Граничний комп’ютер на базі EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
Історія версій
01 Створено
|
Ревізія |
Дата |
Зміни |
|
1.0 |
01-05-2021 |
Створено |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
1. Вступ
EdgeBox-RPI4 — це міцний безребровий периферійний обчислювальний контролер із комп’ютерним модулем Raspberry Pi 4 (CM4) для суворих промислових умов. Його можна використовувати для підключення польових мереж до хмарних додатків або додатків IoT. Він розроблений з нуля, щоб відповідати вимогам надійних програм за конкурентоспроможними цінами, ідеально підходить для малого бізнесу або невеликого замовлення з масштабними багаторівневими вимогами.
1.1 Особливості
- Сучасний алюмінієвий корпус для суворих умов
- Інтегрований пасивний радіатор
- Вбудований міні-роз'єм PCIe для радіочастотного модуля, наприклад 4G, WI-FI, Lora або Zigbee
- Антени SMA x2
- Вбудований ДБЖ із надзаглушкою для безпечного відключення
- Мікросхема шифрування ATECC608A
- Апаратний Watchdog
- RTC із суперконденсатором
- Ізольований термінал DI&DO
- Опора на DIN-рейку 35 мм
- Широкий діапазон живлення від 9 до 36 В постійного струму
Завдяки цим функціям EdgeBox-RPI4 призначений для простого налаштування та швидкого розгортання для типових промислових застосувань, таких як моніторинг стану, управління об’єктами, цифрові вивіски та дистанційне керування комунальними службами. Крім того, це зручне рішення для шлюзу з 4 ядрами ARM Cortex A72 і більшістю галузевих протоколів, які можуть заощадити на загальних витратах на розгортання, включаючи витрати на електрокабель, і допомогти скоротити час розгортання продукту. Його надлегка і компактна конструкція є відповіддю на застосування в умовах обмеженого простору, гарантуючи надійну роботу в різноманітних екстремальних середовищах, включаючи застосування в автомобілях.
1.2 Інтерфейси
|
Примітка |
Назва функції |
PIN-код |
PIN-код |
Назва функції |
Примітка |
|
|
ПОТУЖНІСТЬ |
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 |
|
ПРИМІТКА: Рекомендується кабель від 24 awg до 16 awg
2 Роз'єм Ethernet
3 USB 2.0 x 2
4 роз'єм HDMI
5 Світлодіод2
6 Світлодіод1
7 SMA антена 1
8 Консоль (USB типу C)
9 Слот для SIM-карти
10 SMA антена 2
1.3 Блок-схема
Процесорним ядром EdgeBox-RPI4 є плата Raspberry CM4. Спеціальна базова плата OpenEmbed реалізує певні функції. Зверніться до блок-схеми на наступному малюнку.
2. Монтаж
2.1 Монтаж
EdgeBox-RPI4 призначений для двох настінних кріплень, а також одного з DIN-рейкою 35 мм. Зверніться до наступного малюнка для рекомендованої орієнтації монтажу.
www.OpenEmbed.com8
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
2.2 Роз’єми та інтерфейси
2.2.1 Джерело живлення
|
PIN-код |
Сигнал |
опис |
|
1 |
POWER_IN |
DC 9-36V |
|
2 |
GND |
Земля (еталонний потенціал) |
GND Земля (Опорний потенціал)
The Сигнал PE необов'язковий. Якщо EMI відсутній, з’єднання PE можна залишити відкритим.
2.2.2 Послідовний порт (RS232 і RS485)
|
PIN-код |
Сигнал |
опис |
|
4 |
RS232_RX |
Лінія прийому RS232 |
|
6 |
RS232_TX |
Лінія передачі RS232 |
|
8 |
GND |
Земля (еталонний потенціал) |
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
Сигнал RS485_GND ізольований сигналом «GND». Якщо використовується екранована вита пара, RS485_GND підключається до екрана.
ПРИМІТКА: Всередині встановлено кінцевий резистор 120 Ом для RS485.
|
PIN-код |
Сигнал |
опис |
|
3 |
RS485_A |
Лінія різниці RS485 висока |
|
5 |
RS485_B |
Лінія різниці RS485 низька |
|
7 |
RS485 _GND |
Заземлення RS485 (ізольовано від GND) |
Сигнал RS485_GND ізольований сигналом «GND». Якщо використовується екранована вита пара, RS485_GND підключається до екрана.
ПРИМІТКА: Всередині встановлено кінцевий резистор 120 Ом для RS485.
