Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4-basert Edge-datamaskin

Revisjonshistorie 

Revisjon	Dato	Endringer
1.0	17-08-2022	Opprettet
2.1	13-01-2022	Merknad om produktendring

Merknad om produktendring:

Som en del av vår kontinuerlige forbedringsprosess har vi gjort endringene nedenfor i maskinvareversjon D.
Det er innvirkning på programvaren på grunn av denne endringen.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Beskrivelsen i Linux er endret:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Adressen til den nye RTC er 0x51.

Introduksjon

EdgeBox-RPI-200 er en robust vifteløs Edge Computing Controller med Raspberry Pi Computer Module 4(CM4) for tøffe industrimiljøer. Den kan brukes til å koble feltnettverkene med sky- eller IoT-applikasjoner. Den er designet fra grunnen av for å møte utfordringene med robuste applikasjoner til konkurransedyktige priser, ideell for småbedrifter eller små bestillinger med skalakrav på flere nivåer.

Funksjoner

• Toppmoderne aluminiumchassis for tøffe miljøer
• Integrert passiv kjøleribbe
• Innebygd mini PCIe-kontakt for RF-modul, for eksempel 4G, WI-FI, Lora eller Zigbee
• SMA-antennehull x2
• Krypteringsbrikke ATECC608A
• Hardware Watchdog
• RTC med superkondensator
• Isolert DI&DO terminal
• 35 mm DIN-skinnestøtte
• Bred strømforsyning fra 9 til 36V DC
• Valgfritt: UPS med SuperCap for sikker avstenging*
• Raspberry Pi CM4 innebygd WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac utstyrt**
• Raspberry Pi CM4 innebygd Bluetooth 5.0, BLE utstyrt**

Disse funksjonene gjør EdgeBox-RPI-200 designet for enkelt oppsett og rask distribusjon for typiske industrielle applikasjoner, som statusovervåking, anleggsadministrasjon, digital skilting og fjernkontroll av offentlige verktøy. Videre er det en brukervennlig gateway-løsning med 4 kjerner ARM Cortex A72, og de fleste bransjeprotokoller kan spare på totale distribusjonskostnader, inkludert kostnader for elektrisk strømkabel, og bidra til å redusere produktets utrullingstid. Dens ultralette og kompakte design er svaret for applikasjoner i plassbegrensende miljøer, og sikrer at den kan fungere pålitelig i en rekke ekstreme miljøer, inkludert applikasjoner i kjøretøy.

NOTE: For UPS-funksjon, vennligst kontakt oss for mer informasjon. WiFi- og BLE-funksjoner finnes i 2GB- og 4GB-versjoner.

Grensesnitt

1. Multi-Func phoenix-kontakt
2. Ethernet-kontakt
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. SMA-antenne 1
8. Konsoll (USB type C)
9. SIM-kortspor
10. SMA-antenne 2

Multi-Func phoenix-kontakt

Note	Funksjonsnavn	PIN-kode #	PIN#	Funksjonsnavn	Note
	MAKT	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

NOTE: 24awg til 16awg kabel er foreslått

Blokkdiagram

Behandlingskjernen til EdgeBox-RPI-200 er et Raspberry CM4-kort. Et spesifikt basekort implementerer de spesifikke funksjonene. Se neste figur for blokkskjemaet.

Installasjon

Montering

EdgeBox-RPI-200 er beregnet for to veggfester, samt ett med 35 mm DIN-skinne. Se neste figur for anbefalt monteringsretning.

Koblinger og grensesnitt

Strømforsyning

Pin #	Signal	Beskrivelse
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Jord (referansepotensial)

PE-signalet er valgfritt. Hvis det ikke er noen EMI tilstede, kan PE-forbindelsen stå åpen.

