Počítač Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge

História revízií 

Revízia	Dátum	Zmeny
1.0	17-08-2022	Vytvorené
2.1	13-01-2022	Upozornenie na zmenu produktu

Upozornenie na zmenu produktu:

V rámci nášho procesu neustáleho zlepšovania sme vykonali nižšie uvedené zmeny vo verzii hardvéru D.
Táto zmena má vplyv na softvér.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Popis v Linuxe bol zmenený:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Adresa nového RTC je 0x51.

Úvod

EdgeBox-RPI-200 je odolný Edge Computing Controller bez ventilátora s počítačovým modulom Raspberry Pi 4 (CM4) pre drsné priemyselné prostredie. Dá sa použiť na prepojenie terénnych sietí s cloudovými alebo IoT aplikáciami. Je navrhnutý od základov tak, aby zodpovedal výzvam odolných aplikácií za konkurencieschopné ceny, ideálne pre malé podniky alebo malé objednávky s požiadavkami na viacúrovňový rozsah.

Vlastnosti

• Najmodernejšie hliníkové šasi pre drsné prostredie
• Integrovaný pasívny chladič
• Vstavaná mini PCIe zásuvka pre RF modul, ako je 4G, WI-FI, Lora alebo Zigbee
• SMA anténne otvory x2
• Šifrovací čip ATECC608A
• Hardvérový strážny pes
• RTC so super kondenzátorom
• Izolovaný DI&DO terminál
• Podpora 35 mm DIN lišty
• Široké napájanie od 9 do 36V DC
• Voliteľné: UPS so SuperCap pre bezpečné vypnutie*
• Raspberry Pi CM4 zabudovaná WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz vybavená IEEE 802.11 b/g/n/ac**
• Raspberry Pi CM4 na doske Bluetooth 5.0, vybavené BLE**

Vďaka týmto vlastnostiam je EdgeBox-RPI-200 navrhnutý pre jednoduché nastavenie a rýchle nasadenie pre typické priemyselné aplikácie, ako je monitorovanie stavu, správa zariadení, digital signage a diaľkové ovládanie verejných služieb. Okrem toho je to užívateľsky prívetivé riešenie brány so 4 jadrami ARM Cortex A72 a väčšina priemyselných protokolov môže ušetriť na celkových nákladoch na nasadenie vrátane nákladov na elektrickú kabeláž a pomôže skrátiť čas nasadenia produktu. Jeho ultraľahký a kompaktný dizajn je odpoveďou na aplikácie v prostredí s obmedzeným priestorom a zabezpečuje, že môže spoľahlivo fungovať v rôznych extrémnych prostrediach vrátane aplikácií vo vozidle.

POZNÁMKA: Pre funkciu UPS nás prosím kontaktujte pre viac informácií. Funkcie WiFi a BLE nájdete v 2GB a 4GB verzii.

Rozhrania

1. Multifunkčný fénixový konektor
2. Ethernetový konektor
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. SMA anténa 1
8. Konzola (USB typ C)
9. Slot na SIM kartu
10. SMA anténa 2

Multifunkčný fénixový konektor

Poznámka	Názov funkcie	PIN #	PIN #	Názov funkcie	Poznámka
	POWER	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

POZNÁMKA: Odporúča sa kábel 24awg až 16awg

Bloková schéma

Spracovateľským jadrom EdgeBox-RPI-200 je doska Raspberry CM4. Špecifická základná doska implementuje špecifické funkcie. Blokovú schému nájdete na nasledujúcom obrázku.

Inštalácia

Montáž

EdgeBox-RPI-200 je určený pre dva držiaky na stenu, ako aj jeden s 35 mm DIN lištou. Odporúčanú montážnu orientáciu nájdete na nasledujúcom obrázku.

Konektory a rozhrania

Napájanie

Pin #	Signál	Popis
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Zem (referenčný potenciál)

Signál PE je voliteľný. Ak nie je prítomné žiadne EMI, pripojenie PE môže zostať otvorené.

