Mô-đun tính toán Raspberry Pi CM 1 4S

Thông tin sản phẩm

Thông số kỹ thuật

• Tính năng: Bộ xử lý
• Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: 1GB
• Bộ nhớ MultiMediaCard nhúng (eMMC): 0/8/16/32GB
• Mạng Ethernet: Đúng
• Bus tuần tự đa năng (USB): Đúng
• HDMI: Đúng
• Yếu tố hình thức: SODIMM

Hướng dẫn sử dụng sản phẩm

Chuyển đổi từ Mô-đun tính toán 1/3 sang Mô-đun tính toán 4S
Nếu bạn đang chuyển đổi từ Raspberry Pi Compute Module (CM) 1 hoặc 3 sang Raspberry Pi CM 4S, hãy làm theo các bước sau:

1. Đảm bảo bạn có hệ điều hành (OS) Raspberry Pi tương thích với nền tảng mới.
2. Nếu sử dụng một hạt nhân tùy chỉnh, hãyview và điều chỉnh nó để tương thích với phần cứng mới.
3. Hãy xem xét những thay đổi về phần cứng được mô tả trong sách hướng dẫn để biết sự khác biệt giữa các mẫu máy.

Chi tiết nguồn điện
Đảm bảo sử dụng nguồn điện phù hợp đáp ứng được yêu cầu về điện của Raspberry Pi CM 4S để tránh mọi sự cố.

Sử dụng I/O mục đích chung (GPIO) trong khi khởi động
Hiểu được hoạt động của GPIO trong quá trình khởi động để đảm bảo khởi tạo và hoạt động bình thường của các thiết bị ngoại vi hoặc phụ kiện được kết nối.

Những câu hỏi thường gặp (FAQ)

H: Tôi có thể sử dụng CM 1 hoặc CM 3 trong khe cắm bộ nhớ làm thiết bị SODIMM không?
A: Không, các thiết bị này không thể được sử dụng trong khe cắm bộ nhớ như một thiết bị SODIMM. Kiểu dáng được thiết kế riêng để tương thích với các mẫu Raspberry Pi CM.

Giới thiệu

Sách trắng này dành cho những ai muốn chuyển từ sử dụng Raspberry Pi Compute Module (CM) 1 hoặc 3 sang Raspberry Pi CM 4S. Có một số lý do tại sao điều này có thể mong muốn:

• Sức mạnh tính toán lớn hơn
• Thêm bộ nhớ
• Độ phân giải đầu ra cao hơn lên đến 4Kp60
• Khả năng sử dụng tốt hơn
• Tuổi thọ sản phẩm dài hơn (lần mua cuối cùng không trước tháng 2028 năm XNUMX)

Theo quan điểm phần mềm, việc chuyển từ Raspberry Pi CM 1/3 sang Raspberry Pi CM 4S tương đối dễ dàng, vì hình ảnh hệ điều hành (OS) Raspberry Pi sẽ hoạt động trên mọi nền tảng. Tuy nhiên, nếu bạn đang sử dụng kernel tùy chỉnh, một số điều sẽ cần được cân nhắc khi chuyển đổi. Những thay đổi về phần cứng là đáng kể và những khác biệt được mô tả trong phần sau.

Thuật ngữ
Legacy graphics stack: Một graphics stack được triển khai hoàn toàn trong blob phần mềm VideoCore với giao diện lập trình ứng dụng shim được hiển thị trên kernel. Đây là những gì đã được sử dụng trên phần lớn các thiết bị Raspberry Pi Ltd Pi kể từ khi ra mắt, nhưng đang dần được thay thế bằng (F)KMS/DRM.
FKMS: Cài đặt chế độ hạt nhân giả. Trong khi chương trình cơ sở vẫn kiểm soát phần cứng cấp thấp (ví dụamp(ví dụ: cổng HDMI, Giao diện nối tiếp hiển thị, v.v.), các thư viện Linux chuẩn được sử dụng trong chính hạt nhân.
KMS: Trình điều khiển Kernel Mode Setting đầy đủ. Kiểm soát toàn bộ quá trình hiển thị, bao gồm cả việc giao tiếp trực tiếp với phần cứng mà không cần tương tác với chương trình cơ sở.
DRM: Direct Rendering Manager, một hệ thống con của hạt nhân Linux được sử dụng để giao tiếp với các đơn vị xử lý đồ họa. Được sử dụng hợp tác với FKMS và KMS.

So sánh mô-đun tính toán

Sự khác biệt về chức năng
Bảng dưới đây cung cấp một số ý tưởng về sự khác biệt cơ bản về mặt điện và chức năng giữa các mẫu.

