Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Computer Edge bazat pe Raspberry PI CM4

Istoricul revizuirilor 

Revizuire	Data	Schimbări
1.0	17-08-2022	Creat
2.1	13-01-2022	Notificare de schimbare a produsului

Notificare privind modificarea produsului:

Ca parte a procesului nostru de îmbunătățire continuă, am făcut modificările de mai jos în versiunea hardware D.
Există un impact asupra software-ului din cauza acestei modificări.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Descrierea din Linux a fost schimbată:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Adresa noului RTC este 0x51.

Introducere

EdgeBox-RPI-200 este un controler Edge Computing robust, fără ventilator, cu Raspberry Pi Computer Module 4(CM4) pentru mediul industrial dur. Poate fi folosit pentru a conecta rețelele de teren cu aplicații cloud sau IoT. Este proiectat de la zero pentru a face față provocărilor aplicațiilor robuste la prețuri competitive, ideal pentru afaceri mici sau pentru comenzi mici cu cerințe la scară pe mai multe niveluri.

Caracteristici

• Șasiu din aluminiu de ultimă generație pentru medii dure
• Radiator de căldură pasiv integrat
• Priză mini PCIe încorporată pentru modulul RF, cum ar fi 4G, WI-FI, Lora sau Zigbee
• Orificii pentru antena SMA x2
• Cip de criptare ATECC608A
• Watchdog hardware
• RTC cu super condensator
• Terminal izolat DI&DO
• Suport șină DIN de 35 mm
• Alimentare largă de la 9 la 36 V DC
• Opțional: UPS cu SuperCap pentru oprire în siguranță*
• Raspberry Pi CM4 la bord WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac echipat**
• Raspberry Pi CM4 la bord Bluetooth 5.0, echipat BLE**

Aceste caracteristici fac ca EdgeBox-RPI-200 să fie proiectat pentru o configurare ușoară și o implementare rapidă pentru aplicații industriale tipice, cum ar fi monitorizarea stării, managementul instalațiilor, semnalizarea digitală și controlul de la distanță al utilităților publice. În plus, este o soluție de gateway ușor de utilizat cu 4 nuclee ARM Cortex A72 și majoritatea protocoalelor din industrie pot economisi costurile totale de implementare, inclusiv costul cablajului de energie electrică și pot ajuta la reducerea timpului de implementare a produsului. Designul său ultra-ușor și compact este răspunsul pentru aplicațiile în medii cu spațiu limitat, asigură că poate funcționa în mod fiabil într-o varietate de medii extreme, inclusiv aplicații în vehicule.

NOTA: Pentru funcția UPS, vă rugăm să ne contactați pentru mai multe informații. Funcțiile WiFi și BLE pot fi găsite în versiunile de 2 GB și 4 GB.

Interfețe

1. Conector Phoenix multifuncțional
2. conector Ethernet
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. Antena SMA 1
8. Consolă (USB tip C)
9. Slot pentru cartela SIM
10. Antena SMA 2

Conector Phoenix multifuncțional

Nota	Numele funcției	PIN #	PIN#	Numele funcției	Nota
	PUTERE	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

NOTA: Se recomandă cabluri de 24 AWG la 16 AWG

Diagramă bloc

Nucleul de procesare al EdgeBox-RPI-200 este o placă Raspberry CM4. O placă de bază specifică implementează caracteristicile specifice. Consultați figura următoare pentru diagrama bloc.

Instalare

Montare

EdgeBox-RPI-200 este destinat pentru două suporturi de perete, precum și unul cu șină DIN de 35 mm. Consultați figura următoare pentru orientarea de montare recomandată.

Conectori și interfețe

Alimentare electrică

PIN #	Semnal	Descriere
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Pământ (Potențial de referință)

Semnalul PE este opțional. Dacă nu există EMI prezent, conexiunea PE poate rămâne deschisă.