Sériový port (RS232 a RS485)

Pin #	Signál	Popis
4	RS232_RX	Prijímacia linka RS232
6	RS232_TX	Prenosová linka RS232
8	GND	Zem (referenčný potenciál)

Pin #	Signál	Popis
3	RS485_A	Vysoká rozdielová linka RS485
5	RS485_B	Nízka rozdielová linka RS485
7	RS485 _GND	Uzemnenie RS485 (izolované od GND)

Pin #	Signál terminálu	PIN Úroveň aktívneho	PIN GPIO z BCM2711	POZNÁMKA
09	DI0-	VYSOKÝ	GPIO17
11	DI0+
13	DI1-	VYSOKÝ	GPIO27
15	DI1+
10	DO0_0	VYSOKÝ	GPIO23
12	DO0_1
14	DO1_0	VYSOKÝ	GPIO24
16	DO1_1

POZNÁMKA:

POZNÁMKA: 

1. DC objtage pre vstup je 24V (+- 10%).
2. DC objtage pre výstup by malo byť pod 60V, prúdová kapacita je 500mA.
3. Vstupný kanál 0 a kanál 1 sú navzájom izolované
4. Kanál 0 a kanál 1 výstupu sú navzájom izolované

HDMI

Priamo pripojené k doske Raspberry PI CM4 s TVS poľom.

Ethernet

Ethernetové rozhranie je rovnaké ako Raspberry PI CM4,10, podporované 100/1000/XNUMX-BaseT, dostupné cez tienený modulárny konektor. Na pripojenie k tomuto portu je možné použiť krútený párový kábel alebo tienený krútený párový kábel.

USB HOST

Na paneli s konektormi sú dve rozhrania USB. Oba porty zdieľajú rovnakú elektronickú poistku.

POZNÁMKA: Maximálny prúd pre oba porty je obmedzený na 1000 ma.

Konzola (USB typu C)

Dizajn konzoly využíval prevodník USB-UART, ovládač má väčšina OS počítača, ak nie, môže byť užitočný odkaz nižšie: Tento port sa používa ako predvolený pre konzolu Linux. Do OS sa môžete prihlásiť pomocou nastavení 115200,8n1 (Bity: 8, Parita: žiadna, stop bity: 1, riadenie toku: žiadne). Potrebný je aj program terminálu, ako je putty. Predvolené používateľské meno je pi a heslo je raspberry.

LED

EdgeBox-RPI-200 používa dve zeleno/červené dvojfarebné LED diódy ako vonkajšie indikátory.

LED1: zelená ako indikátor napájania a červená ako aktívna eMMC.

LED2: zelená ako indikátor 4G a červená ako užívateľsky programovateľná LED pripojená k GPIO21, nízko aktívna, programovateľná.

EdgeBox-RPI-200 tiež používa dve zelené LED na ladenie.

SMA konektor

Pre antény sú dva otvory SMA konektora. Typy antén veľmi závisia od toho, aké moduly sa osadia do zásuvky Mini-PCIe. ANT1 sa štandardne používa pre zásuvku Mini-PCIe a ANT2 je pre interný signál WI-FI z modulu CM4.

POZNÁMKA: Funkcie antén nie sú pevné, možno ich upraviť tak, aby pokryli iné použitie.

Slot na NANO SIM kartu (voliteľné)

SIM karta je potrebná iba v celulárnom režime (4G, LTE alebo iné založené na mobilnej technológii).

POZNÁMKA: 

1. Akceptovaná je iba NANO SIM karta, dávajte pozor na veľkosť karty.
2. NANO SIM karta sa vkladá čipovou stranou hore.

Mini-PCIe

Oranžová oblasť je hrubá pozícia prídavnej karty Mini-PCIe, je potrebná iba jedna skrutka m2x5.

Nižšie uvedená tabuľka zobrazuje všetky signály. Podporované sú karty Mini-PCIe v plnej veľkosti.

Pinout: 

Signál	PIN #	PIN #	Signál
	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	PERST#
	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

POZNÁMKA: 

1. Všetky prázdne signály sú NC (nepripojené).
2. 4G_PWR je individuálny napájací zdroj pre kartu Mini-PCIe. Dá sa vypnúť alebo zapnúť pomocou GPIO6 CM4, riadiaci signál je vysoko aktívny.
3. Signál 4G_LED je interne pripojený k LED2, pozrite si časť 2.2.8.
4. Signály SPI1 sa používajú iba pre kartu LoraWAN, ako napríklad WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 je vybavený zásuvkou M.2 typu M KEY. Podporuje sa LEN SSD karta NVME veľkosti 2242, NIE mSATA.

Ovládače a programovacie rozhrania

LED

LED dióda používaná ako užívateľský indikátor, pozri 2.2.8. Ako príklad použite LED2ample na otestovanie funkcie.

