Комп’ютер Edge на базі Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4

Історія версій 

Ревізія	Дата	Зміни
1.0	17-08-2022	Створено
2.1	13-01-2022	Повідомлення про зміну продукту

Повідомлення про зміну продукту:

У рамках нашого постійного процесу вдосконалення ми внесли наведені нижче зміни в апаратне забезпечення версії D.
Ця зміна впливає на програмне забезпечення.

• CP2104->CH9102F
• USB2514B->CH334U
• CP2105->CH342F
• Опис в Linux змінено:
  • ttyUSB0-> ttyACM0
  • ttyUSB1-> ttyACM1
  • MCP79410->PCF8563ARZ
  • Адреса нового RTC 0x51.

вступ

EdgeBox-RPI-200 — це надійний безвентиляторний 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.

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
• 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
• Додатково: ДБЖ із SuperCap для безпечного вимкнення*
• Raspberry Pi CM4 вбудований Wi-Fi 2.4 ГГц, 5.0 ГГц IEEE 802.11 b/g/n/ac, оснащений**
• Raspberry Pi CM4 на борту Bluetooth 5.0, оснащений BLE**

Завдяки цим функціям EdgeBox-RPI-200 розроблено 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 шлюзове рішення 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.

ПРИМІТКА: Для отримання додаткової інформації щодо функції ДБЖ зв’яжіться з нами. Функції WiFi і BLE доступні у версіях 2 ГБ і 4 ГБ.

Інтерфейси

1. Багатофункціональний конектор фенікс
2. Роз'єм Ethernet
3. USB 2.0 x 2
4. HDMI
5. LED2
6. LED1
7. SMA антена 1
8. Консоль (USB типу C)
9. Слот для SIM-карти
10. SMA антена 2

Багатофункціональний конектор фенікс

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	DO1_0
	DI1+	15	16	DO1_1

ПРИМІТКА: Рекомендується кабель від 24 awg до 16 awg

Блок-схема

Процесорним ядром EdgeBox-RPI-200 є плата Raspberry CM4. Конкретна базова плата реалізує певні функції. Зверніться до блок-схеми на наступному малюнку.

монтаж

Монтаж

EdgeBox-RPI-200 призначений для двох настінних кріплень, а також одного з DIN-рейкою 35 мм. Рекомендовану орієнтацію монтажу див. на наступному малюнку.

Роз'єми та інтерфейси

Блок живлення

PIN-код	Сигнал	опис
1	POWER_IN	DC 9-36V
2	GND	Земля (еталонний потенціал)

Сигнал PE необов'язковий. Якщо EMI відсутній, з’єднання PE може залишитися відкритим.

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)

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)

PIN-код	Сигнал терміналу	Рівень активного PIN-коду	PIN-код GPIO від 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:

ПРИМІТКА: 

1. Обtage для входу становить 24 В (+- 10%).
2. Обtage для виходу має бути менше 60 В, потужність струму 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

HDMI

Пряме підключення до плати Raspberry PI CM4 з матрицею TVS.

Ethernet

Інтерфейс Ethernet такий самий, як і Raspberry PI CM4,10, підтримується 100/1000/XNUMX-BaseT, доступний через екранований модульний роз’єм. Для підключення до цього порту можна використовувати кабель вита пара або екранований кабель вита пара.

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.

Консоль (USB type-C)

У конструкції консолі використовується перетворювач USB-UART, більшість ОС комп’ютера мають драйвер, якщо його немає, посилання нижче може бути корисним: Цей порт використовується як консоль Linux за замовчуванням. Ви можете увійти в ОС за допомогою налаштувань 115200,8n1 (біт: 8, парність: немає, стоп-біт: 1, керування потоком: немає). Також потрібна термінальна програма, наприклад putty. Ім’я користувача за умовчанням – pi, а пароль – raspberry.

LED

EdgeBox-RPI-200 використовує два зелений/червоний подвійний світлодіод як зовнішні індикатори.

LED1: зелений як індикатор живлення та червоний як eMMC активний.

LED2: зелений як індикатор 4G і червоний як програмований користувачем світлодіод, підключений до GPIO21, низький рівень активності, програмований.

EdgeBox-RPI-200 також використовує два світлодіоди зеленого кольору для налагодження.

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 внутрішнього сигналу WI-FI від модуля CM4.

ПРИМІТКА: Функції антен не фіксовані, можливо, налаштовані для використання в інших цілях.

Гніздо для картки NANO SIM (додатково)

SIM-карта потрібна лише в режимі стільникового зв’язку (4G, LTE або іншого, що базується на стільникових технологіях).