2.2.3 DI&DO
|
PIN-код |
сигнал терміналу |
активний |
BCM2711 |
ПРИМІТКА |
|
09 |
DI0- |
ВИСОКА |
GPIO17 |
|
|
11 |
DI0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
ВИСОКА |
GPIO27 |
|
|
15 |
DI1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
ВИСОКА |
GPIO23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
ВИСОКА |
GPIO24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
ПРИМІТКА:
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
ПРИМІТКА:
1. DC томtage для входу становить 24 В (+- 10%).
2. DC томtage для виходу має бути менше 60 В, поточна потужність становить 500 мА.
3. Канал 0 і канал 1 входу ізольовані один від одного
4. Канал 0 і канал 1 виходу ізольовані один від одного
2.2.4 роз'єм HDMI
Пряме підключення до плати Raspberry PI CM4 з матрицею TVS.
2.2.5 Ethernet
Інтерфейс Ethernet такий самий, як Raspberry PI CM4,10, підтримується 100/1000/XNUMX-BaseT, доступний через екранований модульний домкрат. Кабель вита пара або екранований tДля підключення до цього порту можна використовувати кабель з витою парою.
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
2.2.6 ХОСТ USB
На панелі роз'ємів є два інтерфейси USB. Два порти мають однаковий електронний запобіжник.
ПРИМІТКА: Максимальний струм для обох портів обмежений 1000 мА.
2.2.7 Консоль (USB типу C)
У конструкції консолі використовується перетворювач USB-UART, більшість ОС комп’ютера мають драйвер, якщо його немає, то посилання нижче може бути корисним: https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 Цей порт використовується як консоль Linux за замовчуванням. Ви можете увійти в ОС за допомогою налаштувань 115200,8n1(Біти: 8,Парність: немає, стопові біти: 1, керування потоком: немає). Також потрібна термінальна програма, наприклад putty. Ім’я користувача за умовчанням – pi, а пароль – raspberry.
2.2.8 світлодіодів
EdgeBox-RPI4 використовує два зелено-червоні двоколірні світлодіоди як зовнішні індикатори.
LED1: зелений як індикатор живлення та червоний як eMMC активний.
LED2: зелений як 4G індикатор і червоний як програмований користувачем світлодіод, підключений до GPIO21, низькоактивний, програмований.
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
EdgeBox-RPI4 також використовує два світлодіоди зеленого кольору для налагодження.
2.2.9 Роз'єм SMA
Є два отвори SMA Connector для антен. Типи антен дуже залежать від того, які модулі встановлено в гніздо Mini-PCIe. ANT1 за замовчуванням використовується для роз’єму Mini-PCIe, а ANT2 – для Internal Сигнал WI-FI від модуля CM4. 1. Функції антен не фіксовані, можливо, налаштовані для використання в інших цілях.2.2.10 Слот для картки NANO SIM
SIM-карта потрібна лише в режимі стільникового зв’язку (4G, LTE або інших на основі стільникової технології).
ПРИМІТКИ:
1. Функції антен не фіксовані, можливо, налаштовані для використання в інших випадках.
2.2.10 Слот для картки NANO SIM
SIM-карта потрібна лише в режимі стільникового зв’язку (4G, LTE або інших на основі стільникової технології).
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
ПРИМІТКИ:
- OПриймається лише SIM-карта NANO, зверніть увагу на розмір картки.
- SIM-карта NANO вставляється стороною з мікросхемою зверху.
2.2.11 Mini-PCIe ![]()
Помаранчева область — це приблизне положення додаткової карти Mini-PCIe, лише одна потрібен гвинт m2x5.
У таблиці нижче наведено всі сигнали. Підтримуються повнорозмірні карти Mini-PCIe.
|
Сигнал |
PIN-код |
PIN-код |
PIN# сигнал |
|
|
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 |
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
18 ВНД 20 21 22 PEST# 24 4G_PWR 26 GND 27 28 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 |
NПРИМІТКА 3: Сигнал 4G_LED підключається до LED2 inteРНКlly, зверніться до розділу of 2.2.8.
NПРИМІТКА 4: Сигнали SPI1 використовуються лише для Lora WAN автомобільd, наприклад SX1301,SX1302 сюдиmtвін тhird компаny.
2.2.12 М.2
EdgeBox-RPI4 оснащений роз’ємом M.2 типу M KEY. ЛИШЕ SSD-карта NVME розміром 2242 підтримка, НЕ msata.
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
3. Драйвери та інтерфейси програмування
3.1 світлодіодів ![]()
Це світлодіод, який використовується як індикатор користувача, див. 2.2.8.
Використовуйте LED2 як прикладample, щоб перевірити функцію.
