Komputer brzegowy Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4

Historia rewizji 

Rewizja	Data	Zmiany
1.0	17-08-2022	Stworzony
2.1	13-01-2022	Powiadomienie o zmianie produktu

Powiadomienie o zmianie produktu:

W ramach naszego ciągłego procesu doskonalenia wprowadziliśmy poniższe zmiany w wersji sprzętowej D.
Ta zmiana ma wpływ na oprogramowanie.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Zmieniono opis w systemie Linux:
  • ttyUSB0->ttyACM0
  • ttyUSB1->ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Adres nowego zegara RTC to 0x51.

Wstęp

EdgeBox-RPI-200 to wytrzymały, pozbawiony wentylatora kontroler do obliczeń brzegowych z modułem komputerowym Raspberry Pi 4 (CM4) do stosowania 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.

Cechy

• 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
• Układ szyfrujący ATECC608A
• Watchdog sprzętowy
• RTC z superkondensatorem
• Izolowany terminal DI&DO
• Wspornik szyny DIN 35 mm
• Szerokie zasilanie od 9 do 36V DC
• Opcjonalnie: UPS z SuperCap do bezpiecznego wyłączania*
• Wbudowane Wi-Fi 4 GHz, 2.4 GHz IEEE 5.0 b/g/n/ac Raspberry Pi CM802.11**
• Raspberry Pi CM4 na pokładzie Bluetooth 5.0, wyposażony w BLE**

Te cechy sprawiają, że EdgeBox-RPI-200 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.

NOTATKA: W sprawie funkcji UPS prosimy o kontakt w celu uzyskania dalszych informacji. Funkcje WiFi i BLE można znaleźć w wersjach 2 GB i 4 GB.

Interfejsy

1. Wielofunkcyjne złącze Phoenix
2. Złącze Ethernet
3. USB2.0 x2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. Antena SMA 1
8. Konsola (USB typu C)
9. Gniazdo karty SIM
10. Antena SMA 2

Wielofunkcyjne złącze Phoenix

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	DO1_0
	DI1+	15	16	DO1_1

NOTATKA: Sugerowany jest kabel od 24awg do 16awg

Schemat blokowy

Rdzeniem przetwarzającym EdgeBox-RPI-200 jest płyta Raspberry CM4. Konkretna płyta bazowa realizuje określone funkcje. Schemat blokowy znajduje się na następnym rysunku.

Instalacja

Montowanie

EdgeBox-RPI-200 jest przeznaczony do dwóch uchwytów ściennych i jednego z szyną DIN 35 mm. Zalecaną orientację montażu przedstawiono na następnym rysunku.

Złącza i interfejsy

Zasilacz

Kołek#	Sygnał	Opis
1	MOC W	DC 9-36V
2	GND	Masa (potencjał odniesienia)

Sygnał PE jest opcjonalny. Jeśli nie ma EMI, połączenie PE może pozostać otwarte.

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)

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)

Kołek#	Sygnał terminala	PIN Poziom aktywny	PIN GPIO z 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:

NOTATKA: 

1. Objętość DCtage dla wejścia wynosi 24 V (+- 10%).
2. Objętość DCtage dla wyjścia powinno być mniejsze niż 60 V, pojemność prądowa wynosi 500 mA.
3. Kanał 0 i kanał 1 wejścia są odizolowane od siebie
4. Kanał 0 i kanał 1 wyjścia są odizolowane od siebie

HDMI

Bezpośrednio podłączony do płytki Raspberry PI CM4 z macierzą TVS.

Sieć Ethernetowa

Interfejs Ethernet jest taki sam jak Raspberry PI, obsługiwany CM4,10/100/1000-BaseT, dostępny poprzez ekranowane gniazdo modułowe. Do tego portu można podłączyć skrętkę dwużyłową lub skrętkę ekranowaną.

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.

Konsola (USB typu C)

Konstrukcja konsoli wykorzystywała konwerter USB-UART, większość systemów operacyjnych komputera posiada sterownik, jeśli nie, poniższy link może być przydatny: 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.

PROWADZONY

EdgeBox-RPI-200 wykorzystuje dwie zielono-czerwone dwukolorowe diody LED jako wskaźniki zewnętrzne.

LED1: zielony jako wskaźnik zasilania i czerwony jako aktywny eMMC.

LED2: zielony jako wskaźnik 4G i czerwony jako programowalna dioda LED podłączona do GPIO21, niska aktywność, programowalna.

EdgeBox-RPI-200 wykorzystuje również dwie zielone diody LED do debugowania.

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 wewnętrznego sygnału WI-FI z modułu CM4.

NOTATKA: Funkcje anten nie są stałe, mogą zostać dostosowane w celu uwzględnienia innych zastosowań.