Port serial (RS232 și RS485)

PIN #	Semnal	Descriere
4	RS232_RX	Linie de recepție RS232
6	RS232_TX	Linie de transmisie RS232
8	GND	Pământ (Potențial de referință)

PIN #	Semnal	Descriere
3	RS485_A	Linie de diferență RS485 ridicată
5	RS485_B	Linia de diferență RS485 scăzută
7	RS485 _GND	Masă RS485 (izolat de GND)

PIN #	Semnalul terminalului	PIN Nivel de activ	PIN-ul GPIO de la BCM2711	NOTA
09	DI0-	RIDICAT	GPIO17
11	DI0+
13	DI1-	RIDICAT	GPIO27
15	DI1+
10	DO0_0	RIDICAT	GPIO23
12	DO0_1
14	DO1_0	RIDICAT	GPIO24
16	DO1_1

NOTA:

NOTA: 

1. DC voltage pentru intrare este 24V (+- 10%).
2. DC voltage pentru ieșire ar trebui să fie sub 60V, capacitatea curentă este de 500ma.
3. Canalul 0 și canalul 1 de intrare sunt izolate unul de celălalt
4. Canalul 0 și canalul 1 de ieșire sunt izolate unul de celălalt

HDMI

Conectat direct la placa Raspberry PI CM4 cu matrice TVS.

Ethernet

Interfața Ethernet este aceeași cu Raspberry PI CM4,10, compatibil 100/1000/XNUMX-BaseT, disponibilă prin mufa modulară ecranată. Pentru conectarea la acest port se poate utiliza un cablu torsadat sau un cablu ecranat torsadat.

USB HOST

Există două interfețe USB la panoul de conectori. Cele două porturi au aceeași siguranță electronică.

NOTA: Curentul maxim pentru ambele porturi este limitat la 1000ma.

Consolă (USB tip C)

Designul consolei a folosit un convertor USB-UART, majoritatea sistemelor de operare ale computerului au driverul, dacă nu, link-ul de mai jos poate fi util: Acest port este folosit ca implicit consolă Linux. Vă puteți autentifica în sistemul de operare folosind setările 115200,8n1 (Biți: 8, Paritate: Nici unul, Biți de oprire: 1, Controlul fluxului: Nici unul). Este nevoie și de un program terminal, cum ar fi putty. Numele de utilizator implicit este pi, iar parola este raspberry.

LED

EdgeBox-RPI-200 folosește două LED-uri de culoare verde/roșu ca indicatori exteriori.

LED1: verde ca indicator de alimentare și roșu ca eMMC activ.

LED2: verde ca indicator 4G și roșu ca led programabil de utilizator conectat la GPIO21, activ scăzut, programabil.

EdgeBox-RPI-200 utilizează, de asemenea, două LED-uri de culoare verde pentru depanare.

Conector SMA

Există două găuri pentru conector SMA pentru antene. Tipurile de antene depind foarte mult de modulele montate în soclul Mini-PCIe. ANT1 este utilizat implicit pentru socketul Mini-PCIe și ANT2 este pentru semnalul WI-FI intern de la modulul CM4.

NOTA: Funcțiile antenelor nu sunt fixe, poate ajustate pentru a acoperi alte utilizări.

Slot pentru card NANO SIM (Opțional)

Cardul SIM este necesar doar în modul celular (4G, LTE sau altele bazate pe tehnologie celulară).

NOTA: 

1. Este acceptată doar cardul NANO Sim, fiți atenți la dimensiunea cardului.
2. Cardul SIM NANO este introdus cu partea superioară a cipului.

Mini-PCIe

Zona portocalie este poziția aspră a plăcii suplimentare Mini-PCIe, este necesar doar un șurub m2x5.

Tabelul de mai jos prezintă toate semnalele. Sunt acceptate plăcile Mini-PCIe de dimensiune completă.

Pinout: 

Semnal	PIN#	PIN#	Semnal
	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

NOTA: 

1. Toate semnalele goale sunt NC (nu se conectează).
2. 4G_PWR este sursa de alimentare individuală pentru cardul Mini-PCIe. Poate fi oprit sau pornit de GPIO6 al CM4, semnalul de control este foarte activ.
3. Semnalul 4G_LED este conectat la LED2 intern, consultați secțiunea 2.2.8.
4. Semnalele SPI1 sunt utilizate numai pentru cardul LoraWAN, cum ar fi WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 a echipat o priză M.2 de tip M KEY. Doar cardul SSD NVME de dimensiunea 2242 este acceptat, NU mSATA.

Drivere și interfețe de programare

LED

Este un LED folosit ca indicator de utilizator, consultați 2.2.8. Utilizați LED2 ca exempluample pentru a testa funcția.