$ sudo -i #включити привілеї облікового запису root
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 21 > експорт #GPIO21, який є індикатором користувача LED2 $ cd gpio21
$ echo out > напрямок
$ echo 0 > значення # увімкнути світлодіод користувача, LOW активний $ echo 1 > значення # вимкнути світлодіод користувача
3.2 Послідовний порт (RS232 і RS485)
У системі є два окремих послідовних порти. /dev/ttyUSB1 як порт RS232 і/dev/ttyUSB0 як порт RS485. Використовуйте RS232 як прикладample. $ python
>>> імпортувати серійний номер
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 Стільниковий зв’язок через Mini-PCIe
Використовуйте Quectel EC20 як прикладample та виконайте наступні дії:
1. Вставте EC20 у гніздо Mini-PCIe та картку micro-SIM у відповідний слот, підключіть антену.
2. Увійдіть у систему через консоль за допомогою pi/raspberry.
3. Увімкніть живлення гнізда Mini-PCIe та відпустіть сигнал скидання. $ sudo -i #включити привілеї облікового запису root
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 6 > експорт #GPIO6, який є сигналом POW_ON
$ echo 5 > експорт #GPIO5, який є сигналом скидання
$ cd gpio6
$ echo out > напрямок
$ echo 1 > значення # увімкнути живлення Mini PCIe правда
$ cd gpio5
$ echo out > напрямок
$ echo 1 > значення # звільнити сигнал скидання Mini PCIe
ПРИМІТКА: Потім світлодіод 4G починає блимати.
4. Перевірте пристрій:
$ lsusb
$ Bus 001 Пристрій 005: ID 2c7c:0125 Модем Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. EC25 LTE
…… $ dmesg
І
$
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
[ 185.421911] usb 1-1.3: новий високошвидкісний USB-пристрій № 5 із використанням dwco tg
[ 185.561937] usb 1-1.3: знайдено новий пристрій USB, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18[ 185.561953] usb 1-1.3: нові рядки USB-пристрою: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0[ 185.561963] usb 1-1.3: Продукт: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Виробник: Android
[ 185.651402] usbcore: зареєстровано новий інтерфейсний драйвер cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: зареєстровано нову опцію драйвера інтерфейсу [ 185.665593] usbserial: підтримка USB Serial зареєстрована для модему GSM (1-портовий) [ 185.665973] варіант 1-1.3:1.0: виявлено перетворювач модему GSM (1 порт) [ 185.666283] usb 1-1.3: конвертер GSM-модему (1-портовий) тепер під’єднано до ttyUSB2
[ 185.666499] варіант 1-1.3:1.1: виявлено перетворювач модему GSM (1 порт) [ 185.666701] usb 1-1.3: конвертер GSM-модему (1-портовий) тепер під’єднано до ttyUSB3
[ 185.666880] варіант 1-1.3:1.2: виявлено перетворювач модему GSM (1 порт) [ 185.667048] usb 1-1.3: конвертер GSM-модему (1-портовий) тепер під’єднано до ttyUSB4
[ 185.667220] варіант 1-1.3:1.3: виявлено конвертер модему GSM (1 порт) [ 185.667384] usb 1-1.3: конвертер модема GSM (1 порт) тепер підключено до ttyUSB5
[ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: пристрій USB WDM [ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: зареєструйте 'qmi_wwan' на usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx — MAC-адреса.
$ ifconfig -a
……wwan0: прапори=4163 mtu 1500 inet 169.254.69.13 маска мережі 255.255.0.0 трансляція 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20ether 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
Пакети RX 0 байт 0 (0.0 Б)
Помилки RX 0 вилучено 0 переповнень 0 кадр 0
Пакети TX 165 байт 11660 (11.3 КіБ)
Помилки TX 0 скинуто 0 переповнень 0 оператор 0 колізії 0 5. Як використовувати AT-команду
$ miniterm — Доступні порти:
— 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»
пристрій,xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 «Android»
— Введіть індекс порту або повну назву:
$ mini term /dev/ttyUSB5 115200
Деякі корисні команди AT:
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
- AT // має повернути OK
- AT+QINISTAT //повернути статус ініціалізації (U)SIM-карти, відповідь має бути 7
- AT+QCCID //повертає номер ICCID (ідентифікатор картки з інтегральною схемою) (U)SIM-картки
6. Як набрати ![]()
корінь $su
$ cd /usr/app/linux-ppp-scripts
Потім блимає індикатор 4G.
