EdgeBox-RPI4 Komputer brzegowy oparty na Raspberry PI CM4
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
Historia rewizji
01-05-2021 Utworzono
|
Rewizja |
Data |
Zmiany |
|
1.0 |
01-05-2021 |
Stworzony |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
1. Wprowadzenie
EdgeBox-RPI4 to wytrzymały, pozbawiony żeberek kontroler do obliczeń brzegowych z modułem komputerowym Raspberry Pi 4 (CM4) do pracy w trudnych warunkach przemysłowych. Można go wykorzystać do połączenia sieci terenowych z aplikacjami chmurowymi lub IoT. Został zaprojektowany od podstaw, aby sprostać wyzwaniom wytrzymałych aplikacji po konkurencyjnych cenach, idealny dla małych firm lub małych zamówień o wielopoziomowych wymaganiach.
1.1 Funkcje
- Najnowocześniejsza aluminiowa obudowa do trudnych warunków
- Zintegrowany pasywny radiator
- Wbudowane gniazdo mini PCIe dla modułu RF, takiego jak 4G, WI-FI, Lora lub Zigbee
- Otwory na antenę SMA x2
- Wbudowany UPS z supercapem dla bezpiecznego wyłączania
- Układ szyfrujący ATECC608A
- Watchdog sprzętowy
- RTC z superkondensatorem
- Izolowany terminal DI&DO
- Wspornik szyny DIN 35 mm
- Szerokie zasilanie od 9 do 36V DC
Te cechy sprawiają, że EdgeBox-RPI4 został zaprojektowany z myślą o łatwej konfiguracji i szybkim wdrożeniu w typowych zastosowaniach przemysłowych, takich jak monitorowanie stanu, zarządzanie obiektami, oznakowanie cyfrowe i zdalne sterowanie obiektami użyteczności publicznej. Co więcej, jest to przyjazne dla użytkownika rozwiązanie bramy z 4 rdzeniami ARM Cortex A72, a większość protokołów branżowych pozwala zaoszczędzić na całkowitych kosztach wdrożenia, w tym kosztach okablowania elektrycznego, i pomóc skrócić czas wdrożenia produktu. Jego ultralekka i kompaktowa konstrukcja jest odpowiedzią na zastosowania w środowiskach o ograniczonej przestrzeni, zapewniając niezawodną pracę w różnych ekstremalnych środowiskach, w tym w zastosowaniach w pojazdach.
1.2 Interfejsy
|
Notatka |
Funkcjonalna nazwa |
SZPILKA # |
SZPILKA # |
Funkcjonalna nazwa |
Notatka |
|
|
MOC |
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 |
DO0_0 |
|
|
|
DI1+ |
15 |
16 |
DO0_1 |
|
NOTATKA: Sugerowany jest kabel od 24awg do 16awg
2 złączy Ethernet
3 porty USB 2.0x2
4 HDMI
5 LED2
6 LED1
7 Antena SMA 1
8 Konsola (USB typu C)
9 gniazdo karty SIM
10 Antena SMA 2
1.3 Schemat blokowy
Rdzeniem przetwarzającym EdgeBox-RPI4 jest płyta Raspberry CM4. Specjalna płyta bazowa OpenEmbed implementuje określone funkcje. Schemat blokowy znajduje się na następnym rysunku.
2. Instalacja
2.1 Montaż
EdgeBox-RPI4 jest przeznaczony do dwóch uchwytów ściennych, a także jednego z szyną DIN 35 mm. Patrz następny rysunek dla zalecanej orientacji montażu.
www.OpenEmbed.com8
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
2.2 Złącza i interfejsy
2.2.1 Zasilanie
|
Kołek# |
Sygnał |
Opis |
|
1 |
MOC W |
DC 9-36V |
|
2 |
GND |
Masa (potencjał odniesienia) |
GND Masa (potencjał odniesienia)
ThSygnał PE jest opcjonalny. Jeśli nie ma zakłóceń elektromagnetycznych, połączenie PE można pozostawić otwarte.