Seriell port (RS232 og RS485)

Pin #	Signal	Beskrivelse
4	RS232_RX	RS232 mottakslinje
6	RS232_TX	RS232 sendelinje
8	GND	Jord (referansepotensial)

Pin #	Signal	Beskrivelse
3	RS485_A	RS485 differanselinje høy
5	RS485_B	RS485 differanselinje lav
7	RS485 _GND	RS485 jord (isolert fra GND)

Pin #	Signal fra terminal	PIN-nivå for aktiv	PIN-kode til GPIO fra BCM2711	NOTE
09	DI0-	HØY	GPIO17
11	DI0+
13	DI1-	HØY	GPIO27
15	DI1+
10	DO0_0	HØY	GPIO23
12	DO0_1
14	DO1_0	HØY	GPIO24
16	DO1_1

NOTE:

NOTE: 

1. DC voltage for inngang er 24V (+- 10%).
2. DC voltage for utgang skal være under 60V, strømkapasiteten er 500ma.
3. Kanal 0 og kanal 1 for inngangen er isolert til hverandre
4. Kanal 0 og kanal 1 på utgangen er isolert til hverandre

HDMI

Direkte koblet til Raspberry PI CM4-kortet med TVS-array.

Ethernet

Ethernet-grensesnittet er det samme som Raspberry PI CM4,10/100/1000-BaseT støttet, tilgjengelig gjennom den skjermede modulære kontakten. Twisted pair-kabel eller skjermet tvunnet-par-kabel kan brukes til å koble til denne porten.

USB-VERT

Det er to USB-grensesnitt på kontaktpanelet. De to portene deler samme elektroniske sikring.

NOTE: Maks strøm for begge portene er begrenset til 1000ma.

Konsoll (USB type-C)

Utformingen av konsollen brukte en USB-UART-konverter, de fleste operativsystemer på datamaskinen har driveren, hvis ikke, kan lenken nedenfor være nyttig: Denne porten brukes som standard for Linux-konsollen. Du kan logge på operativsystemet ved å bruke innstillingene til 115200,8n1 (Bits: 8, Paritet: Ingen, Stoppbiter: 1, Flowkontroll: Ingen). Et terminalprogram som kitt er også nødvendig. Standard brukernavn er pi og passord er bringebær.

LED

EdgeBox-RPI-200 bruker to grønne/røde tofarge LED som utvendige indikatorer.

LED1: grønn som strømindikator og rød som eMMC aktiv.

LED2: grønn som 4G-indikator og rød som brukerprogrammerbar LED koblet til GPIO21, lav aktiv, programmerbar.

EdgeBox-RPI-200 bruker også to grønne lysdioder for feilsøking.

SMA-kontakt

Det er to SMA-koblingshull for antenner. Antennetypene er veldig avhengig av hvilke moduler som er montert i Mini-PCIe-kontakten. ANT1 brukes som standard for Mini-PCIe-kontakt og ANT2 er for internt WI-FI-signal fra CM4-modulen.

NOTE: Funksjonene til antennene er ikke faste, kanskje justert for å dekke annen bruk.

NANO SIM-kortspor (valgfritt)

Sim-kortet er kun nødvendig i mobilmodus (4G, LTE eller andre basert på mobilteknologi).

NOTE: 

1. Kun NANO Sim-kort aksepteres, vær oppmerksom på kortstørrelsen.
2. NANO sim-kortet er satt inn med chip sidetopp.

Mini PCIe

Det oransje området er den grove Mini-PCIe tilleggskortposisjonen, bare én m2x5 skrue er nødvendig.

Tabellen nedenfor viser alle signalene. Mini-PCIe-kort i full størrelse støttes.

Pinout: 

Signal	PIN#	PIN#	Signal
	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

NOTE: 

1. Alle blanke signaler er NC (ikke tilkoblet).
2. 4G_PWR er den individuelle strømforsyningen for Mini-PCIe-kort. Den kan slås av eller slås på av GPIO6 til CM4, kontrollsignalet er høyaktivt.
3. 4G_LED-signalet er koblet til LED2 internt, se avsnitt 2.2.8.
4. SPI1-signaler brukes bare for LoraWAN-kort, for eksempel WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 utstyrt med en M.2-kontakt av typen M KEY. KUN 2242 størrelse NVME SSD-kort støttes, IKKE mSATA.

Drivere og programmeringsgrensesnitt

LED

Det er en LED som brukes som brukerindikator, se 2.2.8. Bruk LED2 som eksample for å teste funksjonen.

• $ sudo -i #enable root-kontorettigheter
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > eksporter #GPIO21 som er bruker-LED av LED2
• $ cd gpio21
• $ ekko ut > retning
• $ ekko 0 > verdi # slå på bruker-LED, LAV aktiv
  OR
• $ echo 1 > verdi # slå av bruker-LED

Seriell port (RS232 og RS485)

Det er to individuelle serielle porter i systemet. /dev/ ttyACM1 som RS232-port og /dev/ ttyACM0 som RS485-port. Bruk RS232 som eksample.

