Компьютер Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Edge на базе Raspberry PI CM4

История изменений 

Пересмотр	Дата	Изменения
1.0	17-08-2022	Созданный
2.1	13-01-2022	Уведомление об изменении продукта

Уведомление об изменении продукта:

В рамках нашего процесса постоянного улучшения мы внесли следующие изменения в аппаратную версию D.
Это изменение повлияет на программное обеспечение.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Изменено описание в Linux:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410-> PCF8563ARZ
  • Адрес нового RTC — 0x51.

Введение

EdgeBox-RPI-200 — это прочный контроллер периферийных вычислений без вентилятора с компьютерным модулем Raspberry Pi 4 (CM4) для суровых промышленных условий. Его можно использовать для подключения полевых сетей к облачным приложениям или приложениям IoT. Он разработан с нуля для решения задач надежных приложений по конкурентоспособным ценам и идеально подходит для малого бизнеса или небольших заказов с масштабными многоуровневыми требованиями.

Функции

• 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
• 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
• Опционально: ИБП с SuperCap для безопасного отключения*
• Встроенный Raspberry Pi CM4 Wi-Fi 2.4 ГГц, 5.0 ГГц оснащен IEEE 802.11 b/g/n/ac**
• Raspberry Pi CM4 со встроенным Bluetooth 5.0, оснащен BLE**

Благодаря этим функциям EdgeBox-RPI-200 предназначен для простой настройки и быстрого развертывания для типичных промышленных приложений, таких как мониторинг состояния, управление объектами, цифровые вывески и удаленное управление коммунальными предприятиями. Кроме того, это удобное для пользователя шлюзовое решение с 4 ядрами ARM Cortex A72 и большинством отраслевых протоколов, позволяющее сэкономить общие затраты на развертывание, включая стоимость кабелей электропитания, и помочь сократить время развертывания продукта. Его сверхлегкая и компактная конструкция идеально подходит для приложений в условиях ограниченного пространства, обеспечивая надежную работу в различных экстремальных условиях, включая применение в транспортных средствах.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения дополнительной информации о функции ИБП свяжитесь с нами. Функции Wi-Fi и BLE доступны в версиях емкостью 2 ГБ и 4 ГБ.

Интерфейсы

1. Разъем Multi-Func Phoenix
2. Ethernet-разъем
3. USB 2.0 х 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. СМА-антенна 1
8. Консоль (USB тип C)
9. Слот для SIM-карты
10. СМА-антенна 2

Разъем Multi-Func Phoenix

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	ДО1_0
	ЦВ1+	15	16	ДО1_1

ПРИМЕЧАНИЕ: Предлагается кабель от 24awg до 16awg

Блок-схема

Процессорным ядром EdgeBox-RPI-200 является плата Raspberry CM4. Конкретная базовая плата реализует определенные функции. Блок-схему смотрите на следующем рисунке.

Установка

Монтаж

EdgeBox-RPI-200 предназначен для двух настенных креплений, а также одного на DIN-рейке шириной 35 мм. На следующем рисунке указана рекомендуемая ориентация установки.

Разъемы и интерфейсы

Источник питания

Штырь#	Сигнал	Описание
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	Земля	Земля (опорный потенциал)

Сигнал PE не является обязательным. Если электромагнитные помехи отсутствуют, соединение PE можно оставить открытым.

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)

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)

Штырь#	Сигнал терминала	PIN-код активен	PIN-код GPIO от 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:

ПРИМЕЧАНИЕ: 

1. Постоянный токtage для входа составляет 24 В (+- 10%).
2. Постоянный токtagВыходное напряжение должно быть ниже 60 В, ток составляет 500 мА.
3. Канал 0 и канал 1 входа изолированы друг от друга.
4. Выходной канал 0 и канал 1 изолированы друг от друга.

HDMI

Напрямую подключен к плате Raspberry PI CM4 с массивом TVS.