2.2.2 Port szeregowy (RS232 i RS485)
|
Kołek# |
Sygnał |
Opis |
|
4 |
RS232_RX |
Linia odbiorcza RS232 |
|
6 |
RS232_TX |
Linia transmisyjna RS232 |
|
8 |
GND |
Masa (potencjał odniesienia) |
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
Sygnał RS485_GND jest izolowany sygnałem „GND”. Jeśli używana jest ekranowana skrętka dwużyłowa, RS485_GND jest podłączony do ekranu.
NOTATKA: Wewnątrz zamontowano rezystor terminujący 120 Ohm dla RS485.
|
Kołek# |
Sygnał |
Opis |
|
3 |
RS485_A |
Wysoka linia różnicowa RS485 |
|
5 |
RS485_B |
Niska linia różnicowa RS485 |
|
7 |
RS485 _GND |
Masa RS485 (izolowana od GND) |
Sygnał RS485_GND jest izolowany sygnałem „GND”. Jeśli używana jest ekranowana skrętka dwużyłowa, RS485_GND jest podłączony do ekranu.
NOTATKA: Wewnątrz zamontowano rezystor terminujący 120 Ohm dla RS485.
2.2.3 DI&RO
|
Kołek# |
sygnał terminala |
aktywny |
BCM2711 |
NOTATKA |
|
09 |
DI0- |
WYSOKI |
GPIO17 |
|
|
11 |
DI0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
WYSOKI |
GPIO27 |
|
|
15 |
DI1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
WYSOKI |
GPIO23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
WYSOKI |
GPIO24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
NOTATKA:
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
NOTATKA:
1. Objętość DCtage dla wejścia wynosi 24 V (+- 10%).
2. Objętość DCtage dla wyjścia powinno być poniżej 60 V, pojemność prądowa wynosi 500 mA.
3. Kanał 0 i kanał 1 wejścia są od siebie odizolowane
4. Kanał 0 i kanał 1 wyjścia są odizolowane od siebie
2.2.4 HDMI
Bezpośrednio podłączony do płytki Raspberry PI CM4 z macierzą TVS.
2.2.5 Sieć Ethernetowa
Interfejs Ethernet jest taki sam jak Raspberry PI, obsługiwany CM4,10, 100/1000/XNUMX-BaseT, dostępny poprzez ekranowany gniazdo modułowe. Skrętka dwużyłowa lub ekranowany tDo połączenia z tym portem można użyć kabla Wisted Pair.
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
2.2.6 HOST USB
Na panelu złączy znajdują się dwa interfejsy USB. Obydwa porty korzystają z tego samego bezpiecznika elektronicznego.
NOTATKA: Maksymalny prąd dla obu portów jest ograniczony do 1000 mA.
2.2.7 Konsola (USB typu C)
W konstrukcji konsoli zastosowano konwerter USB-UART, większość systemów operacyjnych komputera posiada sterownik, jeśli nie, to sterownik link poniżej może się przydać: https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 Ten port jest używany jako domyślny port konsoli Linux. Możesz zalogować się do systemu operacyjnego przy użyciu ustawień 115200,8n1(Bity: 8,Parzystość: brak, bity stopu: 1, kontrola przepływu: brak). Potrzebny jest także program terminalowy, taki jak putty. Domyślna nazwa użytkownika to pi, a hasło to raspberry.
2.2.8 dioda LED
EdgeBox-RPI4 wykorzystuje dwie zielono-czerwone dwukolorowe diody LED jako wskaźniki zewnętrzne.
LED1: zielony jako wskaźnik zasilania i czerwony jako aktywny eMMC.
LED2: zielony jak 4G wskaźnik i czerwona dioda programowalna przez użytkownika podłączona do GPIO21, niskoaktywna, programowalna.
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
EdgeBox-RPI4 wykorzystuje również dwie zielone diody LED do debugowania.
2.2.9 Złącze SMA
Istnieją dwa otwory na złącze SMA dla anten. Typy anten zależą w dużym stopniu od modułów zamontowanych w gnieździe Mini-PCIe. ANT1 jest domyślnie używany dla gniazda Mini-PCIe, a ANT2 dla połączenia wewnętrznegol Sygnał WI-FI z modułu CM4. 1. Funkcje anten nie są stałe, mogą zostać dostosowane w celu uwzględnienia innych zastosowań.2.2.10 Gniazdo karty NANO SIM
Karta SIM jest potrzebna tylko w trybie komórkowym (4G, LTE lub innym opartym na technologii komórkowej).