• $ sudo -i #activați privilegiile contului root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > export #GPIO21 care este LED-ul utilizator al LED2
• $ cd gpio21
• $ echo out > direcție
• $ echo 0 > valoare # aprinde LED-ul utilizatorului, LOW activ
  OR
• $ echo 1 > valoare # stinge LED-ul utilizatorului

Port serial (RS232 și RS485)

Există două porturi seriale individuale în sistem. /dev/ ttyACM1 ca port RS232 și /dev/ ttyACM0 ca port RS485. Utilizați RS232 ca exempluample.

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

10

Celular prin Mini-PCIe (Opțional)

Utilizați Quectel EC20 ca example și urmați pașii:

1. Introduceți EC20 în soclul Mini-PCIe și cardul micro SIM în slotul aferent, conectați antena.
2. Conectați-vă la sistem prin consolă folosind pi/zmeura.
3. Porniți priza mini-PCIe și eliberați semnalul de resetare.

 

• $ sudo -i #activați privilegiile contului root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6 > export #GPIO6 care este semnalul POW_ON
• $ echo 5 > export #GPIO5 care este semnalul de resetare
• $ cd gpio6
• $ echo out > direcție
• $ echo 1 > valoare # porniți alimentarea Mini PCIe
  ŞI
• $ cd gpio5
• $ echo out > direcție
• $ echo 1 > valoare # eliberează semnalul de resetare al Mini PCIe

NOTA: Apoi LED-ul 4G începe să clipească.

Verificați dispozitivul:

$ lsusb

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

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: noul dispozitiv USB de mare viteză numărul 5 folosind dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: a fost găsit un nou dispozitiv USB, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: Noul șiruri de dispozitive USB: Mfr = 1, Produs = 2, SerialNumber = 0
[ 185.561963] usb 1-1.3: Produs: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Producător: Android
[ 185.651402] usbcore: driver de interfață nou înregistrat cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: noua opțiune de driver de interfață înregistrată
[ 185.665593] usbserial: suport serial USB înregistrat pentru modem GSM (1-port)
[ 185.665973] opțiunea 1-1.3:1.0: convertorul modemului GSM (1-port) a fost detectat
[ 185.666283] usb 1-1.3: convertor de modem GSM (1-port) acum atașat la ttyUSB2 [ 185.666499] opțiunea 1-1.3:1.1: convertorul de modem GSM (1-port) a fost detectat
[ 185.666701] usb 1-1.3: convertor de modem GSM (1-port) acum atașat la ttyUSB3 [ 185.666880] opțiunea 1-1.3:1.2: convertorul de modem GSM (1-port) a fost detectat
[ 185.667048] usb 1-1.3: convertor de modem GSM (1-port) acum atașat la ttyUSB4 [ 185.667220] opțiunea 1-1.3:1.3: convertorul de modem GSM (1-port) a fost detectat
[ 185.667384] usb 1-1.3: convertor de modem GSM (1-port) acum atașat la ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: dispozitiv USB WDM
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: înregistrați „qmi_wwan” la usb-3f980000.usb-1.3, dispozitiv WWAN/QMI,xx:xx:xx:xx:xx:xx
NOTA: xx:xx:xx:xx:xx:xx este adresa MAC

$ ifconfig -a
…… wwan0: flags=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 netmask 255.255.0.0 broadcast 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 thernet)
Pachete RX 0 octeți 0 (0.0 B)
Erori RX 0 a scăzut 0 depășiri 0 cadru 0
Pachete TX 165 octeți 11660 (11.3 KiB)
Erori TX 0 scăzut 0 depășiri 0 purtători 0 coliziuni 0

Cum se utilizează comanda AT

$ miniterm — Porturi disponibile:

• 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”

Introduceți indexul portului sau numele complet:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Câteva comenzi AT utile:

• AT //ar trebui să revină OK
• AT+QINISTAT //return starea de inițializare a cardului (U)SIM, răspunsul ar trebui să fie 7
• AT+QCCID //returnează numărul ICCID (identificatorul cardului de circuit integrat) al cartelei (U)SIM

Cum să apelezi

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

Apoi ledul 4G clipește. În cazul în care succes, întoarcerea astfel

Adăugați calea routerului

• $ route add default gw 10.64.64.64 sau gateway-ul dvs. XX.XX.XX.XX

Apoi faceți un test cu ping:

• $ping google.com

WDT
Diagrama bloc a WDT

Modulul WDT are trei terminale, intrare, ieșire și indicator LED.

