EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4-baserad Edge-dator
EdgeBox-RPI4 användarmanual
EdgeBox-RPI4 användarmanual
Revisionshistorik
01-05-2021 Skapad
|
Revision |
Datum |
Ändringar |
|
1.0 |
01-05-2021 |
Skapad |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EdgeBox-RPI4 användarmanual
1. Introduktion
EdgeBox-RPI4 är en robust Edge Computing Controller med Raspberry Pi Computer Module 4(CM4) för tuff industrimiljö. Den kan användas för att ansluta fältnätverken med moln- eller IoT-applikationer. Den är designad från grunden för att möta utmaningarna med robusta applikationer till konkurrenskraftiga priser, perfekt för småföretag eller små beställningar med skala krav på flera nivåer.
1.1 funktioner
- Toppmodernt aluminiumchassi för tuff miljö
- Integrerad passiv kylfläns
- Inbyggt mini-PCIe-uttag för RF-modul, såsom 4G, WI-FI, Lora eller Zigbee
- SMA antennhål x2
- Inbyggd UPS med superlock för säker avstängning
- Krypteringschip ATECC608A
- Hårdvara Watchdog
- RTC med superkondensator
- Isolerad DI&DO-terminal
- 35 mm DIN-skena stöd
- Bred strömförsörjning från 9 till 36V DC
Dessa funktioner gör EdgeBox-RPI4 designad för enkel installation och snabb driftsättning för typiska industriella applikationer, såsom statusövervakning, anläggningshantering, digital skyltning och fjärrkontroll av allmännyttiga tjänster. Dessutom är det en användarvänlig gatewaylösning med 4 kärnor ARM Cortex A72 och de flesta industriprotokoll kan spara på totala driftsättningskostnader inklusive kostnader för elkabel och hjälpa till att minska produktens driftsättningstid. Dess ultralätta och kompakta design är svaret för applikationer i utrymmesbegränsande miljöer, vilket säkerställer att den kan fungera tillförlitligt i en mängd extrema miljöer inklusive applikationer i fordon.
1.2 Gränssnitt
|
Notera |
Func namn |
PIN-kod |
PIN-kod |
Func namn |
Notera |
|
|
DRIVA |
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 |
DO0_0 |
|
|
|
DI1+ |
15 |
16 |
DO0_1 |
|
NOTERA: 24awg till 16awg kabel rekommenderas
2 Ethernet-kontakt
3 USB 2.0 x 2
4 HDMI
5 LED2
6 LED1
7 SMA-antenn 1
8 Konsol (USB typ C)
9 SIM-kortplats
10 SMA-antenn 2
1.3 Blockdiagram
Bearbetningskärnan i EdgeBox-RPI4 är ett Raspberry CM4-kort. Ett OpenEmbed-specifikt baskort implementerar de specifika funktionerna. Se nästa bild för blockschemat.
2. Installation
2.1 Montering
EdgeBox-RPI4 är avsedd för två väggfästen, samt ett med 35 mm DIN-skena. Se nästa bild för rekommenderad monteringsriktning.
www.OpenEmbed.com8
EdgeBox-RPI4 användarmanual
2.2 Kontakter och gränssnitt
2.2.1 Strömförsörjning
|
Stift# |
Signal |
Beskrivning |
|
1 |
POWER_IN |
DC 9-36V |
|
2 |
GND |
Mark (referenspotential) |
GND Ground (referenspotential)
ThPE-signalen är valfri. Om det inte finns någon EMI kan PE-anslutningen lämnas öppen.
2.2.2 Seriell port (RS232 och RS485)
|
Stift# |
Signal |
Beskrivning |
|
4 |
RS232_RX |
RS232 mottagningslinje |
|
6 |
RS232_TX |
RS232 sändningslinje |
|
8 |
GND |
Mark (referenspotential) |
EdgeBox-RPI4 användarmanual
RS485_GND-signalen är isolerad med "GND"-signal. Om en skärmad partvinnad tråd används ansluts RS485_GND till skärmen.
NOTERA: 120 Ohm termineringsmotståndet för RS485 har installerats inuti.
|
Stift# |
Signal |
Beskrivning |
|
3 |
RS485_A |
RS485 differenslinje hög |
|
5 |
RS485_B |
RS485 differenslinje låg |
|
7 |
RS485 _GND |
RS485 Ground (isolerad från GND) |
RS485_GND-signalen är isolerad med "GND"-signal. Om en skärmad partvinnad tråd används ansluts RS485_GND till skärmen.
NOTERA: 120 Ohm termineringsmotståndet för RS485 har installerats inuti.
