Computador EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 baseado em Edge
Manual do usuário EdgeBox-RPI4
Manual do usuário EdgeBox-RPI4
Histórico de revisão
01-05-2021 Criado
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Revisão |
Data |
Mudanças |
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1.0 |
01-05-2021 |
Criado |
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Manual do usuário EdgeBox-RPI4
1. Introdução
EdgeBox-RPI4 é um controlador de computação de borda finless robusto com Raspberry Pi Computer Module 4 (CM4) para ambientes industriais adversos. Ele pode ser usado para conectar as redes de campo com aplicativos em nuvem ou IoT. Ele foi projetado desde o início para atender aos desafios de aplicações robustas a preços competitivos, ideal para pequenas empresas ou pequenos pedidos com demandas de vários níveis de escala.
1.1 Características
- Chassi de alumínio de última geração para ambientes adversos
- Dissipador de calor passivo integrado
- Soquete mini PCIe integrado para módulo RF, como 4G, WI-FI, Lora ou Zigbee
- Furos de antena SMA x2
- UPS integrado com supercap para desligamento seguro
- Chip de criptografia ATECC608A
- Watchdog de Hardware
- RTC com Super Capacitor
- Terminal DI&DO isolado
- Suporte para trilho DIN 35mm
- Ampla fonte de alimentação de 9 a 36V DC
Esses recursos tornam o EdgeBox-RPI4 projetado para configuração fácil e implantação rápida para aplicações industriais típicas, como monitoramento de status, gerenciamento de instalações, sinalização digital e controle remoto de serviços públicos. Além disso, é uma solução de gateway amigável com 4 núcleos ARM Cortex A72 e a maioria dos protocolos da indústria pode economizar nos custos totais de implantação, incluindo custos de cabeamento de energia elétrica e ajuda a reduzir o tempo de implantação do produto. Seu design ultraleve e compacto é a resposta para aplicações em ambientes com restrição de espaço, garantindo que ele possa operar de forma confiável em uma variedade de ambientes extremos, incluindo aplicações em veículos.
1.2 interfaces
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Observação |
Nome da função |
ALFINETE # |
ALFINETE # |
Nome da função |
Observação |
|
|
PODER |
1 |
2 |
Terra |
|
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|
RS485_A |
3 |
4 |
RS232_RX |
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RS485_B |
5 |
6 |
RS232_TX |
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|
|
RS485_GND |
7 |
8 |
RS232_GND |
|
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DI0- |
9 |
10 |
DO0_0 |
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ED0+ |
11 |
12 |
DO0_1 |
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|
DI1- |
13 |
14 |
DO0_0 |
|
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|
ED1+ |
15 |
16 |
DO0_1 |
|
OBSERVAÇÃO: Cabos de 24awg a 16awg são sugeridos
2 conectores Ethernet
3 USB 2.0x2
4 HDMI
5 LED2
6 LED1
7 SMA antena 1
8 Console (USB tipo C)
9 slot para cartão SIM
10 SMA antena 2
1.3 Diagrama de blocos
O núcleo de processamento do EdgeBox-RPI4 é uma placa Raspberry CM4. Uma placa base específica do OpenEmbed implementa os recursos específicos. Consulte a próxima figura para o diagrama de blocos.
2. Instalação
2.1 Montagem
O EdgeBox-RPI4 destina-se a dois suportes de parede, bem como um com trilho DIN de 35 mm. Consulte a próxima figura para a orientação de montagem recomendada.
www.OpenEmbed.com8
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2.2 Conectores e Interfaces
2.2.1 Fonte de alimentação
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Alfinete# |
Sinal |
Descrição |
|
1 |
POWER_IN |
DC 9-36V |
|
2 |
Terra |
Terra (potencial de referência) |
Terra GND (potencial de referência)
ThO sinal PE é opcional. Se não houver EMI presente, a conexão PE pode ser deixada aberta.