UWAGI:
1. Funkcje anten nie są stałe, mogą zostać dostosowane do innych zastosowań.
2.2.10 Gniazdo karty NANO SIM
Karta SIM jest potrzebna tylko w trybie komórkowym (4G, LTE lub innym opartym na technologii komórkowej).
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
UWAGI:
- OAkceptowana jest tylko karta NANO Sim, zwróć uwagę na jej rozmiar.
- Kartę SIM NANO wkłada się stroną z chipem do góry.
2.2.11 Mini-PCIe ![]()
Pomarańczowy obszar to przybliżona pozycja karty dodatkowej Mini-PCIe, tylko jedna potrzebna jest śruba m2x5.
Poniższa tabela pokazuje wszystkie sygnały. Obsługiwane są pełnowymiarowe karty Mini-PCIe.
|
Sygnał |
SZPILKA# |
SZPILKA# |
Sygnał PIN-u |
|
|
1 |
5 |
4G_PWR |
|
|
3 |
4 |
GND |
|
|
5 |
6 |
USIM_PWR |
|
|
7 |
8 |
USIM_PWR |
|
GND |
9 |
10 |
USIM_DANE |
|
|
11 |
12 |
USIM_CLK |
|
|
13 |
14 |
USIM_RESET # |
|
GND |
15 |
16 |
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
18 GND 20 21 22 PERST# 24 4G_PWR 26 GND 27 28 29 30 UART_PCIE_TX 32 UART_PCIE_RX 34 GND 35 36 USB_DM
|
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 |
NUWAGA 3: Sygnał 4G_LED jest podłączony do wejścia LED2RNAly, patrz sekcja o2.2.8.
NUWAGA 4: Sygnały SPI1 są używane tylko w sieci Lora WAN samochódd, taki jak SX1301,SX1302 odgóraon tojegod kompnowy.
2.2.12M.2
EdgeBox-RPI4 wyposażony jest w gniazdo M.2 typu M KEY. TYLKO karta NVME SSD o rozmiarze 2242 wsparcie, NIE msata.
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
3. Sterowniki i interfejsy programistyczne
3.1 dioda LED ![]()
Jest to dioda LED używana jako wskaźnik użytkownika, patrz 2.2.8.
Użyj LED2 jako przykładuample, aby przetestować funkcję.
$ sudo -i #włącz uprawnienia konta root
$cd /sys/class/gpio
$ echo 21 > eksportuj #GPIO21, czyli diodę LED użytkownika LED2 $ cd gpio21
$ echo > kierunek
$ echo 0 > wartość # włącz diodę użytkownika, LOW jest aktywny $ echo 1 > wartość # wyłącz diodę LED użytkownika
3.2 Port szeregowy (RS232 i RS485)
W systemie dostępne są dwa osobne porty szeregowe. /dev/ttyUSB1 jako port RS232 i/dev/ttyUSB0 jako port RS485. Użyj RS232 jako przykładuample. $ python
>>> importuj serial
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 Sieć komórkowa przez Mini-PCIe
Użyj Quectel EC20 jako example i postępuj zgodnie z instrukcjami:
1. Włóż EC20 do gniazda Mini-PCIe i kartę micro SIM do odpowiedniego gniazda, podłącz antenę.
2. Zaloguj się do systemu poprzez konsolę używając pi/raspberry.
3. Włącz zasilanie gniazda Mini-PCIe i zwolnij sygnał resetowania. $ sudo -i #włącz uprawnienia konta root
$cd /sys/class/gpio
$ echo 6 > eksportuj #GPIO6, który jest sygnałem POW_ON
$ echo 5 > eksportuj #GPIO5, który jest sygnałem resetowania
$CD gpio6
$ echo > kierunek
$ echo 1 > wartość # włącz zasilanie Mini PCIe PRAWDA
$CD gpio5
$ echo > kierunek
$ echo 1 > wartość # zwolnij sygnał resetowania Mini PCIe
NOTATKA: Następnie dioda LED 4G zacznie migać.
