Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS Gateway Industrial Raspberry Pi IoT
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Tabela 1 Notas de Revisão de Documentos
Data | Descrição |
06 de julho de 2022 | · Primeiro lançamento |
11 de julho de 2022 | · Adicionado pino detalhado do conector de expansão em 5.9 |
INTRODUÇÃO
Sobre este documento
Este documento faz parte de um conjunto de documentos que fornecem as informações necessárias para operar e programar o Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS.
Documentos relacionados
Para obter informações adicionais não abordadas neste manual, consulte os documentos listados na Tabela 2.
Tabela 2 Documentos Relacionados
Documento | Localização |
Recursos IOT-GATE-IMX8PLUS | https://www.compulab.com/products/iot-gateways/iot-gate-imx8plus- gateway industrial-arm-iot/#devres |
SOBREVIEW
Destaques
- CPU NXP i.MX8M-Plus, Cortex-A53 quad-core
- Até 8 GB de RAM e 128 GB eMMC
- Modem LTE/4G, WiFi 802.11ax, Bluetooth 5.3
- 2x LAN, USB3.0, 2x USB2.0 e barramento CAN
- Até 3x RS485 | RS232 e E/S digitais
- Inicialização segura e Watchdog de hardware
- Design sem ventoinha em uma carcaça robusta de alumínio
- Projetado para confiabilidade e operação 24/7
- Ampla faixa de temperatura de -40C a 80C
- Vol de entradatagFaixa de 8V a 36V e cliente PoE
- Suporta trilho DIN e montagem em parede / VESA
- Projeto Debian Linux e Yocto
Especificações
Tabela 3 Núcleo da CPU, RAM e armazenamento
Recurso | Especificações |
CPU | NXP i.MX8M Plus Quad, quad-core ARM Cortex-A53, 1.8 GHz |
Unidade de Unidade Não Governamental (UNPU) | Unidade de processamento neural AI/ML, até 2.3 TOPS |
Coprocessador em tempo real | ARM Cortex-M7, 800 MHz |
BATER | 1 GB – 8 GB, LPDDR4 |
Armazenamento primario | Flash eMMC de 16 GB – 128 GB, soldado na placa |
Tabela 4 Rede
Recurso | Especificações |
Rede local | 2 portas Ethernet de 1000 Mbps, conectores RJ45 |
Wi-Fi e Bluetooth | 802.11ax WiFi e Bluetooth 5.3 BLE implementado com módulo Intel WiFi 6E AX210
2x antenas de pato de borracha de 2.4 GHz / 5 GHz |
Celular |
Módulo de celular 4G/LTE CAT4, Quectel EC25-E/A Antena de pato de borracha celular |
Soquete do cartão SIM | |
GNSS | GPS
Implementado com módulo Quectel EC25 |
Tabela 5 Exibição e Gráficos
Recurso | Especificações |
Saída de exibição | DVI-D, até 1080p60 |
GPU e vídeo |
GPU GC7000UL
1080p60 HEVC/H.265, AVC/H.264 * apenas com opção de CPU C1800QM |
Tabela 6 E/S e Sistema
Recurso | Especificações |
USB | 2 portas USB 2.0, conectores tipo A (painel traseiro) |
1 porta USB 3.0, conector tipo A (painel frontal) | |
RS485/RS232 |
Até 3x RS485 (half-duplex) | Portas RS232 Isoladas, conector de bloco de terminais |
Ônibus pode |
1 x porta de barramento CAN
Isolado, conector de bloco de terminais |
E/S digitais |
4x saídas digitais + 4x entradas digitais
Isolado, 24 V compatível com EN 61131-2, conector de bloco de terminais |
Depurar |
1x console serial via ponte UART para USB, conector micro-USB |
Suporte para protocolo NXP SDP/UUU, conector micro-USB | |
Expansão | Conector de expansão para placas complementares LVDS, SDIO, USB, SPI, I2C, GPIOs |
Segurança | Inicialização segura, implementada com o módulo i.MX8M Plus HAB |
LEDs | 2x LEDs de duas cores de uso geral |
RTC | Relógio em tempo real operado a partir de bateria de célula tipo moeda integrada |
Cão de guarda | Cão de guarda de hardware |
PoE | Suporte para PoE (dispositivo alimentado) |
Tabela 7 Elétrica, Mecânica e Ambiental
Abastecimento Voltage | 8V a 36V não regulamentado |
Dimensões | 132 x 84 x 25 mm |
Material do gabinete | Carcaça de alumínio |
Resfriamento | Resfriamento passivo, design sem ventilador |
Peso | 550 gramas |
MTTF | 2000,000 horas |
Temperatura de operação | Comercial: 0° a 60° C
Estendido: -20° a 60° C Industrial: -40° a 80° C |
COMPONENTES PRINCIPAIS DO SISTEMA
SoC NXP i.MX8M Plus
Os processadores i.MX8M Plus apresentam implementação avançada de um núcleo quad ARM® Cortex®-A53, que opera em velocidades de até 1.8 GHz. Um processador de núcleo Cortex®-M7 de propósito geral permite processamento de baixo consumo de energia.
