CompuLab SBC-IOT-IMX8PLUS 工业树莓派物联网网关用户指南
介绍
关于本文档
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相关文件
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表 2 相关文件
| 文档 | 地点 |
| SBC-IOT-IMX8PLUS资源 | https://www.compulab.com/products/sbcs/sbc-iot-imx8plus-nxp-i- mx8m-plus-物联网-单板计算机/#devres |
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亮点
- NXP i.MX8M-Plus CPU，四核 Cortex-A53
- 高达 8GB RAM 和 128GB eMMC
- LTE/4G 调制解调器、WiFi 802.11ax、蓝牙 5.3
- 2x LAN, USB3.0, 2x USB2.0 和 CAN 总线
- 多达 3 个 RS485 | RS232 和数字 I/O
- 安全启动和硬件看门狗
- 专为可靠性和 24/7 运行而设计
- -40C 至 80C 的宽温度范围
- 输入音量tag8V 至 36V 的范围和 PoE 客户端
- Debian Linux 和 Yocto 项目
规格
表 3 CPU 核心、RAM 和存储
| 特征 | 规格 |
| 中央处理器 | NXP i.MX8M Plus 四核四核 ARM Cortex-A53，1.8GHz |
| 西北大学 | AI/ML 神经处理单元，高达 2.3 TOPS |
| 实时协处理器 | ARM Cortex-M7，800Mhz |
| 内存 | 1GB – 8GB，LPDDR4 |
| 主存储 | 16GB – 128GB eMMC 闪存，板载 |
表 4 网络
| 特征 | 规格 |
| 局域网 | 2 个 1000Mbps 以太网端口，RJ45 连接器 |
| WiFi 和蓝牙 | 802.11ax WiFi 和蓝牙 5.3 BLE 使用英特尔 WiFi 6E AX210 模块 2x 2.4GHz / 5GHz 橡皮鸭天线实现 |
| 蜂窝网络 | 4G/LTE CAT4 蜂窝模块，Quectel EC25-E/A 蜂窝橡胶鸭天线 |
| SIM卡座 | |
| GNSS | 全球定位系统 使用Quectel EC25模块实现 |
表 5 显示和图形
| 特征 | 规格 |
| 显示输出 | DVI-D，高达 1080p60 |
| 图形处理器和视频 | GC7000UL GPU1080p60 HEVC/H.265、AVC/H.264* 仅适用于 C1800QM CPU 选项 |
表 6 I/O 和系统
| 特征 | 规格 |
| USB | 2 个 USB2.0 端口，A 型连接器（后面板） |
| 1x USB3.0接口，type-A连接器（前面板） | |
| RS485/RS232 | 最多 3 个 RS485（半双工）| RS232 端口隔离式接线端子连接器 |
| CAN总线 | 1x CAN 总线端口隔离，接线端子连接器 |
| 数字输入/输出 | 4x 数字输出 + 4x 数字输入隔离，24V 符合 EN 61131-2，接线端子连接器 |
| 调试 | 1 个串行控制台，通过 UART 转 USB 桥接器、微型 USB 连接器 |
| 支持NXP SDP/UUU协议，micro-USB接口 | |
| 扩张 | 用于附加板的扩展连接器 LVDS、SDIO、USB、SPI、I2C、GPIO |
| 安全 | 安全启动，使用 i.MX8M Plus HAB 模块实现 |
| 发光二极管 | 2 个通用双色 LED |
| 实时时钟 | 由板载纽扣电池供电的实时时钟 |
| 看门狗 | 硬件看门狗 |
| 供电 | 支持 PoE（受电设备） |
表 7 电气、机械和环境
| 供应量tage | 未调节的 8V 至 36V |
| 方面 | 132 x 84 x 25 毫米 |