ПРИМІТКА: 

1. Приймається тільки SIM-карта NANO, зверніть увагу на розмір карти.
2. SIM-карта NANO вставляється стороною з мікросхемою зверху.

Міні-PCIe

Помаранчева область — це приблизне розташування додаткової карти Mini-PCIe, потрібен лише один гвинт m2x5.

У таблиці нижче наведено всі сигнали. Підтримуються повнорозмірні карти Mini-PCIe.

розпіновка: 

Сигнал	PIN-код	PIN-код	Сигнал
	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

ПРИМІТКА: 

1. Усі порожні сигнали є NC (без підключення).
2. 4G_PWR — це окреме джерело живлення для карти Mini-PCIe. Його можна вимкнути або ввімкнути за допомогою GPIO6 CM4, керуючий сигнал має високу активність.
3. Сигнал 4G_LED підключається до LED2 внутрішньо, див. розділ 2.2.8.
4. Сигнали SPI1 використовуються тільки для карт LoraWAN, таких як WM1302.

M.2

EdgeBox-RPI-200 оснащений роз'ємом M.2 типу M KEY. Підтримується ЛИШЕ SSD-карта NVME розміром 2242, НЕ mSATA.

Драйвери та інтерфейси програмування

LED

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 світлодіодом користувача LED2
• $ cd gpio21
• $ echo out > напрямок
• $ echo 0 > значення # увімкнути світлодіод користувача, LOW активний
  OR
• $ echo 1 > значення # вимкнути світлодіод користувача

Послідовний порт (RS232 і RS485)

У системі є два окремих послідовних порти. /dev/ ttyACM1 як порт RS232 і /dev/ ttyACM0 як порт RS485. Використовуйте RS232 як прикладample.

$ python
>>> імпортувати серійний номер
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
правда
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')

10

Стільниковий зв'язок через Mini-PCIe (опціонально)

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 роз’єму 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
  І
• $ cd gpio5
• $ echo out > напрямок
• $ echo 1 > значення # звільнити сигнал скидання Mini PCIe

ПРИМІТКА: Потім світлодіод 4G починає блимати.

Перевірте пристрій:

$ lsusb

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

$ dmesg

[ 185.421911] usb 1-1.3: новий високошвидкісний USB-пристрій № 5 з використанням dwc_otg
[ 185.561937] usb 1-1.3: знайдено новий пристрій USB, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18
[185.561953] usb 1-1.3: нові стрічки пристроїв USB: Mfr = 1, продукт = 2, SerialNumber = 0
[ 185.561963] usb 1-1.3: Продукт: Android
[ 185.561972] usb 1-1.3: Виробник: Android
[ 185.651402] usbcore: зареєстровано новий драйвер інтерфейсу cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: зареєстровано нову опцію драйвера інтерфейсу
[ 185.665593] usbserial: підтримка USB Serial зареєстрована для модему GSM (1 порт)
[ 185.665973] варіант 1-1.3:1.0: виявлено конвертер модему GSM (1 порт)
[ 185.666283] usb 1-1.3: конвертер модему GSM (1 порт) тепер під’єднано до ttyUSB2 [ 185.666499] варіант 1-1.3:1.1: виявлено конвертер модема GSM (1 порт)
[ 185.666701] usb 1-1.3: конвертер модему GSM (1 порт) тепер під’єднано до ttyUSB3 [ 185.666880] варіант 1-1.3:1.2: виявлено конвертер модема GSM (1 порт)
[ 185.667048] usb 1-1.3: конвертер модему GSM (1 порт) тепер під’єднано до ttyUSB4 [ 185.667220] варіант 1-1.3:1.3: виявлено конвертер модема GSM (1 порт)
[ 185.667384] usb 1-1.3: GSM-модем (1-портовий конвертер) тепер під’єднано 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: зареєструвати «qmi_wwan» на usb-3f980000.usb-1.3, пристрій WWAN/QMI, xx:xx:xx:xx:xx:xx
ПРИМІТКА: xx:xx:xx:xx:xx: xx — MAC-адреса

$ ifconfig -a
…… wwan0: flags=4163 mtu 1500
inet 169.254.69.13 маска мережі 255.255.0.0 broadcast 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20 ether 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 XNUMX (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 викинуто 0 переповнень 0 носіїв 0 колізій 0

Як використовувати команду AT

$ miniterm — Доступні порти:

• 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»

Введіть індекс порту або повну назву:

$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200

Деякі корисні AT-команди:

• 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

Як набрати

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

Потім блимає індикатор 4G. Якщо вдасться, повернення ось так

Додайте маршрут маршрутизатора

• $ route add default gw 10.64.64.64 або ваш шлюз XX.XX.XX.XX

Потім проведіть тест за допомогою ping:

• $ ping google.com

WDT
Блок-схема WDT

Модуль WDT має три термінали, вхід, вихід і світлодіодний індикатор.