Figura 1 Diagrama de blocos do i.MX8M Plus
Memória do sistema
DRAM
O IOT-GATE-IMX8PLUS está disponível com até 8 GB de memória LPDDR4 integrada.
Armazenamento primário
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui até 128 GB de memória eMMC integrada soldada para armazenar o bootloader e o sistema operacional (Kernel e root filesistema). O espaço restante do eMMC é usado para armazenar dados de uso geral (usuário).
Wi-Fi e Bluetooth
O IOT-GATE-IMX8PLUS pode ser montado opcionalmente com o módulo Intel WiFi 6 AX210, fornecendo interfaces 2×2 WiFi 802.11ax e Bluetooth 5.3.
O módulo AX210 é instalado no soquete M.2 (P22).
As conexões de antena WiFi e Bluetooth estão disponíveis através de dois conectores RP-SMA no painel lateral IOT-GATE-IMX8PLUS.
Celular e GPS
A interface celular IOT-GATE-IMX8PLUS é implementada com um módulo de modem celular mini-PCIe e um soquete nano-SIM. Para configurar IOT-GATE-IMX8PLUS para funcionalidade de celular, instale um cartão SIM ativo no soquete nano-SIM U10. O módulo celular deve ser instalado no soquete mini-PCIe P3.
O módulo de modem celular também implementa GNNS/GPS.
Um painel de bloqueio seguro está protegendo o cartão SIM de t externo não autorizadoampextração ou extracção.
As conexões de antena do modem estão disponíveis por meio de conectores SMA no painel lateral IOT-GATE-IMX8PLUS.
A CompuLab fornece IOT-GATE-IMX8PLUS com as seguintes opções de modem celular:
- Módulo de celular 4G/LTE CAT4, Quectel EC25-E (bandas da UE)
- Módulo de celular 4G/LTE CAT4, Quectel EC25-A (bandas dos EUA)
Figura 2 compartimento de serviço – modem celular
Ethernet
IOT-GATE-IMX8PLUS incorpora duas portas Ethernet implementadas com MACs internos i.MX8M Plus e dois Realtek RTL8211 PHYs
ETH1 está disponível no conector P13; ETH2 está disponível no conector P14.
A porta ETH2 possui capacidade opcional de dispositivo alimentado por POE 802.3af.
NOTA: A porta ETH2 possui capacidade de dispositivo alimentado por PoE somente quando a unidade é encomendada com a opção de configuração 'POE'.
USB
- USB3.0
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui uma porta de host USB 3.0 roteada para o conector USB J8 do painel frontal. A porta USB3.0 é implementada diretamente com a porta i.MX8M Plus nativa. - USB2.0
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui duas portas de host USB 2.0 externas. As portas são roteadas para os conectores USB P17 e P18 do painel traseiro. Todas as portas USB 2.0 são implementadas com hub USB MicroChip USB2514. - Ônibus pode
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui uma porta CAN 2.0B implementada com o controlador CAN i.MX8M Plus. Os sinais do barramento CAN são roteados para o conector de E/S industrial P8. Para obter detalhes sobre a pinagem, consulte a seção 5.4. - Console de depuração serial
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui um console de depuração serial via ponte UART para USB sobre conector micro USB. A ponte CP2104 UART para USB tem interface com a porta i.MX8M Plus UART. Os sinais USB do CP2104 são roteados para o conector micro USB P20, localizado no painel frontal. - Saída de exibição
IOT-GATE-IMX8PLUS possui interface DVI-D roteada para conector HDMI padrão. A interface de saída de exibição suporta resoluções de até 1920 x 1080. - Porta de Programação USB
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui uma interface de programação USB que pode ser usada para recuperação de dispositivos usando o utilitário NXP UUU.