| 热板 | 铝热板，130mm x 80mm * 仅适用于“H”配置选项 |
| 冷却 | 被动散热，无风扇设计 |
| 重量 | 450 克 |
| 平均无故障时间 | 2000,000 小时 |
| 操作温度 | 商用：0° 至 60° C 扩展：-20° 至 60° C 工业：-40° 至 80° C |
核心系统组件
恩智浦 i.MX8M Plus SoC
i.MX8M Plus 处理器采用先进的四核 ARM® Cortex®-A53 内核，运行速度高达 1.8 GHz。 通用 Cortex®-M7 核心处理器可实现低功耗处理。
图 1 i.MX8M Plus 框图
系统内存
动态随机存取记忆体
SBC-IOT-IMX8PLUS 可提供高达 8GB 的板载 LPDDR4 内存。
主存储
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有高达 128GB 的焊接板载 eMMC 内存，用于存储引导加载程序和操作系统（内核和根 file系统）。 剩余的 eMMC 空间用于存储通用（用户）数据。
WiFi 和蓝牙
SBC-IOT-IMX8PLUS可选配Intel WiFi 6 AX210模块，提供2×2 WiFi 802.11ax和蓝牙5.3接口。 AX210 模块安装在 M.2 插座 (P22) 中。
WiFi 和蓝牙天线连接可通过两个板载 MHF4 连接器使用。 SBC-IOT-IMX8PLUS 随附两根 MHF4 转 RP-SMA 电缆和两根 2.4GHz / 5GHz 橡皮鸭天线。
蜂窝和全球定位系统
SBC-IOT-IMX8PLUS 蜂窝接口通过 mini-PCIe 蜂窝调制解调器模块和 nano-SIM 插槽实现。 要为 SBC-IOT-IMX8PLUS 设置蜂窝功能，请将有源 SIM 卡安装到 nano-SIM 插槽 U10 中。 蜂窝模块应安装到 mini PCIe 插座 P3 中。
蜂窝调制解调器模块还实现了 GNNS/GPS。
调制解调器天线连接可通过板载 MHF 连接器获得。 SBC IOT IMX8PLUS 随附两根 MHF 转 SMA 电缆和一根蜂窝橡皮鸭天线。
CompuLab 为 SBC-IOT-IMX8PLUS 提供以下蜂窝调制解调器选项：
- 4G/LTE CAT4 蜂窝模块，Quectel EC25-E（欧盟频段）
- 4G/LTE CAT4 蜂窝模块，Quectel EC25-A（美国频段）
图 2 蜂窝调制解调器和 SIM 卡插座
以太网
SBC-IOT-IMX8PLUS 包含两个以太网端口，通过 i.MX8M Plus 内部 MAC 和两个 Realtek RTL8211 PHY 实现
ETH1 在连接器 P13 上可用； ETH2 在连接器 P14 上可用。
ETH2 端口具有可选的 POE 802.3af 受电设备功能。
注意：只有在订购带有“POE”配置选项的设备时，ETH2 端口才具有 PoE 供电设备功能。
USB
USB3.0
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有一个 USB3.0 主机端口，连接到前面板 USB 连接器 J8。 USB3.0 端口直接使用原生 i.MX8M Plus 端口实现。
USB2.0
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有两个外部 USB2.0 主机端口。 这些端口连接到后面板 USB 连接器 P17 和 P18。 所有 USB2.0 端口均使用 MicroChip USB2514 USB 集线器实现。 3.7 CAN 总线 SBC-IOT-IMX8PLUS 具有一个 CAN 2.0B 端口，通过 i.MX8M Plus CAN 控制器实现。 CAN 总线信号被路由到工业 I/O 连接器 P8。 有关引脚分配的详细信息，请参阅第 5.4 节。
串行调试控制台
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有一个串行调试控制台，通过微型 USB 连接器上的 UART 转 USB 桥接。 CP2104 UART 转 USB 桥接器与 i.MX8M Plus UART 端口连接。 CP2104 USB 信号被路由到位于前面板上的微型 USB 连接器 P20。