Gniazdo karty NANO SIM (opcjonalnie)

Karta SIM jest potrzebna tylko w trybie komórkowym (4G, LTE lub inne oparte na technologii komórkowej).

NOTATKA: 

1. Akceptowana jest tylko karta NANO Sim, zwróć uwagę na rozmiar karty.
2. Kartę SIM NANO wkłada się stroną z chipem do góry.

Mini-PCIe

Pomarańczowy obszar to przybliżona pozycja karty dodatkowej Mini-PCIe, potrzebna jest tylko jedna śruba m2x5.

Poniższa tabela pokazuje wszystkie sygnały. Obsługiwane są pełnowymiarowe karty Mini-PCIe.

Wyprowadzenia: 

Sygnał	SZPILKA#	SZPILKA#	Sygnał
	1	2	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
	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

NOTATKA: 

1. Wszystkie puste sygnały są typu NC (nie podłączać).
2. 4G_PWR to indywidualny zasilacz dla karty Mini-PCIe. Można go wyłączyć lub włączyć za pomocą GPIO6 CM4, sygnał sterujący jest wysoki.
3. Sygnał 4G_LED jest wewnętrznie podłączony do LED2, patrz sekcja 2.2.8.
4. Sygnały SPI1 są używane tylko dla kart LoraWAN, takich jak WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 wyposażony został w gniazdo M.2 typu M KEY. Obsługiwana jest TYLKO karta NVME SSD w rozmiarze 2242, NIE mSATA.

Sterowniki i interfejsy programistyczne

PROWADZONY

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, który jest diodą LED użytkownika LED2
• $CD gpio21
• $ echo > kierunek
• $ echo 0 > wartość # włącz diodę użytkownika, LOW jest aktywny
  OR
• $ echo 1 > wartość # wyłącz diodę LED użytkownika

Port szeregowy (RS232 i RS485)

W systemie dostępne są dwa osobne porty szeregowe. /dev/ ttyACM1 jako port RS232 i /dev/ ttyACM0 jako port RS485. Użyj RS232 jako przykładuample.

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

10

Sieć komórkowa przez Mini-PCIe (opcjonalnie)

Użyj Quectel EC20 jako example i wykonaj następujące kroki:

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
  I
• $CD gpio5
• $ echo > kierunek
• $ echo 1 > wartość # zwolnij sygnał resetowania Mini PCIe

NOTATKA: Następnie dioda LED 4G zacznie migać.

Sprawdź urządzenie:

$ lsusb

Urządzenie Bus 001 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. Modem EC25 LTE

$dmesg

[185.421911] USB 1-1.3: nowe szybkie urządzenie USB numer 5 używające dwc_otg
[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, Product=2, SerialNumber=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) podłączony teraz do ttyUSB2 [ 185.666499] opcja 1-1.3:1.1: Wykryto konwerter modemu GSM (1-portowego)
[ 185.666701] usb 1-1.3: Konwerter modemu GSM (1-portowy) podłączony teraz do ttyUSB3 [ 185.666880] opcja 1-1.3:1.2: Wykryto konwerter modemu GSM (1-portowego)
[ 185.667048] usb 1-1.3: Konwerter modemu GSM (1-portowy) podłączony teraz do ttyUSB4 [ 185.667220] opcja 1-1.3:1.3: Wykryto konwerter modemu GSM (1-portowego)
[ 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, urządzenie WWAN/QMI,xx:xx:xx:xx:xx:xx
NOTATKA: xx:xx:xx:xx:xx:xx to adres MAC

$ ifconfig -a
…… wwan0: flagi=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 maska ​​sieci 255.255.0.0 rozgłoszenie 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefikslen 64 zakresid 0x20 ether 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 odrzuconych 0 przekroczeń 0 przewoźników 0 kolizji 0

Jak używać polecenia AT

$ miniterm — Dostępne porty:

• 1: /dev/ttyACM0 „Podwójny_seryjny USB”
• 2: /dev/ttyACM1 „Podwójny_seryjny USB”
• 3: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
• 4: /dev/ttyUSB0 „Android”
• 5: /dev/ttyUSB1 „Android”
• 6: /dev/ttyUSB2 „Android”
• 7: /dev/ttyUSB3 „Android”

Podaj indeks portu lub pełną nazwę:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Kilka przydatnych poleceń AT:

• 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

Jak wybrać numer

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

Następnie miga dioda 4G. Jeśli sukces, powrót taki

Dodaj ścieżkę routera

• $ trasa dodaj domyślny gw 10.64.64.64 lub swoją bramę XX.XX.XX.XX

Następnie wykonaj test z poleceniem ping:

• $ pinguj google.com

WDT
Schemat blokowy WDT

Moduł WDT posiada trzy zaciski, wejście, wyjście i wskaźnik LED.