• $ sudo -i #povoliť oprávnenia účtu root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 21 > exportujte #GPIO21, čo je užívateľská LED dióda LED2
• $ cd gpio21
• $ echo out > smer
• $ echo 0 > hodnota # zapnúť užívateľskú LED, LOW aktívna
  OR
• $ echo 1 > hodnota # vypnúť užívateľskú LED

Sériový port (RS232 a RS485)

V systéme sú dva samostatné sériové porty. /dev/ ttyACM1 ako port RS232 a /dev/ ttyACM0 ako port RS485. Ako príklad použite RS232ample.

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

10

Cellular over Mini-PCIe (voliteľné)

Použite Quectel EC20 ako example a postupujte podľa krokov:

1. Vložte EC20 do zásuvky Mini-PCIe a kartu micro sim do príslušného slotu, pripojte anténu.
2. Prihláste sa do systému cez konzolu pomocou pi/raspberry.
3. Zapnite napájanie zásuvky Mini-PCIe a uvoľnite signál resetovania.

 

• $ sudo -i #povoliť oprávnenia účtu root
• $ cd /sys/class/gpio
• $ echo 6 > exportujte #GPIO6, čo je signál POW_ON
• $ echo 5 > export #GPIO5, čo je resetovací signál
• $ cd gpio6
• $ echo out > smer
• $ echo 1 > hodnota # zapnite napájanie Mini PCIe
  A
• $ cd gpio5
• $ echo out > smer
• $ echo 1 > hodnota # uvoľnite signál resetovania Mini PCIe

POZNÁMKA: Potom LED dióda 4G začne blikať.

Skontrolujte zariadenie:

$ lsusb

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

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: nové vysokorýchlostné USB zariadenie číslo 5 pomocou dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Našlo sa nové zariadenie USB, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: Nové reťazce zariadenia USB: Mfr = 1, Product = 2, SerialNumber = 0
[ 185.561963] usb 1-1.3: Produkt: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Výrobca: Android
[ 185.651402] usbcore: zaregistrovaný nový ovládač rozhrania cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: zaregistrovaná nová možnosť ovládača rozhrania
[ 185.665593] usbserial: Sériová podpora USB registrovaná pre GSM modem (1 port)
[ 185.665973] možnosť 1-1.3:1.0: Zistil sa prevodník GSM modemu (1 port)
[ 185.666283] usb 1-1.3: Konvertor GSM modemu (1-port) je teraz pripojený k ttyUSB2 [ 185.666499] možnosť 1-1.3:1.1: Zistil sa prevodník GSM modemu (1-port)
[ 185.666701] usb 1-1.3: Konvertor GSM modemu (1-port) je teraz pripojený k ttyUSB3 [ 185.666880] možnosť 1-1.3:1.2: Zistil sa prevodník GSM modemu (1-port)
[ 185.667048] usb 1-1.3: Konvertor GSM modemu (1-port) je teraz pripojený k ttyUSB4 [ 185.667220] možnosť 1-1.3:1.3: Zistil sa prevodník GSM modemu (1-port)
[ 185.667384] usb 1-1.3: Konvertor GSM modemu (1 port) je teraz pripojený k ttyUSB5 [ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: USB WDM zariadenie
[ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: zaregistrujte „qmi_wwan“ na adrese usb-3f980000.usb-1.3, zariadenie WWAN/QMI,xx:xx:xx:xx:xx:xx
POZNÁMKA: xx:xx:xx:xx:xx: xx je adresa MAC

$ ifconfig -a
…… wwan0: flags=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 maska ​​siete 255.255.0.0 vysielanie 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 ether:0xque:6eu41 thernet)
RX pakety 0 bajtov 0 (0.0 B)
Chyby RX 0 zahodené 0 prekročenia 0 snímka 0
TX pakety 165 bajtov 11660 (11.3 kB)
Chyby TX 0 vynechané 0 prekročenia 0 nosičov 0 kolízie 0

Ako používať AT príkaz

$ miniterm — Dostupné porty:

• 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'

Zadajte index portu alebo celé meno:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Niektoré užitočné AT príkazy:

• AT // by sa malo vrátiť OK
• AT+QINISTAT //vráti stav inicializácie (U)SIM karty, odpoveď by mala byť 7
• AT+QCCID //vráti ICCID (Integrated Circuit Card Identifier) ​​číslo (U)SIM karty

Ako vytočiť

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

Potom bliká kontrolka 4G. Ak úspech, návrat takto

Pridajte cestu smerovača

• $ route pridať predvolenú gw 10.64.64.64 alebo vašu bránu XX.XX.XX.XX

Potom urobte test pomocou pingu:

• $ ping google.com

WDT
Bloková schéma WDT

Modul WDT má tri svorky, vstup, výstup a LED indikátor.