显示输出
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有路由到标准 HDMI 连接器的 DVI-D 接口。 显示输出接口支持高达 1920 x 1080 的分辨率。
USB编程端口
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有 USB 编程接口，可用于使用 NXP UUU 实用程序进行设备恢复。
USB 编程接口连接到前面板连接器 P16。
当主机 PC 通过 USB 电缆连接到 USB 编程连接器时，SBC-IOTIMX8PLUS 禁用从 eMMC 正常启动并进入串行下载程序启动模式。
I/O 扩展插座
M.8 Key-E插座P2上有SBC-IOT-IMX12PLUS扩展接口。 扩展连接器允许将自定义 I/O 附加板集成到 SBC-IOT IMX8PLUS 中。 扩展连接器具有嵌入式接口，如 LVDS、I2C、SPI、USB 和 SDIO。
工业 I/O（IE 模块）
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有 4 个工业 I/O (IE) 插槽，最多可安装 4 个不同的 I/O 模块。 每个 IE 插槽与 SBC-IOT-IMX8PLUS 隔离。 I/O 插槽 A、B、C 可安装 RS232 或 RS485 I/O 模块。 I/O 插槽 D 只能安装数字 I/O（4x DI，4x DO）模块。
表 8 工业 I/O – 功能和订购代码
| 输入输出插槽 A | 输入/输出插槽 B | 输入输出插槽 C | 输入输出插槽 D | |
| RS-232（2线） | FARS2 | FBRS2 | FCRS2 | – |
| RS-485（半双工） | FARS4 | FBRS4 | FCRS4 | – |
| 数字 I/O(4x DI, 4x DO) | – | – | – | FDI |
组合前amp莱斯：
- 对于 2x RS485，订购代码将为 SBC-IOTIMX8PLUS-…-FARS4 FBRS4-…
- 对于 1x RS232 + 1x RS485 + 数字 I/O，订购代码将为 SBC IOTIMX8PLUS-…-FARS2- FBRS4-FDIO-…
某些 I/O 组合也可以使用板载 SMT 组件来实现。
工业 I/O 信号路由到 SBC-IOT IMX2PLUS 背面板上的 11×8 接线端子。 有关连接器引脚分配，请参阅第 5.4 节。
IE-RS485
RS485 功能通过与 i.MX13488M Plus UART 端口连接的 MAX8 收发器实现。 主要特点：
- 2线，半双工
- 与主机电隔离
- 高达 3Mbps 的可编程波特率
- 软件控制的 120ohm 终端电阻
IE-RS232
RS232 功能通过与 i.MX3221M Plus UART 端口连接的 MAX8（或兼容）收发器实现。 主要特点：
- 仅接收/发送
- 与主机电隔离
- 高达 250kbps 的可编程波特率
数字输入和输出
四个数字输入通过符合 EN 3-4 的 CLT61131-2B 数字终端实现。 遵循 EN 4140-61131 的 VNI2K 固态继电器实现了四个数字输出。 主要特点：
- 外部供应量tag高达 24V
- 与主单元和其他 I/O 模块电气隔离
- 数字输出最大输出电流 – 每通道 0.5A
图 3 数字输出 – 典型接线 example
图 4 数字输入 – 典型接线 example
系统逻辑
电源子系统
电源轨
SBC-IOT-IMX8PLUS 由具有输入电压的单个电源轨供电tage 范围为 8V 至 36V。
当 SBC-IOT-IMX8PLUS 装配有“POE”选项时，它也可以通过 2at Type 802.3 PoE 电源的 ETH1 连接器供电。
电源模式
SBC-IOT-IMX8PLUS 支持三种硬件电源模式