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

10

Mobil over Mini-PCIe (valgfritt)

Bruk Quectel EC20 som eksample og følg trinnene:

1. Sett EC20 inn i Mini-PCIe-kontakten og mikro-sim-kortet i tilhørende spor, koble til antennen.
2. Logg på systemet via konsoll bruk pi/raspberry.
3. Slå på strømmen til Mini-PCIe-kontakten og slipp tilbakestillingssignalet.

 

• $ sudo -i #enable root-kontorettigheter
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6 > eksporter #GPIO6 som er POW_ON-signal
• $ echo 5 > eksporter #GPIO5 som er tilbakestilt signal
• $ cd gpio6
• $ ekko ut > retning
• $ echo 1 > verdi # slå på strømmen til Mini PCIe
  OG
• $ cd gpio5
• $ ekko ut > retning
• $ echo 1 > verdi # slipp tilbakestillingssignalet til Mini PCIe

NOTE: Da begynner LED-en til 4G å blinke.

Sjekk enheten:

$ lsusb

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

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: ny høyhastighets USB-enhet nummer 5 med dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Ny USB-enhet funnet, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: Nye USB-enhetsstrenger: Mfr = 1, Product = 2, SerialNumber = 0
[ 185.561963] usb 1-1.3: Produkt: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Produsent: Android
[ 185.651402] usbcore: registrert ny grensesnittdriver cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: registrert nytt grensesnittdriveralternativ
[ 185.665593] usbserial: USB Seriell støtte registrert for GSM-modem (1-port)
[ 185.665973] alternativ 1-1.3:1.0: GSM-modem (1-port) omformer oppdaget
[ 185.666283] usb 1-1.3: GSM-modem (1-port)-omformer nå koblet til ttyUSB2 [ 185.666499] alternativ 1-1.3:1.1: GSM-modem (1-port)-omformer oppdaget
[ 185.666701] usb 1-1.3: GSM-modem (1-port)-omformer nå koblet til ttyUSB3 [ 185.666880] alternativ 1-1.3:1.2: GSM-modem (1-port)-omformer oppdaget
[ 185.667048] usb 1-1.3: GSM-modem (1-port)-omformer nå koblet til ttyUSB4 [ 185.667220] alternativ 1-1.3:1.3: GSM-modem (1-port)-omformer oppdaget
[ 185.667384] usb 1-1.3: GSM-modem (1-port) omformer nå koblet til ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: USB WDM-enhet
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registrer 'qmi_wwan' på usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI-enhet, xx:xx:xx:xx:xx:xx
NOTE: xx:xx:xx:xx:xx: xx er MAC-adressen

$ ifconfig -a
…… wwan0: flagg=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 nettmaske 255.255.0.0 kringkasting 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefiks 64 scopeid 0x20 eter 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX-pakker 0 byte 0 (0.0 B)
RX-feil 0 droppet 0 overskridelser 0 ramme 0
TX-pakker 165 byte 11660 (11.3 KiB)
TX-feil 0 droppet 0 overskridelser 0 bærere 0 kollisjoner 0

Hvordan bruke AT-kommandoen

$ miniterm — Tilgjengelige porter:

• 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'

Skriv inn portindeks eller fullt navn:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Noen nyttige AT-kommandoer:

• AT //bør returnere OK
• AT+QINISTAT //retur initialiseringsstatusen til (U)SIM-kort, svaret skal være 7
• AT+QCCID //returnerer ICCID-nummeret (Integrated Circuit Card Identifier) ​​til (U)SIM-kortet

Hvordan ringe

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

Da blinker 4G-leddet. Hvis suksess, avkastning som dette

Legg til ruterbanen

• $-rute legg til standard gw 10.64.64.64 eller din gateway XX.XX.XX.XX

Ta deretter en test med ping:

• $ ping google.com

WDT
Blokkdiagram av WDT

WDT-modulen har tre terminaler, inngang, utgang og LED-indikator.

NOTE: Lysdioden er valgfri og ikke tilgjengelig i tidligere maskinvareversjon.

