Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4-baserad Edge-dator

Revisionshistorik 

Revision	Datum	Ändringar
1.0	17-08-2022	Skapad
2.1	13-01-2022	Meddelande om produktändring

Meddelande om produktändring:

Som en del av vår ständiga förbättringsprocess gjorde vi nedanstående ändringar i hårdvaruversion D.
Det finns en påverkan på programvaran på grund av denna förändring.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Beskrivningen i Linux har ändrats:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Adressen till den nya RTC är 0x51.

Introduktion

EdgeBox-RPI-200 är en robust fläktfri 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.

Drag

• 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
• Krypteringschip ATECC608A
• Hårdvara Watchdog
• RTC med superkondensator
• Isolerad DI&DO-terminal
• 35 mm DIN-skena stöd
• Bred strömförsörjning från 9 till 36V DC
• Tillval: UPS med SuperCap för säker avstängning*
• Raspberry Pi CM4 inbyggd WiFi 2.4 GHz, 5.0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac utrustad**
• Raspberry Pi CM4 ombord Bluetooth 5.0, BLE utrustad**

Dessa funktioner gör EdgeBox-RPI-200 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.

NOTERA: För UPS-funktion, kontakta oss för mer information. WiFi och BLE-funktioner finns i 2GB och 4GB versioner.

Gränssnitt

1. Multi-Func phoenix-kontakt
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

Multi-Func phoenix-kontakt

Notera	Func namn	PIN-kod	STIFT#	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	DO1_0
	DI1+	15	16	DO1_1

NOTERA: 24awg till 16awg kabel rekommenderas

Blockdiagram

Bearbetningskärnan i EdgeBox-RPI-200 är ett Raspberry CM4-kort. Ett specifikt baskort implementerar de specifika funktionerna. Se nästa bild för blockschemat.

Installation

Montering

EdgeBox-RPI-200 är avsedd för två väggfästen, samt ett med 35 mm DIN-skena. Se nästa bild för rekommenderad monteringsriktning.

Kontakter och gränssnitt

Strömförsörjning

Stift#	Signal	Beskrivning
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Mark (referenspotential)

PE-signalen är valfri. Om det inte finns någon EMI kan PE-anslutningen lämnas öppen.

Seriell port (RS232 och RS485)

Stift#	Signal	Beskrivning
4	RS232_RX	RS232 mottagningslinje
6	RS232_TX	RS232 sändningslinje
8	GND	Mark (referenspotential)

Stift#	Signal	Beskrivning
3	RS485_A	RS485 differenslinje hög
5	RS485_B	RS485 differenslinje låg
7	RS485 _GND	RS485 Ground (isolerad från GND)

Stift#	Signal från terminal	PIN-nivå för aktiv	PIN för GPIO från 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:

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

HDMI

Direkt ansluten till Raspberry PI CM4-kortet med TVS-array.

Ethernet

Ethernet-gränssnittet är detsamma som Raspberry PI CM4,10/100/1000-BaseT stöds, tillgängligt via det skärmade modulära uttaget. Tvinnad parkabel eller skärmad tvinnad parkabel kan användas för att ansluta till denna port.

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.

Konsol (USB typ-C)

Konsolens design använde en USB-UART-omvandlare, de flesta operativsystem på datorn har drivrutinen, om inte kan länken nedan vara användbar: Den här porten används som standard för Linux-konsolen. Du kan logga in på operativsystemet med hjälp av inställningarna för 115200,8n1 (bitar: 8, paritet: ingen, stoppbitar: 1, flödeskontroll: ingen). Ett terminalprogram som spackel behövs också. Standardanvändarnamnet är pi och lösenordet är hallon.

LED

EdgeBox-RPI-200 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, låg aktiv, programmerbar.

EdgeBox-RPI-200 använder också två gröna LED-färger för felsökning.

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-uttag och ANT2 är för intern WI-FI-signal från CM4-modulen.

NOTERA: Antennernas funktioner är inte fasta, kanske justerade för att täcka annan användning.

NANO SIM-kortplats (tillval)

Sim-kortet behövs endast i mobilläge (4G, LTE eller andra baserade på mobilteknik).

NOTERA: 

1. Endast NANO Sim-kort accepteras, var uppmärksam på kortstorleken.
2. NANO sim-kortet sätts i med chip-sidans topp.

Mini-PCIe

Det orangea området är den grova Mini-PCIe-tilläggskortpositionen, endast en m2x5 skruv behövs.

Tabellen nedan visar alla signaler. Mini-PCIe-kort i full storlek stöds.

Pinout: 

Signal	STIFT#	STIFT#	Signal
	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

NOTERA: 

1. Alla tomma signaler är NC (ej anslutna).
2. 4G_PWR är den individuella strömförsörjningen för Mini-PCIe-kort. Den kan stängas av eller slås på av GPIO6 på CM4, styrsignalen är högaktiv.
3. 4G_LED-signalen är ansluten till LED2 internt, se avsnitt 2.2.8.
4. SPI1-signaler används endast för LoraWAN-kort, såsom WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 utrustade ett M.2-uttag av M KEY-typ. ENDAST 2242 storlek NVME SSD-kort stöds, INTE mSATA.

Drivrutiner och programmeringsgränssnitt

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 användarens LED för LED2
• $ cd gpio21
• $ eko ut > riktning
• $ echo 0 > värde # slå på användarlysdioden, LÅG aktiv
  OR
• $ echo 1 > värde # stäng av användarens LED

Seriell port (RS232 och RS485)

Det finns två individuella serieportar i systemet. /dev/ ttyACM1 som RS232-port och /dev/ ttyACM0 som RS485-port. Använd RS232 som example.