表 9 电源模式
| 电源模式 | 描述 |
| ON | 启用所有内部电源轨。 连接主电源时自动进入模式。 |
| 离开 | CPU 内核电源轨关闭。 所有外围电源轨均关闭。 |
| 睡觉 | DRAM 保持自刷新状态。 大多数 CPU 核心电源轨已关闭。 大多数外围电源轨都已关闭。 |
RTC 备用电池
SBC-IOT-IMX8PLUS 采用 120mAh 纽扣锂电池，可在主电源不存在时维持板载 RTC。
实时时钟
SBC-IOT-IMX8PLUS RTC采用AM1805实时时钟（RTC）芯片实现。 RTC 使用地址 8xD2/D0 处的 I2C 接口连接到 i.MX3M Plus SoC。 SBC IOT-IMX8PLUS 备用电池使 RTC 保持运行，以在主电源不存在时保持时钟和时间信息。
硬件看门狗
SBC-IOT-IMX8PLUS看门狗功能是通过i.MX8M Plus看门狗实现的。
接口和连接器
连接器位置
面板连接器
内部连接器
直流电源插孔 (J7)
直流电源输入连接器。
表 10 DC 插孔连接器引脚分配
|
别针 |
信号名称 |  |
|
1 |
直流输入 |
|
| 2 |
地线 |
|
表 11 直流插孔连接器数据
|
制造商 |
制造商 P/N |
| 联系技术 |
DC-081HS(-2.5) |
该连接器与 CompuLab 提供的 SBC-IOT-IMX8PLUS AC PSU 和 IOTG ACC-CABDC DC 电缆兼容。
USB 主机连接器（J8、P17、P18）
SBC-IOT-IMX8PLUS USB3.0 主机端口可通过标准 A 型 USB3 连接器 J8 使用。 SBC-IOT-IMX8PLUS USB2.0 主机端口可通过两个标准 A 型 USB 连接器 P17 和 P18 使用。
有关其他详细信息，请参阅本文档的第 3.6 节。
工业 I/O 连接器 (P8)
SBC-IOT-IMX8PLUS 工业 I/O 信号路由到接线端子 P8。 引脚分配由 I/O 模块配置决定。 有关其他详细信息，请参阅第 3.12 节。
表 12 工业 I/O 附加连接器引脚分配
| I/O模块 | 别针 | 信号名称 | 隔离电源域 |
| A | 1 | RS232_TXD / RS485_POS | 1 |
| – | 2 | CAN_L | 1 |
| A | 3 | RS232_RXD / RS485_NEG | 1 |
| – | 4 | CAN_H | 1 |
| A | 5 | ISO_GND_1 | 1 |
| B | 6 | RS232_RXD / RS485_NEG | 2 |
| B | 7 | RS232_TXD / RS485_POS | 2 |
| B | 8 | ISO_GND_2 | 2 |
| D | 9 | 输入0 | 3 |
| D | 10 | 输入1 | 3 |
| D | 11 | 输入2 | 3 |
| C | 12 | RS232_TXD / RS485_POS | 3 |
| D | 13 | 输入3 | 3 |
| C | 14 | RS232_RXD / RS485_NEG | 3 |
| D | 15 | OUT0 | 3 |
| D | 16 | OUT1 | 3 |
| D | 17 | OUT3 | 3 |
| D | 18 | OUT2 | 3 |
| D | 19 | 24V_输入 | 3 |
| D | 20 | 24V_输入 | 3 |
| 光盘 | 21 | ISO_GND_3 | 3 |
| 光盘 | 22 | ISO_GND_3 | 3 |
表 13 工业 I/O 附加连接器数据
| 连接器类型 | 引脚编号 |
| 带推入式弹簧连接的 22 针双原始插头锁定：螺丝法兰螺距：2.54 毫米 导线横截面：AWG 20 – AWG 30 连接器 P/N：Kunacon HGCH25422500K 配合连接器 P/N：Kunacon PDFD25422500K 笔记: CompuLab 提供带网关单元的匹配连接器 |
 |
串行调试控制台 (P5)