Hvordan det fungerer

1. System STRØM PÅ.
2. Forsinkelse 200 ms.
3. Send WDO en negativ puls med 200ms lavt nivå for å tilbakestille systemet.
4. Trekk opp WDO.
5. Forsinkelse 120 sekunder mens indikatoren blinker (typisk 1 Hz).
6. Slå av indikatoren.
7. Vent på 8 pulser ved WDI til aktiv WDT-modul og tenn LED-en.
8. Gå inn i WDT-FEED-modus, minst én puls skal mates inn i WDI i løpet av minst hvert 2. sekund, hvis ikke, bør WDT-modulen gi en negativ puls for å tilbakestille systemet.
9. Gå til 2.

RTC

RTC-brikkeinformasjon

Ny revisjon: Brikken til RTC er PCF8563 fra NXP. Den er montert på systemets I2C-bussen, i2c-adressen skal være 0x51.

OS selv har driveren inne, bare vi trenger er noen konfigurasjoner.

Aktiver RTC

• For å aktivere RTC må du:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Legg deretter til følgende linje nederst i /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Start deretter systemet på nytt
  • $sudo omstart
• Bruk deretter følgende kommando for å sjekke om RTC er aktivert:
  • $sudo hwclock -rv
• Utgangen skal være:

NOTE: 

1. sørg for at i2c-1-driverpunktet er åpent, og at punktet er lukket som standard.
2. estimert backup-tid for RTC er 15 dager.

Produktendring MERK:

GAMLE revisjon: Brikken til RTC er MCP79410 fra mikrobrikke. Den er montert på systemets I2C-bussen. I2c-adressen til denne brikken skal være 0x6f. For å aktivere det må du:

Åpne /etc/rc.local OG legg til 2 linjer:

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

Tilbakestill deretter systemet og RTC fungerer

UPS for sikker avstenging (valgfritt)

UPS-moduldiagrammet er oppført nedenfor.

UPS-modulen settes inn mellom DC5V og CM4, en GPIO brukes til å alarmere CPU når 5V strømforsyningen er nede. Deretter bør CPU-en gjøre noe presserende i et script før energiforbruket av superkondensatoren og kjøre en "$ shutdown" En annen måte å bruke denne funksjonen på er Starte en shutdown når GPIO-pinne endres. Den gitte GPIO-pinnen er konfigurert som en inngangsnøkkel som genererer KEY_POWER-hendelser. Denne hendelsen håndteres av systemd-login ved å starte en avslutning. Systemd-versjoner eldre enn 225 trenger en udev-regel som gjør det mulig å lytte til inndataenheten: Bruk /boot/overlays/README som referanse, og modifiser deretter /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-avslutning, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NOTE: 

1. For UPS-funksjon, vennligst kontakt oss for mer informasjon.
2. Alarmsignalet er aktivt LAV.

Elektriske spesifikasjoner

Strømforbruk

Strømforbruket til EdgeBox-RPI-200 avhenger sterkt av applikasjonen, driftsmodusen og de tilkoblede eksterne enhetene. De angitte verdiene må sees på som omtrentlige verdier. Følgende tabell viser strømforbruksparametere til EdgeBox-RPI-200:

Note: Forutsatt strømforsyning 24V, ingen tilleggskort i stikkontakter og ingen USB-enheter.

Driftsmåte	Nåværende (ma)	Makt	Bemerke
Uvirksom	81
Stresstest	172		spenning -c 4 -t 10m -v &

UPS (valgfritt)

Sikkerhetskopieringstiden til UPS-modulen er veldig avhengig av systembelastningen til systemet. Noen typiske forhold er listet opp nedenfor. Testmodulen til CM4 er 4GB LPDDR4,32GB eMMC med Wi-Fi-modul.

Driftsmåte	Tid (sekund)	Bemerke
Uvirksom	55
Full belastning av CPU	18	spenning -c 4 -t 10m -v &

Mekaniske tegninger

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Dokumenter / Ressurser

Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4-basert Edge-datamaskin [pdfBrukerhåndbok EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge datamaskin, EdgeBox-RPI-200, EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge datamaskin, Raspberry PI CM4 Based Edge datamaskin, CM4 Based Edge datamaskin, Based Edge datamaskin

Referanser

• Brukerhåndbok