EdgeBox-RPI4 Пограничный компьютер на базе Raspberry PI CM4
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
История изменений
01 Создано
|
Пересмотр |
Дата |
Изменения |
|
1.0 |
01-05-2021 |
Созданный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
1. Введение
EdgeBox-RPI4 — это прочный контроллер граничных вычислений без ребер с компьютерным модулем Raspberry Pi 4 (CM4) для суровых производственных условий. Его можно использовать для подключения полевых сетей к облачным или IoT-приложениям. Он разработан с нуля для решения задач в тяжелых условиях по конкурентоспособным ценам, идеально подходит для малого бизнеса или небольшого заказа с масштабными многоуровневыми требованиями.
1.1 Особенности
- Современное алюминиевое шасси для суровых условий
- Встроенный пассивный радиатор
- Встроенный разъем mini PCIe для RF-модуля, например 4G, WI-FI, Lora или Zigbee.
- Антенные отверстия SMA x2
- Встроенный ИБП с суперконденсатором для безопасного отключения
- Чип шифрования ATECC608A
- Аппаратный сторожевой таймер
- RTC с суперконденсатором
- Изолированный терминал «лучи-реле»
- Поддержка DIN-рейки 35 мм
- Широкий блок питания от 9 до 36 В постоянного тока
Благодаря этим функциям EdgeBox-RPI4 разработан для простой настройки и быстрого развертывания для типичных промышленных приложений, таких как мониторинг состояния, управление объектами, цифровые вывески и удаленное управление коммунальными службами. Кроме того, это удобное в использовании шлюзовое решение с 4 ядрами ARM Cortex A72 и большинством отраслевых протоколов позволяет сократить общие затраты на развертывание, включая расходы на кабели электропитания, и помочь сократить время развертывания продукта. Его сверхлегкая и компактная конструкция идеально подходит для приложений в условиях ограниченного пространства, гарантируя, что он может надежно работать в различных экстремальных условиях, в том числе в транспортных средствах.
1.2 Интерфейсы
|
Примечание |
Название функции |
ШТЫРЬ # |
ШТЫРЬ # |
Название функции |
Примечание |
|
|
ВЛАСТЬ |
1 |
2 |
Земля |
|
|
|
RS485_А |
3 |
4 |
RS232_RX |
|
|
|
RS485_Б |
5 |
6 |
RS232_TX |
|
|
|
RS485_ЗЕМЛЯ |
7 |
8 |
RS232_ЗЕМЛЯ |
|
|
|
DI0- |
9 |
10 |
ДО0_0 |
|
|
|
ЦВ0+ |
11 |
12 |
ДО0_1 |
|
|
|
DI1- |
13 |
14 |
ДО0_0 |
|
|
|
ЦВ1+ |
15 |
16 |
ДО0_1 |
|
ПРИМЕЧАНИЕ: Предлагается кабель от 24awg до 16awg
2 разъемов Ethernet
3 порта USB 2.0 x 2
4 HDMI
5 светодиодов2
6 светодиодов1
7 Антенна SMA 1
8 Консоль (USB тип C)
9 слот для SIM-карты
10 Антенна SMA 2
1.3 Блок-схема
Ядром обработки EdgeBox-RPI4 является плата Raspberry CM4. Специальная базовая плата OpenEmbed реализует определенные функции. См. блок-схему на следующем рисунке.
2. Установка
2.1 Монтаж
EdgeBox-RPI4 предназначен для двух настенных креплений, а также для одного крепления на DIN-рейку 35 мм. См. следующий рисунок для рекомендуемой ориентации установки.
www.OpenEmbed.com8
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
2.2 Разъемы и интерфейсы
2.2.1 Электропитание
|
Штырь# |
Сигнал |
Описание |
|
1 |
POWER_IN |
DC 9-36V |
|
2 |
Земля |
Земля (опорный потенциал) |
GND Земля (опорный потенциал)
The Сигнал PE является необязательным. Если электромагнитные помехи отсутствуют, соединение PE можно оставить открытым.