2.2.2 Porta Serial (RS232 e RS485)
|
Alfinete# |
Sinal |
Descrição |
|
4 |
RS232_RX |
linha de recepção RS232 |
|
6 |
RS232_TX |
linha de transmissão RS232 |
|
8 |
Terra |
Terra (potencial de referência) |
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O sinal RS485_GND é isolado com o sinal “GND”. Se for usado um par trançado blindado, o RS485_GND é conectado à blindagem.
OBSERVAÇÃO: O resistor de terminação de 120 Ohm para RS485 foi instalado no interior.
|
Alfinete# |
Sinal |
Descrição |
|
3 |
RS485_A |
Linha de diferença RS485 alta |
|
5 |
RS485_B |
Linha de diferença RS485 baixa |
|
7 |
RS485_GND |
Terra RS485 (isolado do GND) |
O sinal RS485_GND é isolado com o sinal “GND”. Se for usado um par trançado blindado, o RS485_GND é conectado à blindagem.
OBSERVAÇÃO: O resistor de terminação de 120 Ohm para RS485 foi instalado no interior.
2.2.3 DI&DO
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Alfinete# |
sinal do terminal |
ativo |
BCM2711 |
OBSERVAÇÃO |
|
09 |
DI0- |
ALTO |
GPIO17 |
|
|
11 |
ED0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
ALTO |
GPIO27 |
|
|
15 |
ED1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
ALTO |
GPIO23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
ALTO |
GPIO24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
OBSERVAÇÃO:
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OBSERVAÇÃO:
1. Vol. CCtage para entrada é 24V(+- 10%).
2. Vol. CCtage para a saída deve estar abaixo de 60V, a capacidade atual é de 500ma.
3. O canal 0 e o canal 1 de entrada são isolados entre si
4. O canal 0 e o canal 1 da saída são isolados entre si
2.2.4 HDMI
Conectado diretamente à placa Raspberry PI CM4 com matriz TVS.
2.2.5 Ethernet
A interface Ethernet é a mesma do Raspberry PI CM4,10, compatível com 100/1000/XNUMX-BaseT, disponível por meio do blindado tomada modular. Cabo de par trançado ou blindado tcabo de par trançado pode ser usado para conectar a esta porta.
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2.2.6 HOSPEDOR USB
Existem duas interfaces USB no painel do conector. As duas portas compartilham o mesmo fusível eletrônico.
OBSERVAÇÃO: A corrente máxima para ambas as portas é limitada a 1000ma.
2.2.7 Console (USB tipo C)
O design do console usou um conversor USB-UART, a maioria dos sistemas operacionais do computador possui o driver, caso contrário, o link abaixo pode ser útil: https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 Essa porta é usada como padrão do console do Linux. Você pode fazer login no sistema operacional usando as configurações de 115200,8n1(Bits: 8,Paridade: nenhuma, bits de parada: 1, controle de fluxo: nenhuma). Também é necessário um programa de terminal como massa de vidraceiro. O nome de usuário padrão é pi e a senha é framboesa.
2.2.8 LED
O EdgeBox-RPI4 usa dois LEDs de duas cores verde/vermelho como indicadores externos.
LED1: verde como indicador de energia e vermelho como eMMC ativo.
LED2: verde como 4G indicador e vermelho como led programável pelo usuário conectado ao GPIO21, lowactive, programável.
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O EdgeBox-RPI4 também usa dois LEDs verdes para depuração.
2.2.9 Conector SMA
Existem dois orifícios do conector SMA para antenas. Os tipos de antena dependem muito de quais módulos se encaixam no soquete Mini-PCIe. O ANT1 é padrão usado para soquete Mini-PCIe e ANT2 é para Internal Sinal WI-FI do módulo CM4. 1. As funções das antenas não são fixas, podem ser ajustadas para cobrir outros usos.2.2.10 Slot para cartão SIM NANO
O cartão SIM só é necessário no modo celular (4G, LTE ou outros baseados em tecnologia celular).