NOTA: LED-ul este opțional și nu este disponibil în versiunea hardware anterioară.

Cum funcționează

1. Pornirea sistemului.
2. Întârziere 200 ms.
3. Trimiteți WDO un impuls negativ cu un nivel scăzut de 200 ms pentru a reseta sistemul.
4. Trageți în sus WDO.
5. Întârzie 120 de secunde în timp ce indicatorul clipește (de obicei 1 Hz).
6. Opriți indicatorul.
7. Așteptați 8 impulsuri la WDI pentru a activa modulul WDT și aprindeți LED-ul.
8. Intrați în modul WDT-FEED, cel puțin un impuls ar trebui să fie transmis în WDI în cel puțin la fiecare 2 secunde, dacă nu, modulul WDT ar trebui să emită un impuls negativ pentru a reseta sistemul.
9. Treci la 2.

RTC

Informații despre cip RTC

Noua revizuire: Cipul RTC este PCF8563 de la NXP. Este montat pe magistrala I2C a sistemului, adresa i2c ar trebui să fie 0x51.

Sistemul de operare în sine are driverul în interior, doar avem nevoie de câteva configurații.

Activați RTC

• Pentru a activa RTC trebuie să:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Apoi adăugați următoarea linie în partea de jos a /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Apoi reporniți sistemul
  • $sudo reporniți
• Apoi utilizați următoarea comandă pentru a verifica dacă RTC este activat:
  • $sudo hwclock -rv
• Ieșirea ar trebui să fie:

NOTA: 

1. asigurați-vă că punctul driver i2c-1 este deschis și că punctul este închis implicit.
2. timpul de rezervă estimat al RTC este de 15 zile.

Modificarea produsului NOTĂ:

Revizie veche: Cipul RTC este MCP79410 de la microcip. Este montat pe magistrala I2C a sistemului. Adresa i2c a acestui cip ar trebui să fie 0x6f. Pentru a-l activa, trebuie să:

Deschideți /etc/rc.local ȘI adăugați 2 linii:

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

Apoi resetați sistemul și RTC funcționează

UPS pentru oprire în siguranță (Opțional)

Diagrama modulului UPS este listată mai jos.

Modulul UPS este introdus între DC5V și CM4, un GPIO este folosit pentru a alarma CPU atunci când sursa de alimentare de 5V este oprită. Apoi, procesorul ar trebui să facă ceva urgent într-un script înainte de epuizarea energiei super-condensatorului și să ruleze o „$ shutdown” O altă modalitate de a utiliza această funcție este Inițierea unei închideri atunci când pinul GPIO se schimbă. Pinul GPIO dat este configurat ca o cheie de intrare care generează evenimente KEY_POWER. Acest eveniment este gestionat de systemd-logind prin inițierea unei închideri. Versiunile Systemd mai vechi de 225 au nevoie de o regulă udev care să permită ascultarea dispozitivului de intrare: Folosiți /boot/overlays/README ca referință, apoi modificați /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NOTA: 

1. Pentru funcția UPS, vă rugăm să ne contactați pentru mai multe informații.
2. Semnalul de alarmă este activ LOW.

Specificatii electrice

Consumul de energie

Consumul de energie al EdgeBox-RPI-200 depinde foarte mult de aplicație, de modul de funcționare și de dispozitivele periferice conectate. Valorile date trebuie văzute ca valori aproximative. Următorul tabel prezintă parametrii de consum de energie ai EdgeBox-RPI-200:

Nota: În condițiile sursei de alimentare 24V, fără card suplimentar în prize și fără dispozitive USB.

Mod de operare	Curent (ma)	Putere	Remarcă
Inactiv	81
Test de stres	172		stres -c 4 -t 10m -v &

UPS (Opțional)

Timpul de rezervă al modulului UPS depinde foarte mult de încărcarea sistemului. Unele condiții tipice sunt enumerate mai jos. Modulul de testare al CM4 este de 4GB LPDDR4,32GB eMMC cu modul Wi-Fi.

Mod de operare	Timp (secunde)	Remarcă
Inactiv	55
Încărcare completă de procesor	18	stres -c 4 -t 10m -v &

Desene mecanice

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Documente/Resurse

Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Computer Edge bazat pe Raspberry PI CM4 [pdfManual de utilizare EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, EdgeBox-RPI-200, EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, CM4 Based Edge Computer, Based Edge computer

Referințe

• Manual de utilizare