2.2.2 Последовательный порт (RS232 и RS485)
|
Штырь# |
Сигнал |
Описание |
|
4 |
RS232_RX |
Линия приема RS232 |
|
6 |
RS232_TX |
Линия передачи RS232 |
|
8 |
Земля |
Земля (опорный потенциал) |
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
Сигнал RS485_GND изолирован сигналом «GND». Если используется экранированная витая пара, RS485_GND подключается к экрану.
ПРИМЕЧАНИЕ: Внутри установлен согласующий резистор 120 Ом для RS485.
|
Штырь# |
Сигнал |
Описание |
|
3 |
RS485_А |
Разностная линия RS485 высокая |
|
5 |
RS485_Б |
Низкий уровень дифференциальной линии RS485 |
|
7 |
RS485 _ЗЕМЛЯ |
Заземление RS485 (изолировано от GND) |
Сигнал RS485_GND изолирован сигналом «GND». Если используется экранированная витая пара, RS485_GND подключается к экрану.
ПРИМЕЧАНИЕ: Внутри установлен согласующий резистор 120 Ом для RS485.
2.2.3 DI&DO
|
Штырь# |
сигнал терминала |
активный |
BCM2711 |
ПРИМЕЧАНИЕ |
|
09 |
DI0- |
ВЫСОКИЙ |
GPIO17 |
|
|
11 |
ЦВ0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
ВЫСОКИЙ |
GPIO27 |
|
|
15 |
ЦВ1+ |
|||
|
10 |
ДО0_0 |
ВЫСОКИЙ |
GPIO23 |
|
|
12 |
ДО0_1 |
|||
|
14 |
ДО1_0 |
ВЫСОКИЙ |
GPIO24 |
|
|
16 |
ДО1_1 |
ПРИМЕЧАНИЕ:
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
ПРИМЕЧАНИЕ:
1. DC томtagе для входа 24 В (+- 10%).
2. DC томtage для выхода должно быть менее 60 В, текущая мощность составляет 500 мА.
3. Канал 0 и канал 1 ввода изолированы друг от друга
4. Канал 0 и канал 1 выхода изолированы друг от друга
2.2.4 HDMI
Напрямую подключен к плате Raspberry PI CM4 с массивом TVS.
2.2.5 Ethernet
Интерфейс Ethernet такой же, как у Raspberry PI CM4,10, поддерживается 100/1000/XNUMX-BaseT, доступен через экранированный модульный домкрат. Кабель витая пара или экранированный тДля подключения к этому порту можно использовать витую пару.
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
2.2.6 USB HOST
На панели разъемов есть два USB-интерфейса. Два порта имеют один и тот же электронный предохранитель.
ПРИМЕЧАНИЕ: Максимальный ток для обоих портов ограничен 1000 мА.
2.2.7 Консоль (USB тип C)
В конструкции консоли используется преобразователь USB-UART, большинство ОС компьютера имеют драйвер, если нет, то ссылка ниже может быть полезной: https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 Этот порт используется по умолчанию для консоли Linux. Вы можете войти в ОС, используя настройки 115200,8n1 (биты: 8,Четность: нет, стоповые биты: 1, управление потоком: нет). Также необходима терминальная программа, такая как шпатлевка. Имя пользователя по умолчанию — pi, а пароль — raspberry.
2.2.8 светодиодов
В EdgeBox-RPI4 в качестве внешних индикаторов используются два зелено-красных двухцветных светодиода.
Светодиод1: зеленый как индикатор питания и красный как активный eMMC.
Светодиод2: зеленый как 4G индикатор и красный, как программируемый пользователем светодиод, подключенный к GPIO21, низкоактивный, программируемый.
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
EdgeBox-RPI4 также использует два светодиода зеленого цвета для отладки.
2.2.9 Разъем SMA
Есть два отверстия SMA Connector для антенн. Типы антенн сильно зависят от того, какие модули установлены в гнездо Mini-PCIe. ANT1 по умолчанию используется для разъема Mini-PCIe, а ANT2 — для Interna.l Сигнал WI-FI от модуля CM4. 1. Функции антенн не фиксированы, их можно настроить для другого использования.2.2.10 Слот для нано-SIM-карты
Сим-карта необходима только в режиме сотовой связи (4G, LTE или других на основе сотовой технологии).
ПРИМЕЧАНИЯ:
1. Функции антенн не фиксированы, возможно, они адаптированы для другого использования.