У разі успіху, повернення виглядає так:
7. Додайте маршрут маршрутизатора
$ route add default gw 10.64.64.64 або ваш шлюз XX.XX.XX.XX Тоді проведіть тест
$ ping google.com
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
3.4 WDT
3.4.1 Блок-схема WDT
Модуль WDT має три термінали, вput, вихід і світлодіодний індикатор.
WDI (GPIO25) WDO (системний RST#)
Примітка: світлодіод є необов’язковим і недоступний ранішеr апаратна версія.
3.4.2 Як це працює
1. Систem УВІМКНІТЬ.
2. Ділаy 200 мс.
3. Надіслати WDO негативtive імпульс з 200ms низький рівень для скидання система.
4. Потягнути вгору WDO.
5. Ділаy 120 секунд, поки індикатор блимаєh(типова частота 1 Гц).
3 В 3
6. Поворот вимкнено індикатор.
7. Зачекайте за 8 імпульсів при WDI до активного модуля WDT і запаліть світлодіод.
8. Увійдіть у WDT-FEED режим , принаймні один сulse слід подавати в WDI принаймні кожні 2 секунди, якщо ні, модуль WDT має вивести негативний імпульс для скидання системи.
9. Перейти до 2.
СВІТЛОДІЙНИЙ ЗЕЛЕНИЙ WDT
3.5 RTC
Tмікросхемою RTC є MCP79410 від мікрочіпа. Встановлюється на сишина I2C. 16 рандів 22R 0402 рандів
17 рандів 22R 0402 рандів
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL
www.OpenEmbed.com21
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
У самій ОС є драйвер, нам потрібні лише деякі конфігурації. Відкрийте /etc/rc.local І додайте 2 рядки:
echo “mcp7941x 0x6f” > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s
Потім скиньте систему, і RTC працює.
1.переконайтеся, що точка драйвера i2c-1 відкрита, а точка закрита за замовчуванням. 2. розрахунковий час резервування RTC становить 15 днів.
3.10 ДБЖ для безпечного вимкнення Схема модуля ДБЖ наведена нижче.
3.5.2
Примітка：
Модуль ДБЖ вставляється між DC5V і CM4, GPIO використовується для сигналізації CPU, коли джерело живлення 5V вимикається. Тоді ЦП має виконати щось термінове у сценарії до вичерпання енергії суперконденсатор і запустіть “$shutdown” Іншим способом використання цієї функції є ініціювання завершення роботи при зміні контакту GPIO. Даний контакт GPIO налаштовано як ключ введення, який генерує події KEY_POWER. Ця подія обробляється системою login by ініціювання відключення. Версії System d, старші за 225, потребують правила udev, які дозволяють прослуховувати вхідні дані
www.OpenEmbed.com22
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
використання /boot/overlays/README як посилання, потім змініть /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1
ПРИМІТКА:Сигнал тривоги активний НИЗЬКИЙ.
пристрій:
Посібник користувача EdgeBox-RPI4
4. Електричні характеристики
4.1 Споживана потужність
The споживання електроенергії EdgeBox-RPI4 сильно залежить від програми, режиму роботи та підключених периферійних пристроїв. Наведені значення слід розглядати як приблизні. У наступній таблиці наведені параметри енергоспоживання EdgeBox-RPI4: Примітка: За умови живлення 24 В, без додаткових карт у розетках та без USB-пристроїв. Режим роботи 81Стрес-тест 172 stress -c 4 -t 10m -v &
| Режим роботи | Струм (ма) | потужність | Зауваження |
| Бездіяльність | 81 | ||
| Стрес-тест | 172 |
напруга -c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 ДБЖ
The Час резервного копіювання модуля ДБЖ дуже залежить від завантаження системи. Перераховано деякі типові умови нижче. Тестовий модуль CM4 — 4 ГБ LPDDR4,32, XNUMX ГБ eMMC з модулем Wi-Fi. Режим роботи 55Повне завантаження ЦП 18 стрес -c 4 -t 10m -v &5. Механічні креслення
| Режим роботи | Струм (ма) | потужність | Зауваження |
| Бездіяльність | 55 | ||
| Повне завантаження ЦП | 18 |
напруга -c 4 -t 10m -v &
|
|
5. Механічні креслення
Уточнюється
Документи / Ресурси
 |
Граничний комп’ютер на базі OpenEmbed EdgeBox-RPI4 Raspberry PI CM4 [pdfПосібник користувача EdgeBox-RPI4, Граничний комп’ютер на базі Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI4 Граничний комп’ютер на основі Raspberry PI CM4, Граничний комп’ютер на основі CM4, Граничний комп’ютер на основі, Комп’ютер |
