EdgeBox-RPI4 基于树莓派 CM4 的边缘计算机
EdgeBox-RPI4 用户手册
EdgeBox-RPI4 用户手册
修订历史
01-05-2021 已创建
|
修订 |
日期 |
更改 |
|
1.0 |
01-05-2021 |
创建 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EdgeBox-RPI4 用户手册
1. 简介
EdgeBox-RPI4 是一款坚固耐用的无鳍边缘计算控制器，带有 Raspberry Pi 计算机模块 4(CM4)，适用于恶劣的工业环境。 它可用于将现场网络与云或物联网应用程序连接起来。 它从头开始设计，以具有竞争力的价格应对坚固应用的挑战，非常适合具有规模多层次需求的小型企业或小订单。
1.1 特点
- 适用于恶劣环境的最先进的铝制底盘
- 集成被动散热器
- 内置 mini PCIe 插座，用于 RF 模块，如 4G、WI-FI、Lora 或 Zigbee
- SMA 天线孔 x2
- 内置带超级电容的 UPS，可安全关机
- 加密芯片ATECC608A
- 硬件看门狗
- 带超级电容的 RTC
- 隔离式 DI&DO 端子
- 35mm DIN 导轨支架
- 从 9 到 36V DC 的宽电源
这些功能使 EdgeBox-RPI4 专为典型工业应用（例如状态监控、设施管理、数字标牌和公共设施的远程控制）的简单设置和快速部署而设计。 此外，它是一个用户友好的网关解决方案，具有 4 核 ARM Cortex A72 和大多数行业协议，可以节省包括电力布线成本在内的总部署成本，并有助于缩短产品的部署时间。 其超轻和紧凑的设计是空间受限环境中应用的答案，确保它能够在包括车载应用在内的各种极端环境中可靠地运行。
1.2 接口
|
笔记 |
函数名称 |
别针 ＃ |
别针 ＃ |
函数名称 |
笔记 |
|
|
力量 |
1 |
2 |
地线 |
|
|
|
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 |
|
笔记： 建议使用 24awg 至 16awg 电缆
2 个以太网连接器
3 USB 2.0×2
4 HDMI
5个LED2
6个LED1
7 SMA 天线 1
8 控制台（USB C 型）
9 个 SIM 卡插槽
10 SMA 天线 2
1.3 框图
EdgeBox-RPI4的处理核心是一块Raspberry CM4板。 OpenEmbed 特定的基板实现了特定的功能。 框图请参见下图。
2.安装
2.1 安装
EdgeBox-RPI4 适用于两种壁挂式安装，以及一种带 35 毫米 DIN 导轨的安装。 参考下图 对于推荐的安装方向。
www.OpenEmbed.com8
EdgeBox-RPI4 用户手册
2.2 连接器和接口
2.2.1 电源
|
别针＃ |
信号 |
描述 |
|
1 |
电源输入 |
DC 9-36V |
|
2 |
地线 |
接地（参考电位） |
GND 接地（参考电位）
The PE 信号是可选的。 如果不存在 EMI，则 PE 连接可以保持打开状态。
2.2.2 串行端口（RS232 和 RS485）
|
别针＃ |
信号 |
描述 |
|
4 |
RS232_RX |
RS232接收线 |
|
6 |
RS232_TX |
RS232传输线 |
|
8 |
地线 |
接地（参考电位） |
EdgeBox-RPI4 用户手册
RS485_GND 信号与“GND”信号隔离。 如果使用屏蔽双绞线，RS485_GND 连接到屏蔽层。
笔记： 内部已安装 RS120 的 485 欧姆终端电阻。
|
别针＃ |
信号 |
描述 |
|
3 |
RS485_A |
RS485差分线高 |
|
5 |
RS485_B |
RS485差分线低 |
|
7 |
RS485_GND |
RS485地（与GND隔离） |
RS485_GND 信号与“GND”信号隔离。 如果使用屏蔽双绞线，RS485_GND 连接到屏蔽层。
笔记： 内部已安装 RS120 的 485 欧姆终端电阻。
2.2.3 DI&DO
|
别针＃ |
终端信号 |
积极的 |
BCM2711 |
笔记 |
|
09 |
DI0- |
高的 |
GPIO17 |
|
|
11 |
DI0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
高的 |
GPIO27 |
|
|
15 |
DI1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
高的 |
GPIO23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
高的 |
GPIO24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