Ethernet

Интерфейс Ethernet такой же, как у Raspberry PI CM4,10, поддерживается 100/1000/XNUMX-BaseT, доступный через экранированный модульный разъем. Для подключения к этому порту можно использовать витую пару или экранированную витую пару.

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.

Консоль (USB тип C)

В конструкции консоли использован преобразователь USB-UART, драйвер имеется в большинстве ОС компьютера, если нет, то ссылка ниже может оказаться полезной: Этот порт используется в качестве консоли Linux по умолчанию. 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 putty. Имя пользователя по умолчанию — pi, а пароль — raspberry.

ВЕЛ

EdgeBox-RPI-200 использует два двухцветных зелено-красных светодиода в качестве внешних индикаторов.

Светодиод1: зеленый как индикатор питания и красный как активный eMMC.

Светодиод2: зеленый как индикатор 4G и красный как программируемый пользователем светодиод, подключенный к GPIO21, низкий уровень активности, программируемый.

EdgeBox-RPI-200 также использует два зеленых светодиода для отладки.

Разъем SMA

Имеются два отверстия для разъемов SMA для антенн. Типы антенн во многом зависят от того, какие модули установлены в разъем Mini-PCIe. По умолчанию ANT1 используется для разъема Mini-PCIe, а ANT2 — для внутреннего сигнала WI-FI от модуля CM4.

ПРИМЕЧАНИЕ: Функции антенн не фиксированы, их можно настроить для другого использования.

Слот для SIM-карты NANO (опционально)

Сим-карта необходима только в режиме сотовой связи (4G, LTE или другие на основе сотовой технологии).

ПРИМЕЧАНИЕ: 

1. Принимаются только карты NANO Sim, обратите внимание на размер карты.
2. Сим-карта NANO вставляется стороной с чипом вверх.

Мини-PCIe

Оранжевая область — это примерное положение дополнительной карты Mini-PCIe, нужен только один винт m2x5.

В таблице ниже показаны все сигналы. Поддерживаются полноразмерные карты Mini-PCIe.

Распиновка: 

Сигнал	ШТЫРЬ#	ШТЫРЬ#	Сигнал
	1	2	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
	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

ПРИМЕЧАНИЕ: 

1. Все пустые сигналы являются НЗ (не подключены).
2. 4G_PWR — это отдельный источник питания для карты Mini-PCIe. Его можно выключить или включить с помощью GPIO6 CM4, сигнал управления имеет высокий уровень активности.
3. Сигнал 4G_LED подключается к светодиоду LED2 внутри, см. раздел 2.2.8.
4. Сигналы SPI1 используются только для карт LoraWAN, таких как WM1302.

М.2

EdgeBox-RPI-200 оснащен разъемом M.2 типа M KEY. Поддерживается ТОЛЬКО SSD-карта NVME размера 2242, НЕ mSATA.

Драйверы и программные интерфейсы

ВЕЛ

Это светодиод, используемый в качестве индикатора пользователя, см. 2.2.8. Используйте LED2 в качестве бывшегоample для проверки функции.

• $ sudo -i # включить привилегии учетной записи root
• $ cd /sys/класс/gpio
• $ echo 21 > экспортировать #GPIO21, который является пользовательским светодиодом LED2.
• $ компакт-диск gpio21
• $ эхо > направление
• $ echo 0 > value # включить пользовательский светодиод, LOW активен
  OR
• $ echo 1 > value # отключить пользовательский светодиод

Последовательный порт (RS232 и RS485)

В системе имеется два отдельных последовательных порта. /dev/ttyACM1 — порт RS232, а /dev/ttyACM0 — порт RS485. Используйте RS232 в качестве бывшегоampле.

$ питон
>>> импорт серийного номера
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
истинный
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Сотовая связь через Mini-PCIe (опционально)

Используйте Quectel EC20 в качествеample и следуйте инструкциям:

1. Вставьте EC20 в разъем Mini-PCIe и карту micro-SIM 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
  И
• $ компакт-диск gpio5
• $ эхо > направление
• $ echo 1 > value # выпустить сигнал сброса Mini PCIe

ПРИМЕЧАНИЕ: Затем светодиод 4G начинает мигать.