Tính năng	CM 1	CM 3/3+	CM 4S
Bộ xử lý	BCM2835	BCM2837	BCM2711
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên	512MB	1GB	1GB
Bộ nhớ MultiMediaCard (eMMC) nhúng	—	0/8/16/32GB	0/8/16/32GB
Mạng Ethernet	Không có	Không có	Không có
Bus tuần tự đa năng (USB)	1×USB 2.0	1×USB 2.0	1×USB 2.0
HDMI	1×1080p60	1×1080p60	1×4K
Yếu tố hình thức	SODIMM	SODIMM	SODIMM

Sự khác biệt về mặt vật lý
Hệ số dạng Raspberry Pi CM 1, CM 3/3+ và CM 4S dựa trên đầu nối mô-đun bộ nhớ kép nội tuyến (SODIMM) có đường viền nhỏ. Điều này cung cấp đường dẫn nâng cấp tương thích vật lý giữa các thiết bị này.

GHI CHÚ
Những thiết bị này không thể được sử dụng trong khe cắm bộ nhớ như một thiết bị SODIMM.

Chi tiết cung cấp điện
Raspberry Pi CM 3 yêu cầu một bộ cấp nguồn (PSU) 1.8V bên ngoài. Raspberry Pi CM 4S không còn sử dụng đường ray PSU 1.8V bên ngoài nữa nên các chân này trên Raspberry Pi CM 4S không còn được kết nối nữa. Điều này có nghĩa là các bo mạch chủ trong tương lai sẽ không cần lắp bộ điều chỉnh, giúp đơn giản hóa trình tự bật nguồn. Nếu các bo mạch hiện có đã có PSU +1.8V, Raspberry Pi CM 4S sẽ không bị hư hại gì.
Raspberry Pi CM 3 sử dụng hệ thống BCM2837 trên một chip (SoC), trong khi CM 4S sử dụng SoC BCM2711 mới. BCM2711 có khả năng xử lý mạnh hơn đáng kể, do đó, có khả năng, nó sẽ tiêu thụ nhiều điện năng hơn. Nếu đây là mối quan tâm thì việc giới hạn tốc độ xung nhịp tối đa trong config.txt có thể giúp ích.

Sử dụng I/O mục đích chung (GPIO) trong quá trình khởi động
Khởi động nội bộ của Raspberry Pi CM 4S bắt đầu từ bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình xóa điện tử (EEPROM) giao diện ngoại vi nối tiếp (SPI) bên trong bằng cách sử dụng các chân GPIO2711 đến GPIO40 của BCM43; sau khi khởi động hoàn tất, các GPIO của BCM2711 được chuyển sang đầu nối SODIMM và do đó hoạt động giống như trên Raspberry Pi CM 3. Ngoài ra, nếu cần nâng cấp EEPROM trong hệ thống (điều này không được khuyến khích) thì các chân GPIO GPIO40 đến GPIO43 từ BCM2711 sẽ trở lại trạng thái được kết nối với SPI EEPROM và do đó các chân GPIO này trên đầu nối SODIMM không còn được BCM2711 điều khiển trong quá trình nâng cấp.

Hành vi GPIO khi bật nguồn lần đầu
Các đường GPIO có thể có một điểm rất ngắn trong quá trình khởi động, tại đó chúng không bị kéo xuống thấp hoặc lên cao, do đó khiến hành vi của chúng trở nên không thể đoán trước. Hành vi không xác định này có thể thay đổi giữa CM3 và CM4S, và cũng có thể thay đổi theo các biến thể lô chip trên cùng một thiết bị. Trong phần lớn các trường hợp sử dụng, điều này không ảnh hưởng đến việc sử dụng, tuy nhiên, nếu bạn có một cổng MOSFET được gắn vào GPIO ba trạng thái, điều này có thể gây nguy cơ bất kỳ điện dung đi lạc nào giữ vôn và bật bất kỳ thiết bị hạ lưu nào được kết nối. Thực hành tốt là đảm bảo điện trở xả cổng xuống đất được tích hợp vào thiết kế của bo mạch, cho dù sử dụng CM3 hay CM4S, để các điện tích điện dung này được xả ra.
Giá trị đề xuất cho điện trở là từ 10K đến 100K.

Vô hiệu hóa eMMC
Trên Raspberry Pi CM 3, EMMC_Disable_N ngăn chặn tín hiệu truy cập vào eMMC bằng điện. Trên Raspberry Pi CM 4S, tín hiệu này được đọc trong quá trình khởi động để quyết định nên sử dụng eMMC hay USB để khởi động. Thay đổi này sẽ trong suốt đối với hầu hết các ứng dụng.

EEPROM_WP_N
Raspberry Pi CM 4S khởi động từ EEPROM tích hợp được lập trình trong quá trình sản xuất. EEPROM có tính năng bảo vệ ghi có thể được bật thông qua phần mềm. Một chân cắm ngoài cũng được cung cấp để hỗ trợ bảo vệ ghi. Chân cắm này trên chân cắm SODIMM là chân cắm nối đất, vì vậy theo mặc định, nếu bảo vệ ghi được bật thông qua phần mềm thì EEPROM được bảo vệ ghi. Không nên cập nhật EEPROM tại hiện trường. Sau khi quá trình phát triển hệ thống hoàn tất, EEPROM phải được bảo vệ ghi thông qua phần mềm để ngăn chặn những thay đổi tại hiện trường.