笔记：
EdgeBox-RPI4 用户手册
笔记：
1.直流卷tage 输入为 24V(+- 10%)。
2.直流卷tage 输出应在60V以下，电流容量为500ma。
3、输入通道0和通道1相互隔离
4、输出通道0和通道1相互隔离
2.2.4 HDMI
直接连接到带有 TVS 阵列的 Raspberry PI CM4 板。
2.2.5 以太网
以太网接口同Raspberry PI CM4,10，支持100/1000/XNUMX-BaseT，可通过屏蔽 模块化插孔。 双绞线或 屏蔽吨双绞线电缆可用于连接到此端口。
EdgeBox-RPI4 用户手册
2.2.6 USB主机
连接器面板上有两个 USB 接口。 这两个端口共享相同的电子保险丝。
笔记： 两个端口的最大电流限制为 1000ma。
2.2.7 控制台（USB C型）
console的设计使用了USB-UART转换器，大部分电脑OS都有驱动，如果没有， 下面的链接可能有用： https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 此端口用作 Linux 控制台默认值。 您可以使用 115200,8n1(Bits: 8,Parity: None, Stop Bits: 1, Flow Control: None). 还需要一个终端程序，比如putty。 默认用户名为 pi，密码为 raspberry。
2.2.8 个发光二极管
EdgeBox-RPI4 使用两个绿/红双色 LED 作为外部指示灯。
LED1： 绿色表示电源指示灯，红色表示 eMMC 处于活动状态。
LED2： 绿如4G 指示器和红色作为用户可编程 LED 连接到 GPIO21，低电平，可编程。
EdgeBox-RPI4 用户手册
EdgeBox-RPI4 还使用两个绿色 LED 进行调试。
2.2.9 SMA 连接器
有两个用于天线的 SMA 连接器孔。 天线类型很大程度上取决于 Mini-PCIe 插槽中安装的模块。 ANT1 默认用于 Mini-PCIe 插槽，ANT2 用于 Internal 来自 CM4 模块的 WI-FI 信号。 1. 天线的功能并不固定，可能会调整以涵盖其他用途。2.2.10 NANO SIM卡槽
SIM 卡仅在蜂窝（4G、LTE 或其他基于蜂窝技术的）模式下需要。
笔记：
1.天线的功能不固定，可能会调整以涵盖其他用途。
2.2.10 NANO SIM卡槽
SIM 卡仅在蜂窝（4G、LTE 或其他基于蜂窝技术的）模式下需要。
EdgeBox-RPI4 用户手册
笔记：
- O只接受NANO Sim卡，注意卡的大小。
- NANO SIM 卡以芯片面朝上的方式插入。
2.2.11 迷你 PCIe ![]()
橙色区域是粗略的Mini-PCIe附加卡位置，只有一个 需要 m2x5 螺钉。
下表显示了所有信号。 支持全尺寸 Mini-PCIe 卡。
|
信号 |
别针＃ |
别针＃ |
PIN# 信号 |
|
|
1 |
5 |
4G_PWR |
|
|
3 |
4 |
地线 |
|
|
5 |
6 |
USIM_PWR |
|
|
7 |
8 |
USIM_PWR |
|
地线 |
9 |
10 |
USIM_数据 |
|
|
11 |
12 |
USIM时钟 |
|
|
13 |
14 |
USIM_重置# |
|
地线 |
15 |
16 |
EdgeBox-RPI4 用户手册
18 地 20 21 22 PERST# 24 4G_PWR 26 GND 27 28 29 30 UART_PCIE_TX 32 UART_PCIE_RX 34 GND 35 36 USB_DM
|
17 |
18 |
地线 |
|
|
|
19 |
20 |
|
|
地线 |
21 |
22 |
保留# |
|
|
23 |
24 |
4G_PWR |
|
|
25 |
26 |
地线 |
|
地线 |
27 |
28 |
|
|
地线 |
29 |
30 |
UART_PCIE_TX |
|
|
31 |
32 |
UART_PCIE_RX |
|
|
33 |
34 |
地线 |
|
地线 |
35 |
36 |
USB_DM |
|
地线 |
37 |
38 |
USB_DP |
|
4G_PWR |
39 |
40 |
地线 |
|
4G_PWR |
41 |
42 |
4G_LED |
|
地线 |
43 |
44 |
USIM_DET |
|
SPI1_SCK |
45 |
46 |
|
|
SPI1_味噌 |
47 |
48 |
|
|
SPI1_MOSI |
49 |
50 |
地线 |
|
SPI1_SS |
51 |
52 |
4G_PWR |
N备注 3： 4G_LED 信号连接到 LED2 接口核糖核酸lly，请参阅第 o 节f 2.2.8.