ПРИМІТКА: Світлодіод є додатковим і недоступним у попередніх версіях обладнання.

Як це працює

1. ЖИВЛЕННЯ системи УВІМКНЕНО.
2. Затримка 200 мс.
3. Надішліть WDO негативний імпульс із низьким рівнем 200 мс, щоб скинути систему.
4. Підніміть WDO.
5. Затримка 120 секунд, поки індикатор блимає (зазвичай 1 Гц).
6. Вимкніть індикатор.
7. Зачекайте 8 імпульсів на WDI для активного модуля WDT і засвітіть світлодіод.
8. Перейдіть у режим WDT-FEED, принаймні один імпульс повинен надходити в WDI принаймні кожні 2 секунди, якщо ні, модуль WDT повинен видавати негативний імпульс для скидання системи.
9. Перейти до 2.

RTC

Інформація про чіп RTC

Нова версія: чіп RTC PCF8563 від NXP. Він монтується на системній шині I2C, адреса i2c має бути 0x51.

У самій ОС є драйвер, нам потрібні лише деякі конфігурації.

Увімкнути RTC

• Щоб увімкнути RTC, вам потрібно:
  • $sudo nano /boot/config.txt
• Потім додайте наступний рядок у нижній частині /boot/config.txt
  • dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
• Потім перезавантажте систему
  • $sudo перезавантажити
• Потім скористайтеся такою командою, щоб перевірити, чи ввімкнено RTC:
  • $sudo hwclock -rv
• Вихід має бути:

ПРИМІТКА: 

1. переконайтеся, що точка драйвера i2c-1 відкрита, а точка закрита за замовчуванням.
2. розрахунковий час резервування RTC становить 15 днів.

ПРИМІТКА щодо зміни продукту:

СТАРА версія: чіп RTC MCP79410 від мікрочіпа. Встановлюється на системну шину I2C. Адреса i2c цього чіпа має бути 0x6f. Щоб увімкнути його, потрібно:

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

ДБЖ для безпечного вимкнення (опціонально)

Схема модуля ДБЖ наведена нижче.

Модуль ДБЖ вставляється між DC5V і CM4, GPIO використовується для сигналізації CPU, коли джерело живлення 5V вимикається. Потім ЦП має виконати щось термінове у сценарії до вичерпання енергії суперконденсатора та запустити «$ shutdown». Інший спосіб використання цієї функції — ініціювати завершення роботи, коли змінюється контакт GPIO. Даний контакт GPIO налаштовано як ключ введення, який генерує події KEY_POWER. Цю подію обробляє systemd-logind, ініціюючи завершення роботи. Версії Systemd, старші за 225, потребують правила udev для прослуховування пристрою введення: використовуйте /boot/overlays/README як посилання, а потім змініть /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1

ПРИМІТКА: 

1. Для отримання додаткової інформації щодо функції ДБЖ зв’яжіться з нами.
2. Сигнал тривоги активний НИЗЬКИЙ.

Електричні характеристики

Споживана потужність

Енергоспоживання EdgeBox-RPI-200 сильно залежить від програми, режиму роботи та підключених периферійних пристроїв. Наведені значення слід розглядати як приблизні. У наступній таблиці наведені параметри енергоспоживання EdgeBox-RPI-200:

Примітка: За умови живлення 24 В, без додаткових карт у розетках та без USB-пристроїв.

Режим роботи	Струм (ма)	потужність	Зауваження
Бездіяльність	81
Стрес-тест	172		напруга -c 4 -t 10m -v &

ДБЖ (необов’язково)

Час резервного копіювання модуля ДБЖ дуже залежить від завантаженості системи. Деякі типові умови наведено нижче. Тестовий модуль CM4 — 4 ГБ LPDDR4,32, XNUMX ГБ eMMC з модулем Wi-Fi.

Режим роботи	Час (секунда)	Зауваження
Бездіяльність	55
Повне завантаження ЦП	18	напруга -c 4 -t 10m -v &

Механічні креслення

• WWW.SEEEDSTUDIO.COM

Документи / Ресурси

Комп’ютер Edge на базі Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 [pdfПосібник користувача EdgeBox-RPI-200 EC25 Комп’ютер Edge на основі Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI-200, Комп’ютер Edge на основі EC25 Raspberry PI CM4, комп’ютер Edge на основі Raspberry PI CM4, комп’ютер Edge на основі CM4, комп’ютер Edge на базі

Список літератури

• Посібник користувача