Cần thay đổi phần mềm

Nếu bạn đang sử dụng Raspberry Pi OS được cập nhật đầy đủ thì những thay đổi về phần mềm cần thiết khi di chuyển giữa bất kỳ bo mạch Raspberry Pi Ltd nào là rất nhỏ; hệ thống sẽ tự động phát hiện bo mạch nào đang chạy và sẽ thiết lập hệ điều hành phù hợp. Vì vậy, ví dụample, bạn có thể di chuyển ảnh hệ điều hành của mình từ Raspberry Pi CM 3+ sang Raspberry Pi CM 4S và nó sẽ hoạt động mà không cần thay đổi.

GHI CHÚ
Bạn nên đảm bảo rằng cài đặt Raspberry Pi OS của bạn được cập nhật bằng cách thực hiện cơ chế cập nhật tiêu chuẩn. Điều này sẽ đảm bảo rằng tất cả phần mềm cơ sở và phần mềm hạt nhân đều phù hợp với thiết bị đang sử dụng.

Nếu bạn đang phát triển bản dựng kernel tối thiểu của riêng mình hoặc có bất kỳ tùy chỉnh nào trong thư mục khởi động thì có thể có một số khu vực mà bạn cần đảm bảo rằng mình đang sử dụng thiết lập, lớp phủ và trình điều khiển chính xác.
Trong khi sử dụng Raspberry Pi OS được cập nhật có nghĩa là quá trình chuyển đổi khá minh bạch, đối với một số ứng dụng 'bare metal', có thể một số địa chỉ bộ nhớ đã thay đổi và cần phải biên dịch lại ứng dụng. Xem tài liệu về thiết bị ngoại vi BCM2711 để biết thêm chi tiết về các tính năng bổ sung của BCM2711 và địa chỉ thanh ghi.

Cập nhật chương trình cơ sở trên hệ thống cũ hơn
Trong một số trường hợp, có thể không thể cập nhật hình ảnh lên phiên bản mới nhất của Raspberry Pi OS. Tuy nhiên, bo mạch CM4S vẫn cần phải cập nhật chương trình cơ sở để hoạt động chính xác. Có một whitepaper có sẵn từ Raspberry Pi Ltd mô tả chi tiết về việc cập nhật chương trình cơ sở, tuy nhiên, tóm lại, quy trình như sau:

Tải xuống phần mềm files từ vị trí sau: https://github.com/raspberrypi/firmware/archive/refs/heads/stable.zip
Zip này file chứa một số mục khác nhau, nhưng những mục chúng tôi quan tâm ở đây làtagChúng nằm trong thư mục khởi động.
Firmware files có tên theo dạng start*.elf và hỗ trợ liên quan của chúng files sửa lỗi*.dat.
Nguyên tắc cơ bản là sao chép phần bắt đầu và sửa lỗi cần thiết files từ zip này file để thay thế cùng tên files trên hình ảnh hệ điều hành đích. Quy trình chính xác sẽ phụ thuộc vào cách hệ điều hành được thiết lập, nhưng như một ví dụample, đây là cách thực hiện trên ảnh hệ điều hành Raspberry Pi.

1. Giải nén hoặc mở zip file để bạn có thể truy cập vào những gì cần thiết files.
2. Mở thư mục khởi động trên ảnh hệ điều hành đích (có thể nằm trên thẻ SD hoặc bản sao trên đĩa).
3. Xác định start.elf và fixup.dat files có mặt trên ảnh hệ điều hành đích.
4. Sao chép những cái đó files từ tệp zip đến hình ảnh đích.

Bây giờ hình ảnh đã sẵn sàng để sử dụng trên CM4S.

Đồ họa
Theo mặc định, Raspberry Pi CM 1–3+ sử dụng ngăn xếp đồ họa cũ, trong khi Raspberry Pi CM 4S sử dụng ngăn xếp đồ họa KMS.
Mặc dù có thể sử dụng ngăn xếp đồ họa cũ trên Raspberry Pi CM 4S, nhưng nó không hỗ trợ khả năng tăng tốc 3D, do đó, bạn nên chuyển sang KMS.

HDMI
Trong khi BCM2711 có hai cổng HDMI, chỉ có HDMI-0 khả dụng trên Raspberry Pi CM 4S và có thể điều khiển ở tốc độ lên tới 4Kp60. Tất cả các giao diện hiển thị khác (DSI, DPI và composite) đều không thay đổi.

Raspberry Pi là nhãn hiệu của Raspberry Pi Ltd
Công ty TNHH Raspberry Pi

Tài liệu / Tài nguyên

Mô-đun tính toán Raspberry Pi CM 1 4S [tập tin pdf] Hướng dẫn sử dụng CM 1, Mô-đun tính toán CM 1 4S, Mô-đun tính toán 4S, Mô-đun tính toán, Mô-đun

Tài liệu tham khảo

• Hướng dẫn sử dụng