NOTATKA: Dioda LED jest opcjonalna i niedostępna we wcześniejszych wersjach sprzętu.

Jak to działa

1. WŁĄCZ system.
2. Opóźnienie 200ms.
3. Wyślij do WDO impuls ujemny o niskim poziomie 200 ms, aby zresetować system.
4. Podciągnij WDO.
5. Opóźnienie 120 sekund podczas migania wskaźnika (typowo 1 Hz).
6. Wyłącz wskaźnik.
7. Poczekaj na 8 impulsów w WDI, aby aktywować moduł WDT i zapalić diodę LED.
8. Wejdź do trybu WDT-FEED, co najmniej jeden impuls powinien być podawany do WDI co najmniej co 2 sekundy, jeśli nie, moduł WDT powinien wyprowadzić impuls ujemny, aby zresetować system.
9. Przejdź do 2.

RTC

Informacje o chipie RTC

Nowa wersja: Układ RTC to PCF8563 firmy NXP. Montuje się go na systemowej magistrali I2C, adres i2c powinien wynosić 0x51.

Sam system operacyjny ma sterownik w środku, potrzebujemy tylko kilku konfiguracji.

Włącz RTC

• Aby włączyć RTC, musisz:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Następnie dodaj następujący wiersz na dole pliku /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Następnie uruchom ponownie system
  • $sudo, uruchom ponownie komputer
• Następnie użyj następującego polecenia, aby sprawdzić, czy RTC jest włączony:
  • $sudo hwclock -rv
• Dane wyjściowe powinny być:

NOTATKA: 

1. upewnij się, że punkt sterownika i2c-1 jest otwarty, a punkt jest domyślnie zamknięty.
2. szacowany czas podtrzymania RTC wynosi 15 dni.

Zmiana produktu UWAGA:

STARA wersja: Układ RTC to MCP79410 firmy microchip. Montowany jest na magistrali systemowej I2C. Adres i2c tego układu powinien wynosić 0x6f. Aby to włączyć, musisz:

Otwórz /etc/rc.local ORAZ dodaj 2 linie:

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

Następnie zresetuj system i RTC działa

UPS do bezpiecznego wyłączania (opcjonalnie)

Schemat modułu UPS znajduje się poniżej.

Moduł UPS jest włożony pomiędzy DC5V i CM4, GPIO służy do alarmowania procesora, gdy zanik zasilania 5V. Następnie procesor powinien wykonać w skrypcie coś pilnego przed wyczerpaniem się energii superkondensatora i uruchomić „$ Shutdown”. Innym sposobem użycia tej funkcji jest Zainicjowanie wyłączenia po zmianie pinów GPIO. Podany pin GPIO jest skonfigurowany jako klucz wejściowy generujący zdarzenia KEY_POWER. To zdarzenie jest obsługiwane przez systemd-logind poprzez inicjowanie zamknięcia. Wersje systemowe starsze niż 225 wymagają reguły udev umożliwiającej nasłuchiwanie urządzenia wejściowego: użyj pliku /boot/overlays/README jako odniesienia, a następnie zmodyfikuj plik /boot/config.txt. dtoverlay=wyłączenie gpio, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NOTATKA: 

1. W sprawie funkcji UPS prosimy o kontakt w celu uzyskania dalszych informacji.
2. Sygnał alarmowy jest aktywny NISKI.

Specyfikacje elektryczne

Pobór mocy

Pobór mocy EdgeBox-RPI-200 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 EdgeBox-RPI-200:

Notatka: Pod warunkiem zasilania 24V, braku dodatkowej karty w gniazdach i urządzeń USB.

Tryb działania	Prąd (ma)	Moc	Uwaga
Bezczynny	81
Test wytrzymałościowy	172		naprężenie -c 4 -t 10m -v &

UPS (opcjonalnie)

Czas podtrzymania modułu UPS zależy w dużym stopniu od obciążenia systemu. Poniżej wymieniono niektóre typowe warunki. Moduł testowy CM4 to 4GB LPDDR4,32GB eMMC z modułem Wi-Fi.

Tryb działania	Czas (sekunda)	Uwaga
Bezczynny	55
Pełne obciążenie procesora	18	naprężenie -c 4 -t 10m -v &

Rysunki mechaniczne

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Dokumenty / Zasoby

Komputer brzegowy Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 [plik PDF] Instrukcja obsługi EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Komputer Edge, EdgeBox-RPI-200, EC25 Raspberry PI CM4 Komputer Edge, Raspberry PI CM4 Komputer Edge, CM4 Komputer Edge, Komputer Edge

Odniesienia

• Instrukcja obsługi