A interface de programação USB é roteada para o conector do painel frontal P16. O conector pode ser opcionalmente protegido contra acesso não autorizado com um painel de parafusos seguro.
Quando um PC host é conectado com um cabo USB ao conector de programação USB, o IOT-GATE-IMX8PLUS desativa a inicialização normal do eMMC e entra no modo de inicialização do Downloader Serial. - Soquete de expansão de E/S
A interface de expansão IOT-GATE-IMX8PLUS está disponível no soquete M.2 Key-E P12. O conector de expansão permite a integração de placas complementares de E/S personalizadas no IOT-GATE-IMX8PLUS. O conector de expansão possui interfaces incorporadas como LVDS, I2C, SPI, USB e UART.
E/S industrial (módulos IE)
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui 4 slots industriais de E/S (IE) que podem ser instalados com até 4 módulos de E/S diferentes. Cada slot do IE é isolado do IOT-GATE-IMX8PLUS.
Os slots de E/S A,B,C podem ser equipados com módulos de E/S RS232 ou RS485. O slot de E/S D só pode ser equipado com um módulo de E/S digital (4x DI, 4x DO).
Tabela 8 E/S industrial - funções e códigos de pedido
Slot de E/S A | Slot de E/S B | Slot de E/S C | Slot de E/S D | |
RS-232 (2 fios) | FARS2 | FBRS2 | FCRS2 | – |
RS-485 (semi-duplex) | FARS4 | FBRS4 | FCRS4 | – |
E/S digital (4x DI, 4x DO) | – | – | – | FDIO |
- Para 2x RS485 o código de pedido será IOTG-IMX8PLUS-…-FARS4-FBRS4-…
- Para 1x RS232 + 1x RS485 + E/S digital, o código de pedido será IOTG-IMX8PLUS-…-FARS2-FBRS4-FDIO-…
Certas combinações de E/S também podem ser implementadas com componentes SMT integrados.
Os sinais de E/S industriais são roteados para um bloco de terminais 2×11 no painel traseiro do IOT-GATE-IMX8PLUS. Para a pinagem do conector, consulte a seção 5.4.
IE-RS485
A função RS485 é implementada com o transceptor MAX13488 conectado com as portas i.MX8M Plus UART. Caracteristicas principais:
- 2 fios, half-duplex
- Isolamento galvânico da unidade principal
- Taxa de transmissão programável de até 3 Mbps
- Resistor de terminação de 120ohm controlado por software
IE-RS232
A função RS232 é implementada com transceptor MAX3221 (ou compatível) com interface com portas i.MX8M Plus UART. Caracteristicas principais:
- RX/TX apenas
- Isolamento galvânico da unidade principal
- Taxa de transmissão programável de até 250kbps
Entradas e saídas digitais
Quatro entradas digitais são implementadas com a terminação digital CLT3-4B seguindo EN 61131-2. Quatro saídas digitais são implementadas com o relé de estado sólido VNI4140K seguindo EN 61131-2. Caracteristicas principais:
- Vol de alimentação externatage até 24V
- Isolamento galvânico da unidade principal e outros módulos de E/S
- Corrente de saída máxima das saídas digitais - 0.5A por canal
Figura 3 Saída digital – fiação típica example
Figura 4 Entrada digital – fiação típica example
LÓGICA DO SISTEMA
Subsistema de energia
Trilhos elétricos
IOT-GATE-IMX8PLUS é alimentado com um único barramento de alimentação com um vol de entradatagFaixa de 8V a 36V.
Quando o IOT-GATE-IMX8PLUS é montado com a opção “POE”, ele também pode ser alimentado através do conector ETH2 de uma fonte PoE 802.3at Tipo 1.
Modos de energia
O IOT-GATE-IMX8PLUS suporta três modos de energia de hardware.