2.2.10 Слот для нано-SIM-карты
Сим-карта необходима только в режиме сотовой связи (4G, LTE или других на основе сотовой технологии).
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
ПРИМЕЧАНИЯ:
- OПринимается только карта NANO Sim, обратите внимание на размер карты.
- Сим-карта NANO вставляется стороной с чипом вверх.
2.2.11 Мини-PCIe ![]()
Оранжевая область — это приблизительное расположение дополнительной карты Mini-PCIe, только одна. Нужен винт м2х5.
В таблице ниже показаны все сигналы. Поддерживаются полноразмерные карты Mini-PCIe.
|
Сигнал |
ШТЫРЬ# |
ШТЫРЬ# |
ПИН-код Сигнал |
|
|
1 |
5 |
4G_PWR |
|
|
3 |
4 |
Земля |
|
|
5 |
6 |
USIM_PWR |
|
|
7 |
8 |
USIM_PWR |
|
Земля |
9 |
10 |
USIM_DATA |
|
|
11 |
12 |
USIM_CLK |
|
|
13 |
14 |
USIM_RESET# |
|
Земля |
15 |
16 |
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
18 ЗЕМЛЯ 20 21 22 ПЕРСТ# 24 4G_PWR 26 Земля 27 28 29 30 UART_PCIE_TX 32 UART_PCIE_RX 34 Земля 35 36 USB_DM
|
17 |
18 |
Земля |
|
|
|
19 |
20 |
|
|
Земля |
21 |
22 |
ПЕРСТ# |
|
|
23 |
24 |
4G_PWR |
|
|
25 |
26 |
Земля |
|
Земля |
27 |
28 |
|
|
Земля |
29 |
30 |
UART_PCIE_TX |
|
|
31 |
32 |
UART_PCIE_RX |
|
|
33 |
34 |
Земля |
|
Земля |
35 |
36 |
USB_DM |
|
Земля |
37 |
38 |
USB_DP |
|
4G_PWR |
39 |
40 |
Земля |
|
4G_PWR |
41 |
42 |
4G_LED |
|
Земля |
43 |
44 |
USIM_DET |
|
SPI1_SCK |
45 |
46 |
|
|
SPI1_MISO |
47 |
48 |
|
|
SPI1_MOSI |
49 |
50 |
Земля |
|
SPI1_SS |
51 |
52 |
4G_PWR |
NОТЭ 3: Сигнал 4G_LED подключен к входу LED2.рнкlly, обратитесь к разделу oф 2.2.8.
NОТЭ 4: Сигналы SPI1 используются только для Lora WAN машинаг, например SX1301, SX1302 сюдамтон тнанятьд компаНью-Йорк.
2.2.12 м.2
EdgeBox-РПI4 оснащен разъемом M.2 типа M KEY. ТОЛЬКО 2242 размер карты NVME SSD поддержка, НЕ msata.
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
3. Драйверы и программные интерфейсы
3.1 светодиодов ![]()
Этот светодиод используется в качестве пользовательского индикатора, см. 2.2.8.
Используйте LED2 как бывшийample для проверки функции.
$ sudo -i # включить привилегии учетной записи root
$ cd /sys/класс/gpio
$ echo 21 > export #GPIO21, который является пользовательским светодиодом LED2 $ cd gpio21
$ эхо > направление
$ echo 0 > value # включить пользовательский светодиод, LOW активен $ echo 1 > value # отключить пользовательский светодиод
3.2 Последовательный порт (RS232 и RS485)
В системе есть два отдельных последовательных порта. /dev/ttyUSB1 как порт RS232 и/dev/ttyUSB0 как порт RS485. Используйте RS232 как exampле. $ питон
>>> импорт серийного номера
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 Сотовая связь через Mini-PCIe
Используйте Quectel EC20 в качествеample и следуйте инструкциям:
1. Вставьте EC20 в гнездо Mini-PCIe и микро-сим-карту в соответствующий слот, подключите антенну.
2. Войдите в систему через консоль, используя pi/raspberry.