NOTAS:
1. As funções das antenas não são fixas, podem ser ajustadas para cobrir outros usos.
2.2.10 Slot para cartão SIM NANO
O cartão SIM só é necessário no modo celular (4G, LTE ou outros baseados em tecnologia celular).
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NOTAS:
- OApenas o cartão NANO Sim é aceito, preste atenção ao tamanho do cartão.
- O cartão SIM NANO é inserido com a parte superior do lado do chip.
2.2.11 MiniPCIe ![]()
A área laranja é a posição aproximada da placa complementar Mini-PCIe, apenas uma parafuso m2x5 é necessário.
A tabela abaixo mostra todos os sinais. São suportadas placas Mini-PCIe de tamanho normal.
|
Sinal |
ALFINETE# |
ALFINETE# |
PIN# Sinal |
|
|
1 |
5 |
4G_PWR |
|
|
3 |
4 |
Terra |
|
|
5 |
6 |
USIM_PWR |
|
|
7 |
8 |
USIM_PWR |
|
Terra |
9 |
10 |
USIM_DATA |
|
|
11 |
12 |
USIM_CLK |
|
|
13 |
14 |
USIM_RESET# |
|
Terra |
15 |
16 |
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18GND 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 |
Terra |
|
|
|
19 |
20 |
|
|
Terra |
21 |
22 |
PERST# |
|
|
23 |
24 |
4G_PWR |
|
|
25 |
26 |
Terra |
|
Terra |
27 |
28 |
|
|
Terra |
29 |
30 |
UART_PCIE_TX |
|
|
31 |
32 |
UART_PCIE_RX |
|
|
33 |
34 |
Terra |
|
Terra |
35 |
36 |
USB_DM |
|
Terra |
37 |
38 |
USB_DP |
|
4G_PWR |
39 |
40 |
Terra |
|
4G_PWR |
41 |
42 |
4G_LED |
|
Terra |
43 |
44 |
USIM_DET |
|
SPI1_SCK |
45 |
46 |
|
|
SPI1_MISO |
47 |
48 |
|
|
SPI1_MOSI |
49 |
50 |
Terra |
|
SPI1_SS |
51 |
52 |
4G_PWR |
NOTA 3: O sinal 4G_LED está conectado ao LED2 internally, consulte a seção oe 2.2.8.
NOTA 4: Os sinais SPI1 são usados apenas para Lora WAN carrod, como SX1301,SX1302 paramtele tolád compaNova Iorque.
2.2.12M.2
EdgeBox-RPI4 equipou um soquete M.2 do tipo M KEY. APENAS o cartão SSD NVME tamanho 2242 é suporte, NÃO msata.
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3. Drivers e Interfaces de Programação
3.1 LED ![]()
O é um LED usado como indicador do usuário, consulte 2.2.8 .
Use LED2 como um example para testar a função.
$ sudo -i #habilita privilégios de conta root
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 21 > export #GPIO21 que é o LED do usuário do LED2 $ cd gpio21
$ echo out > direção
$ echo 0 > valor # liga o LED do usuário, LOW ativo $ echo 1 > valor # desliga o LED do usuário
3.2 Porta Serial (RS232 e RS485)
Existem duas portas seriais individuais no sistema. O /dev/ttyUSB1 como porta RS232 e/dev/ttyUSB0 como porta RS485. Use RS232 como um exampeu. $ pitão
>>> importar serial
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 Celular sobre Mini-PCIe
Use Quectel EC20 como um example e siga os passos:
1. Insira o EC20 no soquete Mini-PCIe e o cartão micro sim no slot relacionado, conecte a antena.
2. Faça login no sistema por meio do console, use pi/raspberry.
3. Ligue o soquete Mini-PCIe e libere o sinal de reinicialização. $ sudo -i #habilita privilégios de conta root
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 6 > export #GPIO6 que é o sinal POW_ON
$ echo 5 > export #GPIO5 que é o sinal de reset
$ cd gpio6
$ echo out > direção
$ echo 1 > valor # ligue a energia do Mini PCIe verdadeiro
$ cd gpio5
$ echo out > direção
$ echo 1 > valor # libera o sinal de reset do Mini PCIe
OBSERVAÇÃO: Então o LED de 4G começa a piscar.