SBC-IOT-IMX8PLUS 串行调试控制台接口路由到微型 USB 连接器 P20。 有关更多信息，请参阅本文档的第 3.8 节。
RJ45 以太网连接器（P13、P14）
SBC-IOT-IMX8PLUS 以太网端口 ETH1 路由到 RJ45 连接器 P13。 SBC IOT-IMX8PLUS 以太网端口 ETH2 路由到 RJ45 连接器 P14。 有关其他详细信息，请参阅本文档的第 3.5 节。
迷你 PCIe 插槽 (P3)
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有一个 mini-PCIe 插槽 P3，主要用于蜂窝调制解调器模块。 P3 实现 USB 和 SIM 接口。 Socket P3 不实现 PCIe 信号。
Nano-SIM 卡座 (U10)
nano-uSIM 插槽 (U10) 连接到 mini-PCIe 插槽 P3。
扩展连接器 (P19)
SBC-IOT-IMX8PLUS 扩展接口在 M.2 Key-E 插座上可用，带有自定义引脚 P19。 扩展连接器允许将自定义 I/O 附加板集成到 SBC-IOTIMX8PLUS 中。 下表概述了连接器引脚分布和可用的引脚功能。
表 14 扩展连接器引脚分配
| 别针 | 信号名称 | 描述 | 别针 | 信号名称 | 描述 |
| 2 | VCC_3.3V | 电源输出 3.3V | 1 | 地线 | |
| 4 | VCC_3.3V | 电源输出 3.3V | 3 | USB_DP | 来自 USB 集线器的可选多路复用 USB2 |
| 6 | VCC_5V | 电源输出 5V | 5 | USB_DN | 来自 USB 集线器的可选多路复用 USB2 |
| 8 | VCC_5V | 电源输出 5V | 7 | 地线 | |
| 10 | VBATA_IN | 电源输入 (8V – 36V) | 9 | I2C6_SCL | I2C6_SCL / PWM4_OUT / GPIO3_IO19 |
| 12 | VBATA_IN | 电源输入 (8V – 36V) | 11 | I2C6_SDA | I2C6_SDA / PWM3_OUT / GPIO3_IO20 |
| 14 | VBATA_IN | 电源输入 (8V – 36V) | 13 | 地线 | |
| 16 | EXT_PWRBTNn | 开/关输入 | 15 | ECSPI2_SS0 | ECSPI2_SS0 / GPIO5_IO13 |
| 18 | 地线 | 17 | ECSPI2_MISO | ECSPI2_MISO / GPIO5_IO12 | |
| 20 | 外部复位 | 重置输入 | 19 | 地线 | |
| 22 | 预订的 | 21 | ECSPI2_SCLK | ECSPI2_SCLK / GPIO5_IO10 | |
| 24 | NC | E键槽口 | 23 | ECSPI2_MOSI | ECSPI2_MOSI / GPIO5_IO11 |
| 26 | NC | E键槽口 | 25 | NC | E键槽口 |
| 28 | NC | E键槽口 | 27 | NC | E键槽口 |
| 30 | NC | E键槽口 | 29 | NC | E键槽口 |
| 32 | 地线 | 31 | NC | E键槽口 | |
| 34 | I2C5_SDA | I2C5_SDA / PWM1_OUT / GPIO3_IO25 | 33 | 地线 | |
| 36 | I2C5_SCL | I2C5_SCL / PWM2_OUT / GPIO3_IO21 | 35 | JTAG_TMS | 系统芯片TAG |
| 38 | 地线 | 37 | JTAG_TDI | 系统芯片TAG | |
| 40 | JTAG_TCK | 系统芯片TAG | 39 | 地线 | |
| 42 | 地线 | 41 | JTAG_MOD | 系统芯片TAG | |
| 44 | 预订的 | 43 | JTAG_TDO | 系统芯片TAG | |
| 46 | SD2_数据2 | SD2_DATA2 / GPIO2_IO17 | 45 | 地线 | |