Проверьте устройство:

$ lsusb

Шина 001 Устройство 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. Модем EC25 LTE

$ dmesg

[185.421911] USB 1-1.3: новое высокоскоростное USB-устройство номер 5 с использованием dwc_otg
[185.561937] USB 1-1.3: обнаружено новое USB-устройство, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: Новые строки устройства 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 последовательного порта USB зарегистрирована для модема GSM (1 порт).
[ 185.665973] опция 1-1.3:1.0: обнаружен преобразователь GSM-модема (1-портовый).
[ 185.666283] usb 1-1.3: преобразователь GSM-модема (1-портовый) теперь подключен к ttyUSB2 [ 185.666499] option 1-1.3:1.1: обнаружен преобразователь GSM-модема (1-портовый)
[ 185.666701] usb 1-1.3: преобразователь GSM-модема (1-портовый) теперь подключен к ttyUSB3 [ 185.666880] option 1-1.3:1.2: обнаружен преобразователь GSM-модема (1-портовый)
[ 185.667048] usb 1-1.3: преобразователь GSM-модема (1-портовый) теперь подключен к ttyUSB4 [ 185.667220] option 1-1.3:1.3: обнаружен преобразователь GSM-модема (1-портовый)
[ 185.667384] usb 1-1.3: конвертер GSM-модема (1 порт) теперь подключен к ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: USB WDM-устройство
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: зарегистрируйте 'qmi_wwan' на usb-3f980000.usb-1.3, устройстве WWAN/QMI, xx:xx:xx:xx:xx:xx
ПРИМЕЧАНИЕ: xx:xx:xx:xx:xx: xx — MAC-адрес

$ ifconfig -a
…… wwan0: flags=4163 мту 1500
inet 169.254.69.13 маска сети 255.255.0.0 широковещательная передача 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64scopeid 0x20 эфир 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 передачи 0 сброс 0 перерасход 0 несущие 0 коллизии 0

Как использовать AT-команду

$ miniterm — Доступные порты:

• 1: /dev/ttyACM0 'USB Dual_Serial'
• 2: /dev/ttyACM1 'USB Dual_Serial'
• 3: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
• 4: /dev/ttyUSB0 «Андроид»
• 5: /dev/ttyUSB1 «Андроид»
• 6: /dev/ttyUSB2 «Андроид»
• 7: /dev/ttyUSB3 «Андроид»

Введите индекс порта или полное имя:

$ минитерм /dev/ttyUSB5 115200

Некоторые полезные AT-команды:

• AT //должен вернуть ОК
• AT+QINISTAT //возвращаем статус инициализации (U)SIM-карты, ответ должен быть 7
• AT+QCCID //возвращает номер ICCID (идентификатор интегральной карты) (U)SIM-карты.

Как набрать

• $су корень
• $ cd /usr/app/linux-ppp-скрипты
• $./quectel-pppd.sh

Затем мигает светодиод 4G. В случае успеха возврат такой

Добавьте путь к маршрутизатору

• $route добавьте gw по умолчанию 10.64.64.64 или ваш шлюз XX.XX.XX.XX

Затем проведите тест с помощью ping:

• $ пинг google.com

ВДТ
Блок-схема WDT

Модуль WDT имеет три клеммы: вход, выход и светодиодный индикатор.

ПРИМЕЧАНИЕ: Светодиод является дополнительным и недоступен в более ранних версиях оборудования.

Как это работает

1. Система ПИТАНИЕ ВКЛ.
2. Задержка 200 мс.
3. Отправьте WDO отрицательный импульс низкого уровня длительностью 200 мс для перезагрузки системы.
4. Поднимите WDO.
5. Задержка 120 секунд, пока индикатор мигает (типичная частота 1 Гц).
6. Выключите индикатор.
7. Подождите 8 импульсов на WDI для активации модуля WDT и зажгите светодиод.
8. Войдите в режим WDT-FEED: хотя бы один импульс должен подаваться в WDI как минимум каждые 2 секунды, в противном случае модуль WDT должен выдавать отрицательный импульс для сброса системы.
9. Перейти к 2.