Tabela 9 Modos de energia
Modo de energia | Descrição |
ON | Todos os trilhos de alimentação internos estão habilitados. Modo inserido automaticamente quando a fonte de alimentação principal é conectada. |
DESLIGADO | Os trilhos de energia do núcleo da CPU estão desligados. Todos os trilhos de energia periféricos estão desligados. |
Dormir | A DRAM é mantida em atualização automática. A maioria dos trilhos de energia do núcleo da CPU está desligada. A maioria dos trilhos de energia periféricos está desligada. |
Bateria de reserva RTC
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui uma bateria de lítio tipo moeda de 120mAh, que mantém o RTC integrado sempre que a fonte de alimentação principal não estiver presente.
Relógio em tempo real
O IOT-GATE-IMX8PLUS RTC é implementado com o chip de relógio em tempo real (RTC) AM1805. O RTC está conectado ao i.MX8M Plus SoC usando a interface I2C no endereço 0xD2/D3. A bateria de backup IOT-GATE-IMX8PLUS mantém o RTC funcionando para manter as informações de relógio e hora sempre que a fonte de alimentação principal não estiver presente.
Watchdog de Hardware
A função watchdog IOT-GATE-IMX8PLUS é implementada com o watchdog i.MX8M Plus.
INTERFACES E CONECTORES
Localizações de conectores
- Painel frontal
- Painel traseiro
- Painel lateral esquerdo
- Painel lateral direito
- Baía de serviço
Conector de alimentação CC (J7)
Conector de entrada de alimentação CC.
Tabela 10 Pinagem do conector DC jack
Alfinete | Nome do sinal | ![]() |
1 | Entrada CC | |
2 | Terra | |
Tabela 11 Dados do conector do conector DC
Fabricante | Fabricante P/N |
Tecnologia de contato | DC-081HS(-2.5) |
O conector é compatível com o cabo IOT-GATE-IMX8PLUS AC PSU e IOTG-ACC-CABDC DC disponível na CompuLab.
Conectores de host USB (J8, P17, P18)
A porta do host IOT-GATE-IMX8PLUS USB3.0 está disponível por meio do conector USB3 tipo A padrão J8.
As portas de host IOT-GATE-IMX8PLUS USB 2.0 estão disponíveis por meio de dois conectores USB tipo A padrão P17 e P18.
Para obter detalhes adicionais, consulte a seção 3.6 deste documento.
Conector de E/S Industrial (P8)
Os sinais de E/S industriais IOT-GATE-IMX8PLUS são roteados para o bloco terminal P8. A pinagem é determinada pela configuração dos módulos de E/S. Para obter detalhes adicionais, consulte a seção 3.12.
Tabela 12 Pinagem do conector de add-on de E/S industrial
Módulo de E / S | Alfinete | Nome singal | Domínio de poder de isolamento |
A | 1 | RS232_TXD/RS485_POS | 1 |
– | 2 | EU POSSO | 1 |
A | 3 | RS232_RXD/RS485_NEG | 1 |
– | 4 | CAN_H | 1 |
A | 5 | ISO_GND_1 | 1 |
B | 6 | RS232_RXD/RS485_NEG | 2 |
B | 7 | RS232_TXD/RS485_POS | 2 |
B | 8 | ISO_GND_2 | 2 |
D | 9 | IN0 | 3 |
D | 10 | IN1 | 3 |
D | 11 | IN2 | 3 |
C | 12 | RS232_TXD/RS485_POS | 3 |
D | 13 | IN3 | 3 |
C | 14 | RS232_RXD/RS485_NEG | 3 |
D | 15 | OUT0 | 3 |
D | 16 | OUT1 | 3 |
D | 17 | OUT3 | 3 |
D | 18 | OUT2 | 3 |
D | 19 | 24V_IN | 3 |
D | 20 | 24V_IN | 3 |
CD | 21 | ISO_GND_3 | 3 |
CD | 22 | ISO_GND_3 | 3 |
Tabela 13 Dados do conector complementar de E/S industrial
Tipo de conector | Numeração de pinos |
Conector dual-raw de 22 pinos com conexões de mola push-in Travamento: flange de parafuso
Passo: 2.54 mm Seção transversal do fio: AWG 20 - AWG 30
Conector P/N: Kunacon HGCH25422500K Conector correspondente P/N: Kunacon PDFD25422500K
OBSERVAÇÃO: CompuLab fornece o conector correspondente com a unidade de gateway |
![]() |
Console de depuração serial (P5)
A interface do console de depuração serial IOT-GATE-IMX8PLUS é roteada para o conector micro USB P20. Para obter informações adicionais, consulte a seção 3.8 deste documento.
