4G_LED-signaal is intern verbonden met LED2, zie paragraaf 2.2.8.
4. SPI1-signalen worden alleen gebruikt voor LoraWAN-kaarten, zoals WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 was uitgerust met een M.2-aansluiting van het M KEY-type. ALLEEN NVME SSD-kaarten van 2242-formaat worden ondersteund, NIET mSATA.

Stuurprogramma's en programmeerinterfaces

LED

Dit is een LED die wordt gebruikt als gebruikersindicator, zie 2.2.8. Gebruik LED2 als example om de functie te testen.

• $ sudo -i #enable root-accountrechten
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > export #GPIO21, dit is de gebruikers-LED van LED2
• $cd gpio21
• $ echo uit > richting
• $ echo 0 > waarde # zet de gebruikers-LED aan, LAAG actief
  OR
• $ echo 1 > waarde # schakel de gebruikers-LED uit

Seriële poort (RS232 en RS485)

Er zijn twee afzonderlijke seriële poorten in het systeem. De /dev/ttyACM1 als RS232-poort en /dev/ttyACM0 als RS485-poort. Gebruik RS232 als exampik.

$python-bestand
>>> serienummer importeren
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
WAAR
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Mobiel via Mini-PCIe (optioneel)

Gebruik Quectel EC20 als een example en volg de stappen:

1. Steek de EC20 in de Mini-PCIe-aansluiting en de micro-simkaart in de bijbehorende sleuf, sluit de antenne aan.
2. Log in op het systeem via de console en gebruik pi/raspberry.
3. Schakel de stroom van de Mini-PCIe-socket in en laat het resetsignaal los.

 

• $ sudo -i #enable root-accountrechten
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6> export #GPIO6, wat een POW_ON-signaal is
• $ echo 5 > export #GPIO5 wat een resetsignaal is
• $cd gpio6
• $ echo uit > richting
• $ echo 1 > waarde # schakel de stroom van Mini PCIe in
  EN
• $cd gpio5
• $ echo uit > richting
• $ echo 1 > waarde # geeft het resetsignaal van Mini PCIe vrij

OPMERKING: Vervolgens begint de LED van 4G te knipperen.

Controleer het apparaat:

$ lsusb

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

$ dmesg

[185.421911] usb 1-1.3: nieuw high-speed USB-apparaat nummer 5 met behulp van dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Nieuw USB-apparaat gevonden, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[ 185.561953] usb 1-1.3: Nieuwe USB-apparaatreeksen: Mfr=1, Product=2, Serienummer=0
[185.561963] usb 1-1.3: Product: Android
[185.561972] usb 1-1.3: Fabrikant: Android
[185.651402] usbcore: geregistreerd nieuw interfacestuurprogramma cdc_wdm
[185.665545] usbcore: geregistreerde nieuwe interfacestuurprogramma-optie
[ 185.665593] usbserial: USB Seriële ondersteuning geregistreerd voor GSM-modem (1-poort)
[ 185.665973] optie 1-1.3:1.0: GSM-modem (1-poort) converter gedetecteerd
[ 185.666283] usb 1-1.3: GSM-modem (1-poort) converter nu aangesloten op ttyUSB2 [ 185.666499] optie 1-1.3:1.1: GSM-modem (1-poort) converter gedetecteerd
[ 185.666701] usb 1-1.3: GSM-modem (1-poort) converter nu aangesloten op ttyUSB3 [ 185.666880] optie 1-1.3:1.2: GSM-modem (1-poort) converter gedetecteerd
[ 185.667048] usb 1-1.3: GSM-modem (1-poort) converter nu aangesloten op ttyUSB4 [ 185.667220] optie 1-1.3:1.3: GSM-modem (1-poort) converter gedetecteerd
[ 185.667384] usb 1-1.3: GSM-modem (1-poort) converter nu aangesloten op ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: USB WDM-apparaat
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registreer 'qmi_wwan' op usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI-apparaat,xx:xx:xx:xx:xx:xx
OPMERKING: xx:xx:xx:xx:xx: xx is het MAC-adres

$ ifconfig -a
…… wwan0: vlaggen=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 netmasker 255.255.0.0 uitzending 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 ether 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX-pakketten 0 bytes 0 (0.0 B)
RX-fouten 0 gedropt 0 overschrijdingen 0 frame 0
TX-pakketten 165 bytes 11660 (11.3 KiB)
TX-fouten 0 gedaald 0 overschrijdingen 0 vervoerders 0 botsingen 0

Hoe AT-commando te gebruiken

$ miniterm — Beschikbare poorten:

• 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'

Voer de poortindex of volledige naam in:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Enkele nuttige AT-opdrachten:

• AT //moet OK retourneren
• AT+QINISTAT //retourneert de initialisatiestatus van de (U)SIM-kaart, het antwoord moet 7 zijn
• AT+QCCID // retourneert het ICCID-nummer (Integrated Circuit Card Identifier) ​​van de (U)SIM-kaart

Hoe te bellen

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

Vervolgens knippert het 4G-ledje. Bij succes, de terugkeer als deze

Voeg het routerpad toe

• $ route voeg standaard gw 10.64.64.64 of uw gateway XX.XX.XX.XX toe

Voer dan een test uit met ping:

• $ ping google.com

WDT
Blokdiagram van WDT

De WDT-module heeft drie aansluitingen, ingang, uitgang en LED-indicator.