4. Sprawdź urządzenie:
$ lsusb
$ Bus 001 Urządzenie 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. Modem EC25 LTE
…… $dmesg
I
$
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
[ 185.421911] USB 1-1.3: nowe szybkie urządzenie USB nr 5 wykorzystujące dwco tg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Znaleziono nowe urządzenie USB, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18[ 185.561953] USB 1-1.3: Nowe ciągi urządzeń USB: Mfr=1, Produkt=2, Numer seryjny=0[ 185.561963] USB 1-1.3: Produkt: Android
[ 185.561972] USB 1-1.3: Producent: Android
[ 185.651402] usbcore: zarejestrowany nowy sterownik interfejsu cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: zarejestrowano nową opcję sterownika interfejsu [ 185.665593] usbserial: Obsługa portu szeregowego USB zarejestrowana dla modemu GSM (1-port) [ 185.665973] opcja 1-1.3:1.0: Wykryto konwerter modemu GSM (1-portowy) [ 185.666283] usb 1-1.3: Konwerter modemu GSM (1-portowy) teraz podłączony do ttyUSB2
[ 185.666499] opcja 1-1.3:1.1: Wykryto konwerter modemu GSM (1-portowy) [ 185.666701] usb 1-1.3: Konwerter modemu GSM (1-portowy) teraz podłączony do ttyUSB3
[ 185.666880] opcja 1-1.3:1.2: Wykryto konwerter modemu GSM (1-portowy) [ 185.667048] usb 1-1.3: Konwerter modemu GSM (1-portowy) teraz podłączony do ttyUSB4
[ 185.667220] opcja 1-1.3:1.3: Wykryto konwerter modemu GSM (1-portowy) [ 185.667384] usb 1-1.3: Konwerter modemu GSM (1-portowy) teraz podłączony do ttyUSB5
[ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: urządzenie USB WDM [ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: zarejestruj 'qmi_wwan' pod adresem usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx to adres MAC.
$ ifconfig -a
……wwan0: flagi=4163 1500 MTU inet 169.254.69.13 maska sieci 255.255.0.0 rozgłoszenie 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefikslen 64 zakresid 0x20eter 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
Pakiety RX 0 bajtów 0 (0.0 B)
Błędy RX 0 pominięte 0 przekroczenia 0 ramka 0
Pakiety TX 165 bajtów 11660 (11.3 KiB)
Błędy TX 0 odrzucone 0 przekroczenia 0 nośnej 0 kolizji 0 5. Jak korzystać z polecenia AT
$ miniterm — Dostępne porty:
— 1: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
— 2: /dev/ttyUSB0 „Podwójny kontroler mostu USB CP2105 na UART” — 3: /dev/ttyUSB1 „Kontroler mostu podwójnego USB CP2105 na UART” — 4: /dev/ttyUSB2 „Android”
— 5: /dev/ttyUSB3 „Android”
— 6: /dev/ttyUSB4 „Android”
urządzenie,xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 „Android”
— Wprowadź indeks portu lub pełną nazwę:
$ minitermin /dev/ttyUSB5 115200
Kilka przydatnych poleceń AT:
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
- AT //powinno wrócić OK
- AT+QINISTAT //zwróć stan inicjalizacji karty (U)SIM, odpowiedź powinna wynosić 7
- AT+QCCID //zwraca numer ICCID (Identyfikator karty układu scalonego) karty (U)SIM
6. Jak wybrać numer ![]()
$su korzeń
$ cd /usr/app/linux-ppp-scripts
Następnie miga dioda 4G.
Jeśli się powiedzie, powrót będzie taki:
7. Dodaj ścieżkę routera
$ trasa dodaj domyślną gw 10.64.64.64 lub swoją bramę XX.XX.XX.XX Następnie wykonaj test
$ pinguj google.com
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
3.4 WDT
3.4.1 Schemat blokowy WDT
Moduł WDT posiada trzy zaciski, input, wyjście i wskaźnik LED.
WDI(GPIO25) WDO (numer RST systemu)
Uwaga: dioda LED jest opcjonalne i niedostępne wcześniejwersja sprzętu.