| 48 | SD2_CLK | SD2_CLK/GPIO2_IO13 | 47 | LVDS_CLK_P | LVDS输出时钟 |
| 50 | SD2_数据3 | SD2_DATA3 / GPIO2_IO18 | 49 | LVDS_CLK_N | LVDS输出时钟 |
| 52 | SD2_命令 | SD2_CMD / GPIO2_IO14 | 51 | 地线 | |
| 54 | SD2_数据0 | SD2_DATA0 / GPIO2_IO15 | 53 | LVDS_D3_N | LVDS输出数据 |
| 56 | 地线 | 55 | LVDS_D3_P | LVDS输出数据 | |
| 58 | SD2_数据1 | SD2_DATA1 / GPIO2_IO16 | 57 | 地线 | |
| 60 | SD2_nRST | SD2_nRST / GPIO2_IO19 | 59 | LVDS_D2_N | LVDS输出数据 |
| 62 | 地线 | 61 | LVDS_D2_P | LVDS输出数据 | |
| 64 | 预订的 | 63 | 地线 | ||
| 66 | 地线 | 65 | LVDS_D1_N | LVDS输出数据 | |
| 68 | 预订的 | 67 | LVDS_D1_P | LVDS输出数据 | |
| 70 | 预订的 | 69 | 地线 | ||
| 72 | VCC_3.3V | 电源输出 3.3V | 71 | LVDS_D0_P | LVDS输出数据 |
| 74 | VCC_3.3V | 电源输出 3.3V | 73 | LVDS_D0_N | LVDS输出数据 |
| 75 | 地线 |
指示灯
下表描述了 SBC-IOT-IMX8PLUS LED 指示灯。
表 15 电源 LED
| 连接主电源 | LED 状态 |
| 是的 | On |
| 不 | 离开 |
通用 LED 由 SoC GPIO 控制。
表 16 用户 LED #1
| GP5_IO05状态 | LED 状态 |
| 低的 | 离开 |
| 高的 | 红色的 |
表 17 用户 LED #2
| GP5_IO01状态 | GP4_IO28状态 | LED 状态 |
| 低的 | 低的 | 离开 |
| 低的 | 高的 | 绿色的 |
| 高的 | 低的 | 红色的 |
| 高的 | 高的 | 黄色的 |
天线连接器
SBC-IOT-IMX8PLUS 具有多达四个用于外部天线的连接器。
表 18 默认天线连接器分配
| 连接器名称 | 功能 | 连接器类型 |
| WLAN-A / 蓝牙 | WiFi/BT主天线 | RP-SMA |
| 无线局域网-B | WiFi辅助天线 | RP-SMA |
| 无线广域网 | LTE主天线 | 形状记忆合金 |
| 辅助 | GPS 天线 | 形状记忆合金 |
机械的
热板和冷却解决方案
SBC-IOT-IMX8PLUS 随附可选的热板组件。 热板设计用作热界面，通常应与散热器或外部冷却解决方案结合使用。 必须提供冷却解决方案，以确保在最坏情况下，散热器表面任何位置的温度都保持在 SBC-IOTIMX8PLUS 温度规范的范围内。 可以使用各种热管理解决方案，包括主动和被动散热方法。
机械图纸
SBC-IOT-IMX8PLUS 3D 模型可从以下网址下载：
https://www.compulab.com/products/sbcs/sbc-iot-imx8plus-nxp-i-mx8m-plus-internet-of-thingssingle-board-computer/#devres
操作特性
绝对最大额定值
表 19 绝对最大额定值
| 范围 | 分钟 | 最大限度 | 单元 |
| 主电源电压tage | -0.3 | 40 | V |
笔记： 超出绝对最大额定值的压力可能会对设备造成永久性损坏。
建议工作条件
表 20 推荐的操作条件
| 范围 | 分钟 | 类型。 | 最大限度 | 单元 |
| 主电源电压tage | 8 | 12 | 36 | V |
支持
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