Conectores Ethernet RJ45 (P13, P14)
A porta Ethernet IOT-GATE-IMX8PLUS ETH1 é roteada para o conector RJ45 P13. A porta Ethernet IOT-GATE-IMX8PLUS ETH2 é roteada para o conector RJ45 P14. Para obter detalhes adicionais, consulte a seção 3.5 deste documento.
Tomada Mini-PCIe (P3)
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui um soquete mini-PCIe P3 destinado principalmente a módulos de modem celular. P3 implementa interfaces USB e SIM. O soquete P3 não implementa sinais PCIe.
Soquete Nano-SIM (U10)
O soquete nano-uSIM (U10) é conectado ao soquete mini-PCIe P3.
Instruções de instalação do cartão SIM:
- Remova o parafuso da tampa da bandeja SIM/PROG
- Insira uma ferramenta de remoção de SIM no orifício de abertura da tampa para abrir a tampa da bandeja
- Coloque o SIM na bandeja
- Empurre cuidadosamente a tampa da bandeja de volta
- Feche o parafuso da tampa do SIM/PROG (opcional)
Conector de Expansão (P19)
A interface de expansão IOT-GATE-IMX8PLUS está disponível no soquete M.2 Key-E com uma pinagem personalizada P19. O conector de expansão permite integrar placas complementares de E/S personalizadas no IOT-GATE-IMX8PLUS. A tabela a seguir descreve a pinagem do conector e as funções dos pinos disponíveis.
Tabela 14 Pinagem do conector de expansão
Alfinete | nome singal | Descrição | Alfinete | Nome do sinal | Descrição |
2 | VCC_3.3V | Potência de saída 3.3V | 1 | Terra | |
4 | VCC_3.3V | Potência de saída 3.3V | 3 | USB_DP | USB2 multiplexado opcional do hub USB |
6 | VCC_5V | Potência de saída 5V | 5 | USB_DN | USB2 multiplexado opcional do hub USB |
8 | VCC_5V | Potência de saída 5V | 7 | Terra | |
10 | VBATA_IN | Entrada de energia (8V - 36V) | 9 | I2C6_SCL | I2C6_SCL/PWM4_OUT/GPIO3_IO19 |
12 | VBATA_IN | Entrada de energia (8V - 36V) | 11 | I2C6_SDA | I2C6_SDA/PWM3_OUT/GPIO3_IO20 |
14 | VBATA_IN | Entrada de energia (8V - 36V) | 13 | Terra | |
16 | EXT_PWRB
Tnn |
entrada ON/OFF | 15 | ECSP2_SS0 | ECSPI2_SS0/GPIO5_IO13 |
18 | Terra | 17 | ECSP2_MISO | ECSPI2_MISO/GPIO5_IO12 | |
20 | EXT_RESET | Reiniciar entrada | 19 | Terra | |
22 | RESERVADO | 21 | ECSP2_SCLK | ECSPI2_SCLK/GPIO5_IO10 | |
24 | NC | chave E entalhe | 23 | ECSP2_MOSI | ECSPI2_MOSI/GPIO5_IO11 |
26 | NC | chave E entalhe | 25 | NC | chave E entalhe |
28 | NC | chave E entalhe | 27 | NC | chave E entalhe |
30 | NC | chave E entalhe | 29 | NC | chave E entalhe |
32 | Terra | 31 | NC | chave E entalhe | |
34 | I2C5_SDA | I2C5_SDA/PWM1_OUT/GPIO3_IO25 | 33 | Terra | |
36 | I2C5_SCL | I2C5_SCL/PWM2_OUT/GPIO3_IO21 | 35 | JTAG_TMS | SoC JTAG |
38 | Terra | 37 | JTAG_TDI | SoC JTAG | |
40 | JTAG_TCK | SoC JTAG | 39 | Terra | |
42 | Terra | 41 | JTAG_MOD | SoC JTAG | |
44 | RESERVADO | 43 | JTAG_TDO | SoC JTAG | |
46 | SD2_DADOS2 | SD2_DATA2/GPIO2_IO17 | 45 | Terra | |