OPMERKING: De LED is optioneel en niet beschikbaar in eerdere hardwareversies.

Hoe het werkt

1. Systeem INGESCHAKELD.
2. Vertraging 200ms.
3. Stuur WDO een negatieve puls met een laag niveau van 200 ms om het systeem te resetten.
4. Trek WDO omhoog.
5. Vertraging 120 seconden terwijl de indicator knippert (typisch 1 Hz).
6. Schakel de indicator uit.
7. Wacht 8 pulsen bij WDI om de WDT-module te activeren en de LED te laten branden.
8. Ga naar de WDT-FEED-modus, er moet minstens elke 2 seconden minstens één puls naar de WDI worden gestuurd. Als dat niet het geval is, moet de WDT-module een negatieve puls geven om het systeem te resetten.
9. Ga naar 2.

RTC

RTC-chipinformatie

Nieuwe revisie: De chip van RTC is PCF8563 van NXP. Het is gemonteerd op de I2C-bus van het systeem, het i2c-adres moet 0x51 zijn.

Het besturingssysteem zelf bevat de driver, alleen hebben we enkele configuraties nodig.

Schakel RTC in

• Om de RTC in te schakelen, moet u:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Voeg vervolgens de volgende regel toe onderaan het bestand /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Start vervolgens het systeem opnieuw op
  • $sudo opnieuw opstarten
• Gebruik vervolgens het volgende commando om te controleren of de RTC is ingeschakeld:
  • $sudo hwclock -rv
• De uitvoer zou moeten zijn:

OPMERKING: 

1. zorg ervoor dat het i2c-1-stuurprogrammapunt open is en dat het punt standaard gesloten is.
2. de geschatte back-uptijd van de RTC is 15 dagen.

Productwijziging OPMERKING:

OUDE Revisie: De chip van RTC is MCP79410 van microchip. Het wordt op de I2C-bus van het systeem gemonteerd. Het i2c-adres van deze chip moet 0x6f zijn. Om dit in te schakelen, moet u:

Open /etc/rc.local EN voeg 2 regels toe:

echo “mcp7941x 0x6f” > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s

Reset vervolgens het systeem en de RTC werkt

UPS voor veilige uitschakeling (optioneel)

Het UPS-moduleschema vindt u hieronder.

De UPS-module wordt tussen de DC5V en CM4 geplaatst, een GPIO wordt gebruikt om de CPU te alarmeren wanneer de 5V-voeding uitvalt. Dan zou de CPU iets dringends in een script moeten doen voordat de energie van de supercondensator uitgeput raakt en een "$ shutdown" uitvoeren. Een andere manier om deze functie te gebruiken is een shutdown starten wanneer de GPIO-pin verandert. De opgegeven GPIO-pin is geconfigureerd als een invoersleutel die KEY_POWER-gebeurtenissen genereert. Deze gebeurtenis wordt afgehandeld door systemd-logind door een afsluiting te initiëren. Systemd-versies ouder dan 225 hebben een udev-regel nodig die het luisteren naar het invoerapparaat mogelijk maakt: Gebruik /boot/overlays/README als referentie en wijzig vervolgens /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

OPMERKING: 

1. Voor de UPS-functie kunt u contact met ons opnemen voor meer informatie.
2. Het alarmsignaal is actief LAAG.

Elektrische specificaties

Stroomverbruik

Het stroomverbruik van de EdgeBox-RPI-200 is sterk afhankelijk van de toepassing, de bedrijfsmodus en de aangesloten randapparatuur. De opgegeven waarden moeten gezien worden als benaderende waarden. De volgende tabel toont de energieverbruiksparameters van de EdgeBox-RPI-200:

Opmerking: Op voorwaarde van voeding 24V, geen uitbreidingskaart in stopcontacten en geen USB-apparaten.

Werkwijze	Stroom (ma)	Stroom	Opmerking
Inactief	81
Stresstest	172		spanning -c 4 -t 10m -v &

UPS (optioneel)

De back-uptijd van de UPS-module is sterk afhankelijk van de systeembelasting van het systeem. Enkele typische omstandigheden worden hieronder vermeld. De testmodule van CM4 is 4GB LPDDR4,32GB eMMC met Wi-Fi-module.

Werkwijze	Tijd (seconde)	Opmerking
Inactief	55
Volledige CPU-belasting	18	spanning -c 4 -t 10m -v &

Mechanische tekeningen

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Documenten / Bronnen

Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4-gebaseerde Edge-computer [pdf] Gebruikershandleiding EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4-gebaseerde Edge-computer, EdgeBox-RPI-200, EC25 Raspberry PI CM4-gebaseerde Edge-computer, Raspberry PI CM4-gebaseerde Edge-computer, CM4-gebaseerde Edge-computer, Gebaseerde Edge-computer

Referenties

• Gebruiksaanwijzing