4. Verifique o dispositivo:
$ lsusb
$ Barramento 001 Dispositivo 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. Modem EC25 LTE
… $ dmesg
E
$
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[ 185.421911] usb 1-1.3: novo dispositivo USB de alta velocidade número 5 usando dwco tg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Novo dispositivo USB encontrado, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18[ 185.561953] usb 1-1.3: Novos strings de dispositivo USB: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0[ 185.561963] usb 1-1.3: Produto: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Fabricante: Android
[ 185.651402] usbcore: registrado novo driver de interface cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: nova opção de driver de interface registrada [ 185.665593] usbserial: suporte serial USB registrado para modem GSM (1 porta) [ 185.665973] opção 1-1.3:1.0: Conversor de modem GSM (1 porta) detectado [ 185.666283] usb 1-1.3: Conversor de modem GSM (1 porta) agora conectado a ttyUSB2
[ 185.666499] opção 1-1.3:1.1: Conversor de modem GSM (1 porta) detectado [ 185.666701] usb 1-1.3: Conversor de modem GSM (1 porta) agora conectado a ttyUSB3
[ 185.666880] opção 1-1.3:1.2: Conversor de modem GSM (1 porta) detectado [ 185.667048] usb 1-1.3: Conversor de modem GSM (1 porta) agora conectado a ttyUSB4
[ 185.667220] opção 1-1.3:1.3: conversor de modem GSM (1 porta) detectado [ 185.667384] usb 1-1.3: conversor de modem GSM (1 porta) agora conectado a ttyUSB5
[ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: dispositivo USB WDM [ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registrar 'qmi_wwan' em usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI
…
xx:xx:xx:xx:xx:xx é o endereço MAC.
$ ifconfig -a
…wwan0: flags=4163 mtu 1500 inet 169.254.69.13 netmask 255.255.0.0 broadcast 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20éter 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
Pacotes RX 0 bytes 0 (0.0 B)
Erros RX 0 descartados 0 estouros 0 quadro 0
Pacotes TX 165 bytes 11660 (11.3 KiB)
Erros TX 0 descartados 0 excessos 0 transportadora 0 colisões 0 5. Como usar o comando AT
$ miniterm — Portas disponíveis:
— 1: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
— 2: /dev/ttyUSB0 'CP2105 Dual USB para UART Bridge Controller' — 3: /dev/ttyUSB1 'CP2105 Dual USB para UART Bridge Controller' — 4: /dev/ttyUSB2 'Android'
— 5: /dev/ttyUSB3 'Android'
— 6: /dev/ttyUSB4 'Android'
dispositivo,xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 'Android'
— Insira o índice da porta ou o nome completo:
$ mini termo /dev/ttyUSB5 115200
Alguns comandos AT úteis:
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- AT //deve retornar OK
- AT+QINISTAT //retorna o status de inicialização do cartão (U)SIM, a resposta deve ser 7
- AT+QCCID //retorna o número ICCID (Integrated Circuit Card Identifier) do cartão (U)SIM
6. como discar ![]()
$su raiz
$ cd /usr/app/linux-ppp-scripts
Então o led 4G está piscando.
Se for bem-sucedido, o retorno será assim:
7. Adicione o caminho do roteador
$ route add default gw 10.64.64.64 ou seu gateway XX.XX.XX.XX Então faça um teste
$ping google.com
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3.4 WDT
3.4.1 Diagrama de blocos do WDT
O módulo WDT possui três terminais, emput, saída e indicador LED.
WDI(GPIO25) WDO(Sistema RST#)
Nota: O LED é opcional e não disponível no inícior versão de hardware.