N备注 4： SPI1 信号仅用于 Lora WAN 车d、如SX1301、SX1302 来回公吨他希尔d公司纽约。
2.2.12M.2
EdgeBox-RPI4配备了一个M.2插座的M KEY类型。只有2242尺寸的NVME SSD卡是 支持，不是 msata。
EdgeBox-RPI4 用户手册
3. 驱动程序和编程接口
3.1 个发光二极管 ![]()
是用作用户指示灯的LED，参考2.2.8。
使用 LED2 作为 example 来测试功能。
$ sudo -i #启用root账户权限
$ cd /sys/类/GPIO
$ echo 21 > export #GPIO21 这是 LED2 的用户 LED $ cd gpio21
$ 回显 > 方向
$ echo 0 > value # 打开用户 LED，低电平有效 $ echo 1 > value # 关闭用户 LED
3.2 串行端口（RS232 和 RS485）
系统中有两个独立的串行端口。 /dev/ttyUSB1 作为 RS232 端口和/dev/ttyUSB0 作为 RS485 端口。 使用 RS232 作为 examp勒。 $ python
>>> 导入序列
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 基于 Mini-PCIe 的蜂窝网络
使用 Quectel EC20 作为 examp乐并按照以下步骤操作：
1. 将EC20插入Mini-PCIe插槽，将micro sim卡插入相应插槽，连接天线。
2.通过控制台使用pi/raspberry登录系统。
3. 开启Mini-PCIe插座电源，释放复位信号。 $ sudo -i #启用root账户权限
$ cd /sys/类/GPIO
$ echo 6 > export #GPIO6 这是 POW_ON 信号
$ echo 5 > export #GPIO5 这是复位信号
$ cd GPIO6
$ 回显 > 方向
$ echo 1 > value # 打开 Mini PCIe 的电源 真的
$ cd GPIO5
$ 回显 > 方向
$ echo 1 > value # 释放Mini PCIe的复位信号
笔记： 然后 4G 的 LED 开始闪烁。
4.检查设备：
$ lsusb
$ Bus 001 Device 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. EC25 LTE调制解调器
…… $ dmesg
和
$
EdgeBox-RPI4 用户手册
[ 185.421911] usb 1-1.3：使用 dwco tg 的新高速 USB 设备编号 5
[ 185.561937] usb 1-1.3：找到新的 USB 设备，idVendor=2c7c，idProduct=0125，bcdDevice=3.18[ 185.561953] usb 1-1.3：新 USB 设备字符串：Mfr=1，Product=2，SerialNumber=0[ 185.561963] USB 1-1.3：产品：Android
[ 185.561972] USB 1-1.3：制造商：Android
[ 185.651402] usbcore：注册了新的接口驱动程序 cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore：注册了新的接口驱动程序选项 [ 185.665593] usbserial：为 GSM 调制解调器（1 端口）注册的 USB 串行支持 [ 185.665973] 选项 1-1.3:1.0：检测到 GSM 调制解调器（1 端口）转换器 [ 185.666283] USB 1-1.3：GSM 调制解调器（1 端口）转换器现在连接到 ttyUSB2
[ 185.666499] 选项 1-1.3:1.1：检测到 GSM 调制解调器（1 端口）转换器 [ 185.666701] USB 1-1.3：GSM 调制解调器（1 端口）转换器现在连接到 ttyUSB3
[ 185.666880] 选项 1-1.3:1.2：检测到 GSM 调制解调器（1 端口）转换器 [ 185.667048] USB 1-1.3：GSM 调制解调器（1 端口）转换器现在连接到 ttyUSB4
[185.667220]选项1-1.3:1.3：检测到GSM调制解调器（1端口）转换器[185.667384]usb 1-1.3：GSM调制解调器（1端口）转换器现在连接到ttyUSB5
[185.667810]qmi_wwan 1-1.3:1.4:cdc-wdm0:USB WDM设备[185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0:在usb-3f980000.usb-1.3注册“qmi_wwan”，WWAN/QMI