3. Включите питание разъема Mini-PCIe и отпустите сигнал сброса. $ sudo -i # включить привилегии учетной записи root
$ cd /sys/класс/gpio
$ echo 6 > экспортировать #GPIO6, который является сигналом POW_ON
$ echo 5 > экспортировать #GPIO5, который является сигналом сброса
$ компакт-диск gpio6
$ эхо > направление
$ echo 1 > value # включить питание Mini PCIe истинный
$ компакт-диск gpio5
$ эхо > направление
$ echo 1 > value # выпустить сигнал сброса Mini PCIe
ПРИМЕЧАНИЕ: Затем светодиод 4G начинает мигать.
4. Проверьте устройство:
$ lsusb
$ Шина 001 Устройство 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. Модем EC25 LTE
…… $ dmesg
И
$
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
[ 185.421911] usb 1-1.3: новое высокоскоростное USB-устройство номер 5 с использованием dwco tg
[ 185.561937] usb 1-1.3: найдено новое USB-устройство, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18[ 185.561953] usb 1-1.3: Новые строки устройств USB: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0[ 185.561963] usb 1-1.3: Продукт: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Производитель: Android
[ 185.651402] usbcore: зарегистрирован новый драйвер интерфейса cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: зарегистрирована новая опция драйвера интерфейса [ 185.665593] usbserial: поддержка USB Serial зарегистрирована для модема GSM (1 порт) [ 185.665973] опция 1-1.3:1.0: Обнаружен преобразователь модема GSM (1-портовый) [ 185.666283] usb 1-1.3: преобразователь модема GSM (1-портовый) теперь подключен к ttyUSB2
[ 185.666499] опция 1-1.3:1.1: Обнаружен преобразователь модема GSM (1-портовый) [ 185.666701] usb 1-1.3: преобразователь модема GSM (1-портовый) теперь подключен к ttyUSB3
[ 185.666880] опция 1-1.3:1.2: Обнаружен преобразователь модема GSM (1-портовый) [ 185.667048] usb 1-1.3: преобразователь модема GSM (1-портовый) теперь подключен к ttyUSB4
[ 185.667220] опция 1-1.3:1.3: Обнаружен преобразователь модема GSM (1-портовый) [ 185.667384] usb 1-1.3: Преобразователь модема GSM (1-портовый) теперь подключен к ttyUSB5
[ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: устройство USB WDM [ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: зарегистрируйте 'qmi_wwan' в usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx — MAC-адрес.
$ ifconfig -a
……wwan0: флаги=4163 мту 1500 inet 169.254.69.13 сетевая маска 255.255.0.0 широковещательная рассылка 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20эфир 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
Пакеты RX 0 байт 0 (0.0 Б)
Ошибки приема 0 пропущено 0 переполнение 0 кадр 0
Пакеты TX 165 байт 11660 (11.3 КиБ)
Ошибки TX 0 отброшено 0 переполнение 0 несущей 0 коллизий 0 5. Как использовать AT-команду
$ miniterm — Доступные порты:
— 1: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
— 2: /dev/ttyUSB0 'CP2105 Dual USB to UART Bridge Controller' — 3: /dev/ttyUSB1 'CP2105 Dual USB to UART Bridge Controller' — 4: /dev/ttyUSB2 'Android'
— 5: /dev/ttyUSB3 «Андроид»
— 6: /dev/ttyUSB4 «Андроид»
устройство,хх:хх:хх:хх:хх:хх
— 7: /dev/ttyUSB5 «Андроид»
— Введите индекс порта или полное имя:
$ минитерм /dev/ttyUSB5 115200
Некоторая полезная AT-команда:
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
- AT //должен вернуть ОК
- АТ+КИНИСТАТ // вернуть статус инициализации (U)SIM-карты, ответ должен быть 7
- AT+QCCID // возвращает номер ICCID (идентификатор интегральной печатной платы) (U)SIM-карты
6. Как набрать ![]()
$су корень
$ cd /usr/app/linux-ppp-скрипты
Затем мигает светодиод 4G.
В случае успеха возврат выглядит следующим образом:
7. Добавьте путь к маршрутизатору
$ route add default gw 10.64.64.64 или ваш шлюз XX.XX.XX.XX Затем проведите тест
$ пинг google.com
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
3.4 ВДТ
3.4.1 Блок-схема WDT
Модуль WDT имеет три клеммы, вpuт, выход и светодиодный индикатор.