3.4.2 Como funciona
1. Sistemaem LIGAR.
2. Delae 200ms.
3. Mandar WDO um negativotpulso ive com 200ms nível baixo para reiniciar o sistema.
4. Puxe até WDO.
5. Delay 120 segundos enquanto o indicador piscahing (típico 1hz).
3 V 3
6. Vire fora do indicador.
7. Espere para 8 pulsos em WDI para ativar o módulo WDT e acender o LED.
8. Entre no WDT-FEED modo , pelo menos um pulse deve ser alimentado no WDI pelo menos a cada 2 segundos, caso contrário, o módulo WDT deve emitir um pulso negativo para reiniciar o sistema.
9. Vá para 2.
LED VERDE WDT
3.5 RTC
TO chip do RTC é o MCP79410 do microchip. Ele é montado no sybarramento I2C da haste. R16 22R R0402
R17 22R R0402
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL
www.OpenEmbed.com21
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O próprio sistema operacional tem o driver dentro, só precisamos de algumas configurações. Abra /etc/rc.local E adicione 2 linhas:
echo “mcp7941x 0x6f” > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device horas -s
Em seguida, reinicie o sistema e o RTC está funcionando.
1.certifique-se de que o ponto do driver i2c-1 esteja aberto e o ponto esteja fechado por padrão. 2. o tempo estimado de backup do RTC é de 15 dias.
3.10 UPS para desligamento seguro O diagrama do módulo UPS está listado abaixo.
3.5.2
Observação：
O módulo UPS é inserido entre o DC5V e o CM4, um GPIO é usado para alertar a CPU quando a fonte de alimentação de 5V está desligada. Então a CPU deve fazer algo urgente em um script antes do esgotamento da energia do super capacitor e executar um “$shutdown” Outra maneira de usar esta função é Iniciar um desligamento quando o pino GPIO mudar. O pino GPIO fornecido é configurado como uma chave de entrada que gera eventos KEY_POWER. Este evento é tratado pelo logind do sistema por iniciando um desligamento. As versões do System d anteriores a 225 precisam de uma regra udev para permitir a escuta da entrada
www.OpenEmbed.com22
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Usar /boot/overlays/README como referência e modifique /boot/config.txt. dtoverlay = desligamento do gpio, gpio_pin = GPIO22, active_low = 1
OBSERVAÇÃO:O sinal de alarme está ativo em BAIXO.
dispositivo:
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4. Especificações elétricas
4.1 Consumo de energia
O o consumo de energia do EdgeBox-RPI4 depende fortemente da aplicação, do modo de operação e dos dispositivos periféricos conectados. Os valores fornecidos devem ser vistos como valores aproximados. A tabela a seguir mostra os parâmetros de consumo de energia do EdgeBox-RPI4: Observação: Na condição de fonte de alimentação 24V, sem placa adicional nas tomadas e sem dispositivos USB. Modo de operação 81Teste de estresse 172 estresse -c 4 -t 10m -v &
| Modo de operação | Atual(m) | Poder | Observação |
| Parado | 81 | ||
| Teste de estresse | 172 |
estresse -c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
O o tempo de backup do módulo UPS depende muito da carga do sistema. Algumas condições típicas são listadas abaixo de. O módulo de teste do CM4 é 4GB LPDDR4,32GB eMMC com módulo Wi-FI. Modo de operação 55 Carga total da CPU 18 estresse -c 4 -t 10m -v &5. Desenhos Mecânicos
| Modo de operação | Atual(m) | Poder | Observação |
| Parado | 55 | ||
| Carga total da CPU | 18 |
estresse -c 4 -t 10m -v &
|
|
5. Desenhos Mecânicos
A definir
Documentos / Recursos
 |
Computador de borda baseado em OpenEmbed EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 [pdf] Manual do Usuário EdgeBox-RPI4, computador de borda baseado em Raspberry PI CM4, computador de borda baseado em EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4, computador de borda baseado em CM4, computador de borda baseado, computador |