2.2.3 DI&DO
|
Stift# |
terminalens signal |
aktiv |
BCM2711 |
NOTERA |
|
09 |
DI0- |
HÖG |
GPIO17 |
|
|
11 |
DI0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
HÖG |
GPIO27 |
|
|
15 |
DI1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
HÖG |
GPIO23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
HÖG |
GPIO24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
NOTERA:
EdgeBox-RPI4 användarmanual
NOTERA:
1. DC voltage för ingång är 24V(+- 10%).
2. DC voltage för utgång bör vara under 60V, strömkapaciteten är 500ma.
3. Kanal 0 och kanal 1 för ingången är isolerade till varandra
4. Kanal 0 och kanal 1 för utgången är isolerade till varandra
2.2.4 HDMI
Direkt ansluten till Raspberry PI CM4-kortet med TVS-array.
2.2.5 Ethernet
Ethernet-gränssnittet är detsamma som Raspberry PI CM4,10/100/1000-BaseT stöds, tillgängligt via den skärmade modulärt uttag. Tvinnad parkabel eller skärmad tWisted pair-kabel kan användas för att ansluta till denna port.
EdgeBox-RPI4 användarmanual
2.2.6 USB-VÄRD
Det finns två USB-gränssnitt på kontaktpanelen. De två portarna delar samma elektroniska säkring.
NOTERA: Maxströmmen för båda portarna är begränsad till 1000ma.
2.2.7 Konsol (USB typ C)
Konsolens design använde en USB-UART-omvandlare, de flesta operativsystem på datorn har drivrutinen, om inte, länken nedan kan vara användbar: https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 Den här porten används som standard för Linux-konsolen. Du kan logga in på operativsystemet med inställningarna för 115200,8n1(bitar: 8,Paritet: Ingen, Stoppbitar: 1, Flödeskontroll: Ingen). Ett terminalprogram som kitt behövs också. Standardanvändarnamnet är pi och lösenordet är hallon.
2.2.8 LED
EdgeBox-RPI4 använder två gröna/röda dubbelfärgade lysdioder som yttre indikatorer.
LED1: grön som strömindikator och röd som eMMC aktiv.
LED2: grön som 4G indikator och röd som användarprogrammerbar lysdiod ansluten till GPIO21, lågaktiv, programmerbar.
EdgeBox-RPI4 användarmanual
EdgeBox-RPI4 använder också två gröna LED-färger för felsökning.
2.2.9 SMA-kontakt
Det finns två SMA-kontakthål för antenner. Antenntyperna är mycket beroende av vilka moduler som sitter i Mini-PCIe-uttaget. ANT1 används som standard för Mini-PCIe-socket och ANT2 är för Internal WI-FI-signal från CM4-modul. 1. Antennernas funktioner är inte fasta, kanske justerade för att täcka annan användning.2.2.10 NANO SIM-kortplats
Sim-kortet behövs endast i mobilläge (4G, LTE eller andra baserade på cellulär teknologi).
ANMÄRKNINGAR:
1. Antennernas funktioner är inte fasta, kanske justerade för att täcka annan användning.
2.2.10 NANO SIM-kortplats
Sim-kortet behövs endast i mobilläge (4G, LTE eller andra baserade på cellulär teknologi).
EdgeBox-RPI4 användarmanual
ANMÄRKNINGAR:
- Oendast NANO Sim-kort accepteras, var uppmärksam på kortstorleken.
- NANO sim-kortet sätts i med chip-sidans topp.
2.2.11 Mini-PCIe ![]()
Det orangea området är den grova Mini-PCIe-tilläggskortpositionen, bara en m2x5 skruv behövs.
Tabellen nedan visar alla signaler. Mini-PCIe-kort i full storlek stöds.
|
Signal |
STIFT# |
STIFT# |
PIN#-signal |
|
|
1 |
5 |
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 |
EdgeBox-RPI4 användarmanual
18 GND 20 21 22 PERST# 24 4G_PWR 26 GND 27 28 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX 29 30 UART_PCIE_TX 32 UART_PCIE_RX 34 GND 35 36 USB_DM
|
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 |
NOTE 3: 4G_LED-signal är ansluten till LED2 internally, se avsnitt of 2.2.8.
NOTE 4: SPI1-signaler används endast för Lora WAN bild, såsom SX1301,SX1302 frånmthan third kompany.
2.2.12M.2
EdgeBox-RPI4 utrustad med ett M.2-uttag av M KEY-typ. ENDAST 2242 storlek NVME SSD-kort är support, INTE msata.