POZNÁMKA: LED dióda je voliteľná a nie je dostupná v predchádzajúcej hardvérovej verzii.

Ako to funguje

1. ZAPNUTIE systému.
2. Oneskorenie 200 ms.
3. Pošlite WDO negatívny impulz s nízkou úrovňou 200 ms na resetovanie systému.
4. Vytiahnite WDO.
5. Oneskorenie 120 sekúnd, kým indikátor bliká (typicky 1 Hz).
6. Vypnite indikátor.
7. Počkajte na 8 impulzov na WDI do aktívneho modulu WDT a rozsvieťte LED.
8. Ak sa dostanete do režimu WDT-FEED, do WDI by mal byť privedený aspoň jeden impulz aspoň každé 2 sekundy, ak nie, modul WDT by mal vydať záporný impulz, aby sa systém resetoval.
9. Prejsť na 2.

RTC

Informácie o čipe RTC

Nová revízia: Čip RTC je PCF8563 od NXP. Je namontovaný na systémovej I2C zbernici, i2c adresa by mala byť 0x51.

Samotný OS má ovládač vo vnútri, potrebujeme len nejaké konfigurácie.

Povoliť RTC

• Ak chcete povoliť RTC, musíte:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Potom pridajte nasledujúci riadok do spodnej časti súboru /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Potom reštartujte systém
  • $sudo reštart
• Potom pomocou nasledujúceho príkazu skontrolujte, či je povolený RTC:
  • $sudo hwclock -rv
• Výstup by mal byť:

POZNÁMKA: 

1. skontrolujte, či je bod ovládača i2c-1 otvorený a bod je predvolene zatvorený.
2. odhadovaný čas zálohovania RTC je 15 dní.

Zmena produktu POZNÁMKA:

STARÁ revízia: Čip RTC je MCP79410 z mikročipu. Je namontovaný na systémovej I2C zbernici. Adresa i2c tohto čipu by mala byť 0x6f. Ak ju chcete povoliť, musíte:

Otvorte /etc/rc.local A pridajte 2 riadky:

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

Potom resetujte systém a RTC funguje

UPS na bezpečné vypnutie (voliteľné)

Schéma modulu UPS je uvedená nižšie.

Modul UPS sa vkladá medzi DC5V a CM4, GPIO sa používa na alarm CPU pri výpadku 5V napájania. Potom by mal CPU urobiť niečo naliehavé v skripte pred vyčerpaním energie super kondenzátora a spustiť „vypnutie $“. Ďalší spôsob, ako použiť túto funkciu, je Iniciovať vypnutie pri zmene pinu GPIO. Daný pin GPIO je nakonfigurovaný ako vstupný kľúč, ktorý generuje udalosti KEY_POWER. Túto udalosť spracuje systemd-logind spustením vypnutia. Verzie Systemd staršie ako 225 potrebujú pravidlo udev umožňujúce počúvanie vstupného zariadenia: Ako referenciu použite /boot/overlays/README a potom upravte /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

POZNÁMKA: 

1. Pre funkciu UPS nás prosím kontaktujte pre viac informácií.
2. Alarmový signál je aktívny LOW.

Elektrické špecifikácie

Spotreba energie

Spotreba energie EdgeBox-RPI-200 silne závisí od aplikácie, režimu prevádzky a pripojených periférnych zariadení. Uvedené hodnoty je potrebné považovať za približné. Nasledujúca tabuľka zobrazuje parametre spotreby energie EdgeBox-RPI-200:

Poznámka: Podmienkou napájania 24V, bez prídavnej karty v zásuvkách a bez USB zariadení.

Spôsob prevádzky	Aktuálny(ma)	Sila	Poznámka
Nečinný	81
Záťažový test	172		napätie -c 4 -t 10m -v &

UPS (voliteľné)

Doba zálohovania modulu UPS veľmi závisí od systémového zaťaženia systému. Niektoré typické podmienky sú uvedené nižšie. Testovacím modulom CM4 je 4GB LPDDR4,32GB eMMC s modulom Wi-Fi.

Spôsob prevádzky	čas (sekunda)	Poznámka
Nečinný	55
Plné zaťaženie CPU	18	napätie -c 4 -t 10m -v &

Mechanické výkresy

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Dokumenty / zdroje

Počítač Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge [pdfPoužívateľská príručka Počítač EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge, EdgeBox-RPI-200, EC25 Počítač Raspberry PI CM4 Based Edge, počítač Raspberry PI CM4 Based Edge, počítač CM4 Based Edge, počítač Based Edge

Referencie

• Používateľská príručka