48 | SD2_CLK | SD2_CLK/ GPIO2_IO13 | 47 | LVDS_CLK_P | relógio de saída LVDS |
50 | SD2_DADOS3 | SD2_DATA3/GPIO2_IO18 | 49 | LVDS_CLK_N | relógio de saída LVDS |
52 | SD2_CMD | SD2_CMD/GPIO2_IO14 | 51 | Terra | |
54 | SD2_DADOS0 | SD2_DATA0/GPIO2_IO15 | 53 | LVDS_D3_N | dados de saída LVDS |
56 | Terra | 55 | LVDS_D3_P | dados de saída LVDS | |
58 | SD2_DADOS1 | SD2_DATA1/GPIO2_IO16 | 57 | Terra | |
60 | SD2_nRST | SD2_nRST/GPIO2_IO19 | 59 | LVDS_D2_N | dados de saída LVDS |
62 | Terra | 61 | LVDS_D2_P | dados de saída LVDS | |
64 | RESERVADO | 63 | Terra | ||
66 | Terra | 65 | LVDS_D1_N | dados de saída LVDS | |
68 | RESERVADO | 67 | LVDS_D1_P | dados de saída LVDS | |
70 | RESERVADO | 69 | Terra | ||
72 | VCC_3.3V | Potência de saída 3.3V | 71 | LVDS_D0_P | dados de saída LVDS |
74 | VCC_3.3V | Potência de saída 3.3V | 73 | LVDS_D0_N | dados de saída LVDS |
75 | Terra |
LEDs indicadores
As tabelas abaixo descrevem os LEDs indicadores IOT-GATE-IMX8PLUS.
Tabela 15 LED de energia
Alimentação principal conectada | Estado do LED |
Sim | On |
Não | Desligado |
LEDs de uso geral são controlados por SoC GPIOs.
Tabela 16 LED do usuário nº 1
GP5_IO05 estado | Estado do LED |
Baixo | Desligado |
Alto | Vermelho |
Tabela 17 LED do usuário nº 2
GP5_IO01 estado | GP4_IO28 estado | Estado do LED |
Baixo | Baixo | Desligado |
Baixo | Alto | Verde |
Alto | Baixo | Vermelho |
Alto | Alto | Amarelo |
Conectores de antena
O IOT-GATE-IMX8PLUS possui até quatro conectores para antenas externas.
Tabela 18 Atribuição do conector de antena padrão
Nome do conector | Função | Tipo de conector |
WLAN-A/BT | Antena principal WiFi/BT | RP-SMA |
WLAN-B | Antena auxiliar wi-fi | RP-SMA |
WWAN | Antena principal LTE | SMA |
AUX | Antena GPS | SMA |
DESENHOS MECÂNICOS
O modelo 8D IOT-GATE-IMX3PLUS está disponível para download em:
https://www.compulab.com/products/iot-gateways/iot-gate-imx8plus-industrial-arm-iot-gateway/#devres
CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS
Classificações máximas absolutas
Tabela 19 Classificações Máximas Absolutas
Parâmetro | Mínimo | Máx. | Unidade |
Fonte de alimentação principal voltage | -0.3 | 40 | V |
OBSERVAÇÃO: Estresse além das classificações máximas absolutas pode causar danos permanentes ao dispositivo
Condições operacionais recomendadas
Tabela 20 Condições de operação recomendadas
Parâmetro | Mínimo | Tipo. | Máx. | Unidade |
Fonte de alimentação principal voltage | 8 | 12 | 36 | V |
Documentos / Recursos
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Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS Gateway Industrial Raspberry Pi IoT [pdf] Manual do Proprietário IOT-GATE-IMX8PLUS, Gateway IoT Raspberry Pi Industrial, Gateway IoT Raspberry Pi, Gateway Pi IoT Industrial, Gateway Pi IoT, Gateway IoT, Gateway |