EdgeBox-RPI4 användarmanual
3. Drivrutiner och programmeringsgränssnitt
3.1 LED ![]()
Det är en lysdiod som används som användarindikator, se 2.2.8.
Använd LED2 som example för att testa funktionen.
$ sudo -i #enable root-kontoprivilegier
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 21 > exportera #GPIO21 som är användar-LED för LED2 $ cd gpio21
$ eko ut > riktning
$ echo 0 > värde # slå på användarlysdioden, LÅG aktiv $ echo 1 > värde # stäng av användarens LED
3.2 Seriell port (RS232 och RS485)
Det finns två individuella serieportar i systemet. /dev/ttyUSB1 som RS232-porten och/dev/ttyUSB0 som RS485-port. Använd RS232 som example. $ python
>>> importera serie
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 Cellulär över Mini-PCIe
Använd Quectel EC20 som example och följ stegen:
1. Sätt in EC20 i Mini-PCIe-uttaget och mikro-sim-kortet i tillhörande kortplats, anslut antennen.
2. Logga in i systemet via konsolen använd pi/hallon.
3. Slå på strömmen till Mini-PCIe-uttaget och släpp återställningssignalen. $ sudo -i #enable root-kontoprivilegier
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 6 > exportera #GPIO6 som är POW_ON-signal
$ echo 5 > exportera #GPIO5 som är återställningssignal
$ cd gpio6
$ eko ut > riktning
$ echo 1 > värde # slå på strömmen till Mini PCIe sann
$ cd gpio5
$ eko ut > riktning
$ echo 1 > värde # släpp återställningssignalen för Mini PCIe
NOTERA: Sedan börjar lysdioden för 4G att blinka.
4. Kontrollera enheten:
$ lsusb
$ Bus 001 Enhet 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. EC25 LTE-modem
…… $ dmesg
OCH
$
EdgeBox-RPI4 användarmanual
[ 185.421911] usb 1-1.3: ny höghastighets USB-enhet nummer 5 med dwco tg
[ 185.561937] usb 1-1.3: Ny USB-enhet hittades, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18[ 185.561953] usb 1-1.3: Nya USB-enhetssträngar: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0[ 185.561963] usb 1-1.3: Produkt: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Tillverkare: Android
[ 185.651402] usbcore: registrerad ny gränssnittsdrivrutin cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: registrerat nytt gränssnittsdrivrutinalternativ [ 185.665593] usbserial: USB seriellt stöd registrerat för GSM-modem (1-port) [ 185.665973] alternativ 1-1.3:1.0: GSM-modem (1-ports) omvandlare upptäcktes [ 185.666283] usb 1-1.3: GSM-modem (1-ports) omvandlare nu ansluten till ttyUSB2
[ 185.666499] alternativ 1-1.3:1.1: GSM-modem (1-ports) omvandlare upptäcktes [ 185.666701] usb 1-1.3: GSM-modem (1-ports) omvandlare nu ansluten till ttyUSB3
[ 185.666880] alternativ 1-1.3:1.2: GSM-modem (1-ports) omvandlare upptäcktes [ 185.667048] usb 1-1.3: GSM-modem (1-ports) omvandlare nu ansluten till ttyUSB4
[ 185.667220] alternativ 1-1.3:1.3: GSM-modem (1-ports) omvandlare upptäckt [ 185.667384] usb 1-1.3: GSM modem (1-ports) omvandlare nu ansluten till ttyUSB5
[ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: USB WDM-enhet [ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registrera 'qmi_wwan' på usb-3f980000, MI
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx är MAC-adressen.
$ ifconfig -a
……wwan0: flaggor=4163 mtu 1500 inet 169.254.69.13 nätmask 255.255.0.0 broadcast 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20eter 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX-paket 0 byte 0 (0.0 B)
RX-fel 0 tappade 0 överskrider 0 bildruta 0
TX-paket 165 byte 11660 (11.3 KiB)
TX-fel 0 tappade 0 överskridanden 0 bärvåg 0 kollisioner 0 5. Hur man använder AT-kommandot
$ miniterm — Tillgängliga portar:
— 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 'Android'
— 6: /dev/ttyUSB4 'Android'
enhet,xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 'Android'
— Ange portindex eller fullständigt namn:
$ mini term /dev/ttyUSB5 115200
Några användbara AT-kommandon:
EdgeBox-RPI4 användarmanual
- AT //bör returnera OK
- AT+QINISTAT //returnera initialiseringsstatusen för (U)SIM-kort, svaret bör vara 7
- AT+QCCID //returerar ICCID-numret (Integrated Circuit Card Identifier) för (U)SIM-kortet
6. Hur man ringer ![]()
$su rot
$ cd /usr/app/linux-ppp-scripts
Då blinkar 4G-lampan.