3.4.2 Jak to działa
1. Systemw WŁĄCZ.
2. Dela200 ms.
3. Wysłać WDO negatywnetimpuls 200ms niski poziom, aby zresetować system.
4. Pociągnij w górę WDO.
5. Delay 120 sekund, gdy wskaźnik migahing (typowo 1 Hz).
3V3
6. Obróć wyłączony wskaźnik.
7. Poczekaj dla 8 impulsów o godz WDI do aktywnego modułu WDT i zapal diodę LED.
8. Wejdź do WDT-FEED tryb , co najmniej jeden pulse należy podawać do WDI przynajmniej co 2 sekundy, w przeciwnym razie moduł WDT powinien wygenerować ujemny impuls w celu zresetowania systemu.
9. Przejdź do 2.
ZIELONA DIODA WDT
3.5 zegara czasu rzeczywistego
TUkład RTC to MCP79410 firmy Microchip. Montowany jest na symacierzysta magistrala I2C. R16 22R R0402
R17 22R R0402
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL
www.OpenEmbed.com21
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
Sam system operacyjny ma sterownik w środku, potrzebujemy tylko kilku konfiguracji. Otwórz /etc/rc.local ORAZ dodaj 2 linie:
echo „mcp7941x 0x6f” > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device godzina -s
Następnie zresetuj system i RTC działa.
1.upewnij się, że punkt sterownika i2c-1 jest otwarty, a punkt jest domyślnie zamknięty. 2. szacowany czas podtrzymania RTC wynosi 15 dni.
3.10 UPS zapewniający bezpieczne wyłączenie Schemat modułu UPS znajduje się poniżej.
3.5.2
Notatka：
Moduł UPS jest włożony pomiędzy DC5V i CM4, GPIO służy do alarmowania procesora, gdy zaniknie zasilanie 5V. Następnie procesor powinien wykonać coś pilnego w skrypcie przed wyczerpaniem się energii superkondensator i uruchom „$shutdown” Innym sposobem wykorzystania tej funkcji jest inicjowanie wyłączania po zmianie pinów GPIO. Podany pin GPIO jest skonfigurowany jako klucz wejściowy generujący zdarzenia KEY_POWER. To zdarzenie jest obsługiwane przez system logind by inicjowanie wyłączenia. Wersje systemu d starsze niż 225 wymagają reguły udev umożliwiającej słuchanie danych wejściowych
www.OpenEmbed.com22
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
Używać /boot/overlays/README jako odniesienie, a następnie zmodyfikuj plik /boot/config.txt. dtoverlay=wyłączenie gpio, gpio_pin=GPIO22,active_low=1
NOTATKA:Sygnał alarmowy jest aktywny NISKI.
urządzenie:
Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4
4. Specyfikacje elektryczne
4.1 Pobór mocy
Ten pobór mocy EdgeBox-RPI4 w dużym stopniu zależy od aplikacji, trybu pracy i podłączonych urządzeń peryferyjnych. Podane wartości należy traktować jako wartości przybliżone. Poniższa tabela przedstawia parametry zużycia energii przez EdgeBox-RPI4: Notatka: Pod warunkiem zasilania 24V, braku dodatkowej karty w gniazdach i urządzeń USB. Tryb działania 81Test obciążeniowy 172 stres -c 4 -t 10m -v &
| Tryb działania | Prąd (ma) | Moc | Uwaga |
| Bezczynny | 81 | ||
| Test wytrzymałościowy | 172 |
naprężenie -c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
Ten czas podtrzymania modułu UPS jest bardzo zależny od obciążenia systemu. Wymieniono kilka typowych warunków poniżej. Moduł testowy CM4 to 4GB LPDDR4,32GB eMMC z modułem Wi-FI. Tryb pracy 55Pełne obciążenie procesora 18 stres -c 4 -t 10m -v &5. Rysunki mechaniczne
| Tryb działania | Prąd (ma) | Moc | Uwaga |
| Bezczynny | 55 | ||
| Pełne obciążenie procesora | 18 |
naprężenie -c 4 -t 10m -v &
|
|
5. Rysunki mechaniczne
Do ustalenia
Dokumenty / Zasoby
 |
Komputer brzegowy oparty na OpenEmbed EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 [plik PDF] Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI4, Komputer brzegowy oparty na Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI4 Komputer brzegowy oparty na Raspberry PI CM4, Komputer brzegowy oparty na CM4, Komputer brzegowy oparty na CMXNUMX, Komputer |