РТК

Информация о чипе RTC

Новая версия: чип RTC — PCF8563 от NXP. Он монтируется на системной шине I2C, адрес i2c должен быть 0x51.

Сама ОС имеет драйвер внутри, только нам нужны некоторые настройки.

Включить часы реального времени

• Чтобы включить RTC, вам необходимо:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Затем добавьте следующую строку внизу файла /boot/config.txt.
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Затем перезагрузите систему
  • $sudo перезагрузка
• Затем используйте следующую команду, чтобы проверить, включен ли RTC:
  • $sudo hwclock -rv
• Вывод должен быть:

ПРИМЕЧАНИЕ: 

1. убедитесь, что точка драйвера i2c-1 открыта, а точка по умолчанию закрыта.
2. Расчетное время резервного копирования RTC составляет 15 дней.

Изменение продукта ПРИМЕЧАНИЕ:

СТАРАЯ РЕДАКЦИЯ: Чип RTC — MCP79410 от микрочипа. Он монтируется на системной шине I2C. Адрес i2c этого чипа должен быть 0x6f. Чтобы включить его, вам необходимо:

Откройте /etc/rc.local И добавьте 2 строки:

echo «mcp7941x 0x6f» > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s

Затем перезагрузите систему, и RTC заработает.

ИБП для безопасного отключения (опция)

Схема модуля ИБП приведена ниже.

Модуль ИБП вставляется между DC5V и CM4, GPIO используется для сигнализации процессора при отключении питания 5 В. Затем ЦП должен сделать что-то срочное в сценарии до истощения энергии суперконденсатора и запустить «$ выключение». Другой способ использования этой функции — инициировать выключение при изменении контакта GPIO. Данный вывод GPIO настроен как входной ключ, генерирующий события KEY_POWER. Это событие обрабатывается systemd-logind путем инициирования завершения работы. Для версий Systemd старше 225 требуется правило udev, разрешающее прослушивание устройства ввода: используйте /boot/overlays/README в качестве ссылки, затем измените /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

ПРИМЕЧАНИЕ: 

1. Для получения дополнительной информации о функции ИБП свяжитесь с нами.
2. Аварийный сигнал активен НИЗКИЙ.

Электрические характеристики

Потребляемая мощность

Потребляемая мощность EdgeBox-RPI-200 сильно зависит от приложения, режима работы и подключенных периферийных устройств. Приведенные значения следует рассматривать как приблизительные. В следующей таблице показаны параметры энергопотребления EdgeBox-RPI-200:

Примечание: При условии питания 24В, отсутствии дополнительных карт в розетках и отсутствии USB-устройств.

Режим работы	Текущий (мА)	Власть	Замечание
Праздный	81
Стресс-тест	172		напряжение -c 4 -t 10m -v &

UPS (опционально)

Время резервного питания модуля ИБП во многом зависит от загрузки системы. Некоторые типичные условия перечислены ниже. Тестовый модуль CM4 — это eMMC объемом 4 ГБ LPDDR4,32 ГБ с модулем Wi-Fi.

Режим работы	Время (секунда)	Замечание
Праздный	55
Полная загрузка процессора	18	напряжение -c 4 -t 10m -v &

Механические чертежи

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Документы/Ресурсы

Компьютер Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Edge на базе Raspberry PI CM4 [pdf] Руководство пользователя EdgeBox-RPI-200 EC25 Компьютер Edge на базе Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI-200, EC25 Компьютер Edge на базе Raspberry PI CM4, Компьютер Edge на базе Raspberry PI CM4, Компьютер Edge на базе CM4, Компьютер Edge на базе Raspberry PI CMXNUMX

Ссылки

• Руководство пользователя