Om framgång, avkastningen så här:
7. Lägg till routerns sökväg
$ route add default gw 10.64.64.64 eller din gateway XX.XX.XX.XX Gör sedan ett test
$ ping google.com
EdgeBox-RPI4 användarmanual
3.4 WDT
3.4.1 Blockdiagram för WDT
WDT-modulen har tre terminaler, input ,utgång och LED-indikator.
WDI(GPIO25) WDO(System RST#)
Obs: LED är valfritt och inte tillgänglig tidigarer hårdvaruversion.
3.4.2 Hur det fungerar
1. System STRÖM PÅ.
2. Delay 200ms.
3. Skicka WDO en negative puls med 200ms låg nivå för att återställa system.
4. Dra upp WDO.
5. Delay 120 sekunder medan indikatorn blinkarhing (typiskt 1hz).
3 V 3
6. Vänd av indikatorn.
7. Vänta för 8 pulser kl WDI till aktiv WDT-modul och tänd lysdioden.
8. Kom in i WDT-FEED läge , minst en sidulse ska matas in i WDI på minst varannan sekund, Om inte, bör WDT-modulen mata ut en negativ puls för att återställa systemet.
9. Gå till 2.
LED GRÖN WDT
3.5 RTC
TRTC-chippet är MCP79410 från mikrochip. Den är monterad på syspindel I2C buss. R16 22R R0402
R17 22R R0402
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL
www.OpenEmbed.com21
EdgeBox-RPI4 användarmanual
Själva operativsystemet har drivrutinen inuti, bara vi behöver är några konfigurationer. Öppna /etc/rc.local OCH lägg till 2 rader:
echo “mcp7941x 0x6f” > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s
Återställ sedan systemet och RTC fungerar.
1.se till att i2c-1-drivrutinspunkten är öppen och att punkten är stängd som standard. 2. den beräknade backuptiden för RTC är 15 dagar.
3.10 UPS för säker avstängning UPS-moduldiagrammet listas nedan.
3.5.2
Notera：
UPS-modulen sätts in mellan DC5V och CM4, en GPIO används för att larma CPU när 5V-strömförsörjningen är nere. Sedan bör CPU:n göra något brådskande i ett skript innan energiutmattning av superkondensator och kör en "$shutdown" Ett annat sätt att använda den här funktionen är Initiera en avstängning när GPIO-stift ändras. Det givna GPIO-stiftet är konfigurerat som en ingångsnyckel som genererar KEY_POWER-händelser. Denna händelse hanteras av systeminloggning av initierar en avstängning. System d-versioner äldre än 225 behöver en udev-regel som gör det möjligt att lyssna på indata
www.OpenEmbed.com22
EdgeBox-RPI4 användarmanual
Använda /boot/overlays/README som referens, ändra sedan /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-avstängning, gpio_pin=GPIO22,active_low=1
NOTERA:Larmsignalen är aktiv LÅG.
anordning:
EdgeBox-RPI4 användarmanual
4. Elektriska specifikationer
4.1 Energiförbrukning
De strömförbrukningen för EdgeBox-RPI4 beror starkt på applikationen, driftsättet och de anslutna kringutrustningarna. De givna värdena måste ses som ungefärliga värden. Följande tabell visar strömförbrukningsparametrar för EdgeBox-RPI4: Notera: Med strömförsörjning 24V, inget tilläggskort i uttag och inga USB-enheter. Driftsätt 81Stresstest 172 stress -c 4 -t 10m -v &
| Driftsätt | Aktuell (ma) | Driva | Anmärkning |
| På tomgång | 81 | ||
| Stresstest | 172 |
stress -c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
De backuptiden för UPS-modulen är mycket beroende av systemets systembelastning. Några typiska tillstånd är listade nedan. Testmodulen för CM4 är 4GB LPDDR4,32GB eMMC med Wi-FI-modul. Driftsätt 55Full belastning av CPU 18 stress -c 4 -t 10m -v &5. Mekaniska ritningar
| Driftsätt | Aktuell (ma) | Driva | Anmärkning |
| På tomgång | 55 | ||
| Full laddning av CPU | 18 |
stress -c 4 -t 10m -v &
|
|
5. Mekaniska ritningar
TBD
Dokument/resurser
 |
OpenEmbed EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 Based Edge Computer [pdf] Användarmanual EdgeBox-RPI4, Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 Based Edge Computer, CM4 Based Edge Computer, Based Edge Computer, Computer |