WDI (GPIO25) WDO (Системный RST#)
Примечание: светодиод не является обязательным и недоступен заранеер аппаратная версия.
3.4.2 Как оно работает
1. Систem ПИТАНИЕ ВКЛЮЧЕНО.
2. Делаy 200 мс.
3. послать WDO отрицательныйtимпульсный с 200 мс низкий уровень для сброса система.
4. Тянуть ВДО.
5. Делаy 120 секунд, пока мигает индикаторhing (типичный 1 Гц).
3 В 3
6. Поверните выключен индикатор.
7. Подождите. на 8 импульсов при WDI к активному модулю WDT и зажгите светодиод.
8. Войдите в WDT-FEED режим , по крайней мере один pulse должен передаваться в WDI как минимум каждые 2 секунды, в противном случае модуль WDT должен выдать отрицательный импульс для сброса системы.
9. Перейти к 2.
СВЕТОДИОДНЫЙ ЗЕЛЕНЫЙ ВДТ
3.5 РТК
TЧип RTC - MCP79410 от микросхемы. Он установлен на сишина I2C. Р16 22Р Р0402
Р17 22Р Р0402
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL
www.OpenEmbed.com21
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
Сама ОС имеет драйвер внутри, только нам нужны некоторые настройки. Откройте /etc/rc.local И добавьте 2 строки:
echo "mcp7941x 0x6f" > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device час-с
Затем перезагрузите систему, и RTC заработает.
1.убедитесь, что точка драйвера i2c-1 открыта, а точка по умолчанию закрыта. 2. Расчетное время резервного копирования RTC составляет 15 дней.
3.10 ИБП для безопасного отключения Схема модуля ИБП приведена ниже.
3.5.2
Примечание：
Модуль ИБП вставляется между DC5V и CM4, а GPIO используется для сигнализации ЦП, когда источник питания 5 В не работает. Затем ЦП должен сделать что-то срочное в сценарии до исчерпания энергии суперконденсатор и запустите «$shutdown» Другой способ использования этой функции — инициировать отключение при изменении контакта GPIO. Данный контакт GPIO настроен как входной ключ, который генерирует события KEY_POWER. Это событие обрабатывается системой logind запуск отключения. Версии System d старше 225 нуждаются в правиле udev, позволяющем прослушивать ввод
www.OpenEmbed.com22
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
Использовать /boot/overlays/README в качестве ссылки, затем измените /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1
ПРИМЕЧАНИЕ:Аварийный сигнал активен НИЗКИЙ.
устройство:
Руководство пользователя EdgeBox-RPI4
4. Электрические характеристики
4.1 Потребляемая мощность
The Энергопотребление EdgeBox-RPI4 сильно зависит от приложения, режима работы и подключенных периферийных устройств. Приведенные значения следует рассматривать как приблизительные значения. В следующей таблице приведены параметры энергопотребления EdgeBox-RPI4: Примечание: При условии питания 24В, отсутствии дополнительных карт в розетках и отсутствии USB-устройств. Режим работы 81Стресс-тест 172 stress -c 4 -t 10m -v &
| Режим работы | Текущий (мА) | Власть | Замечание |
| Праздный | 81 | ||
| Стресс-тест | 172 |
напряжение -c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
The время резервного питания модуля ИБП очень зависит от системной нагрузки системы. Перечислены некоторые типичные условия ниже. Тестовый модуль CM4 — это 4 ГБ LPDDR4,32, XNUMX ГБ eMMC с модулем Wi-Fi. Режим работы 55Полная загрузка ЦП 18 stress -c 4 -t 10m -v &5. Механические чертежи
| Режим работы | Текущий (мА) | Власть | Замечание |
| Праздный | 55 | ||
| Полная загрузка процессора | 18 |
напряжение -c 4 -t 10m -v &
|
|
5. Механические чертежи
Будет определено
Документы/Ресурсы
 |
Пограничный компьютер OpenEmbed EdgeBox-RPI4 на базе Raspberry PI CM4 [pdf] Руководство пользователя EdgeBox-RPI4, Пограничный компьютер на базе Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI4 Пограничный компьютер на базе Raspberry PI CM4, Пограничный компьютер на базе CM4, Пограничный компьютер на базе CMXNUMX, Компьютер |