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

10

Mobil över Mini-PCIe (valfritt)

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
  OCH
• $ cd gpio5
• $ eko ut > riktning
• $ echo 1 > värde # släpp återställningssignalen för Mini PCIe

NOTERA: Sedan börjar lysdioden för 4G att blinka.

Kontrollera enheten:

$ lsusb

Buss 001 Enhet 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. EC25 LTE-modem

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: ny höghastighets USB-enhet nummer 5 med dwc_otg
[ 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 upptäckt
[ 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 upptäckt
[ 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.usb-1.3, WWAN/QMI-enhet, xx:xx:xx:xx:xx:xx
NOTERA: 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 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 eter 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 bärare 0 kollisioner 0

Hur man använder AT-kommandot

$ miniterm — Tillgängliga portar:

• 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'

Ange portindex eller fullständigt namn:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Några användbara AT-kommandon:

• AT //bör returnera OK
• AT+QINISTAT //returnerar initialiseringsstatusen för (U)SIM-kort, svaret bör vara 7
• AT+QCCID //returerar ICCID-numret (Integrated Circuit Card Identifier) ​​för (U)SIM-kortet

Hur man ringer

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

Då blinkar 4G-lampan. Om framgång, avkastningen så här

Lägg till routerns sökväg

• $ rutt lägg till standard gw 10.64.64.64 eller din gateway XX.XX.XX.XX

Gör sedan ett test med ping:

• $ ping google.com

WDT
Blockdiagram för WDT

WDT-modulen har tre terminaler, ingång, utgång och LED-indikator.

NOTERA: Lysdioden är valfri och inte tillgänglig i tidigare hårdvaruversion.

Hur det fungerar

1. System STRÖM PÅ.
2. Fördröjning 200 ms.
3. Skicka WDO en negativ puls med 200ms låg nivå för att återställa systemet.
4. Dra upp WDO.
5. Fördröjning 120 sekunder medan indikatorn blinkar (vanligtvis 1 Hz).
6. Stäng av indikatorn.
7. Vänta på 8 pulser vid WDI till aktiv WDT-modul och tänd lysdioden.
8. Gå in i WDT-FEED-läge, minst en puls ska matas in i WDI på minst varannan sekund, om inte ska WDT-modulen mata ut en negativ puls för att återställa systemet.
9. Gå till 2.

RTC

RTC-chipinformation

Ny version: RTC-chippet är PCF8563 från NXP. Den är monterad på systemets I2C-bussen, i2c-adressen ska vara 0x51.

Själva operativsystemet har drivrutinen inuti, bara vi behöver är några konfigurationer.

Aktivera RTC

• För att aktivera RTC måste du:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Lägg sedan till följande rad längst ner i filen /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Starta sedan om systemet
  • $sudo starta om
• Använd sedan följande kommando för att kontrollera om RTC är aktiverat:
  • $sudo hwclock -rv
• Utgången bör vara:

NOTERA: 

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.

Produktändring OBS:

GAMMAL Revision: RTC-chippet är MCP79410 från mikrochip. Den är monterad på systemets I2C-bussen. I2c-adressen för detta chip bör vara 0x6f. För att aktivera det behöver du:

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

UPS för säker avstängning (valfritt)

UPS-moduldiagrammet listas nedan.

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 köra en "$ shutdown" Ett annat sätt att använda den här funktionen är Initiera en avstängning när GPIO pin ändras. Det givna GPIO-stiftet är konfigurerat som en ingångsnyckel som genererar KEY_POWER-händelser. Denna händelse hanteras av systemd-login genom att initiera en avstängning. Systemd-versioner äldre än 225 behöver en udev-regel som möjliggör att lyssna på inmatningsenheten: Använd /boot/overlays/README som referens, ändra sedan /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-avstängning, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

NOTERA: 

1. För UPS-funktion, kontakta oss för mer information.
2. Larmsignalen är aktiv LÅG.

Elektriska specifikationer

Energiförbrukning

Strömförbrukningen för EdgeBox-RPI-200 beror starkt på applikationen, driftsättet och de anslutna kringutrustningarna. De givna värdena måste ses som ungefärliga värden. Följande tabell visar strömförbrukningsparametrar för EdgeBox-RPI-200:

Notera: Med strömförsörjning 24V, inget tilläggskort i uttag och inga USB-enheter.

Driftsätt	Aktuell (ma)	Driva	Anmärkning
På tomgång	81
Stresstest	172		stress -c 4 -t 10m -v &

UPS (valfritt)

Backuptiden för UPS-modulen är mycket beroende av systemets systembelastning. Några typiska tillstånd listas nedan. Testmodulen för CM4 är 4GB LPDDR4,32GB eMMC med Wi-Fi-modul.

Driftsätt	Tid (sekund)	Anmärkning
På tomgång	55
Full laddning av CPU	18	stress -c 4 -t 10m -v &

Mekaniska ritningar

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Dokument/resurser

Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4-baserad Edge-dator [pdf] Användarmanual EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge dator, EdgeBox-RPI-200, EC25 Raspberry PI CM4 Based Edge dator, Raspberry PI CM4 Based Edge dator, CM4 Based Edge dator, Based Edge dator

Referenser

• Användarmanual