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx 是 MAC 地址。
$ ifconfig -a
……wwan0: 标志=4163 MTU 1500 inet 169.254.69.13 网络掩码 255.255.0.0 广播 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20以太 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000（以太网）
RX 数据包 0 字节 0 (0.0 B)
RX 错误 0 丢失 0 超限 0 帧 0
TX 数据包 165 字节 11660 (11.3 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 5.如何使用AT命令
$ miniterm — 可用端口：
— 1: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
— 2: /dev/ttyUSB0 'CP2105 双 USB 转 UART 桥接控制器' — 3: /dev/ttyUSB1 'CP2105 双 USB 转 UART 桥接控制器' — 4: /dev/ttyUSB2 'Android'
— 5: /dev/ttyUSB3 'Android'
— 6: /dev/ttyUSB4 'Android'
设备，xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 'Android'
— 输入端口索引或全名：
$ 迷你术语 /dev/ttyUSB5 115200
一些有用的 AT 命令：
EdgeBox-RPI4 用户手册
- AT //应该返回OK
- AT+秦尼斯塔 //返回(U)SIM卡的初始化状态，响应应该是7
- AT+QCCID //返回（U）SIM卡的ICCID（集成电路卡标识符）号
6. 如何拨号 ![]()
$su 根
$ cd /usr/app/linux-ppp-脚本
然后 4G 指示灯闪烁。
如果成功，返回如下：
7.添加路由路径
$ route add default gw 10.64.64.64XNUMX 或者你的网关 XX.XX.XX.XX 然后测试一下
$ ping google.com
EdgeBox-RPI4 用户手册
3.4 看门狗定时器
3.4.1 WDT 框图
WDT 模块有 XNUMX 个端子，在put ，输出和 LED 指示灯。
WDI(GPIO25) WDO（系统 RST#）
注意：LED 是可选的并且 早期不可用硬件版本。
3.4.2 如何 有用
1.系统上电。
2.德拉y 200 毫秒。
3。 发送 WDO 一个负数t我脉冲 200 毫秒 低电平复位 系统。
4. 拉 上 WDO。
5.德拉y 120 秒，同时指示灯闪烁h荷兰国际集团（典型的1赫兹）。
3 伏 3
6. 转动 关闭指示灯。
7.等待 对于 8 个脉冲 WDI 激活 WDT 模块并点亮 LED.
8. 进入 WDT-FEED 模式 , 至少一个 pulse 应该至少每 2 秒输入一次 WDI， 如果不是，WDT 模块应该输出一个负脉冲来复位系统。
9. 转到 2。
LED绿色 看门狗定时器
3.5 实时时钟
TRTC的芯片是microchip的MCP79410。 它安装在 sy 上干 I2C 总线。 R16 22R R0402
R17 22R R0402
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL 接口
www.OpenEmbed.com21
EdgeBox-RPI4 用户手册
操作系统本身就有驱动，我们只需要一些配置。 打开 /etc/rc.local 并添加 2 行：
echo “mcp7941x 0x6f” > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device 时钟-s
然后重置系统，RTC 正常工作。
1.确保 i2c-1 驱动点已打开，并且该点默认关闭。 2. RTC 的预估备份时间为 15 天。
3.10 UPS 安全关机 UPS 模块图如下所示。
3.5.2
笔记：
UPS模块插在DC5V和CM4之间，一个GPIO用来在5V电源掉电时报警CPU。 然后CPU应该在能量耗尽之前在脚本中做一些紧急的事情 超级电容器并运行“$shutdown” 使用此功能的另一种方法是在 GPIO 引脚更改时启动关机。 给定的 GPIO 引脚配置为生成 KEY_POWER 事件的输入键。 此事件由登录的系统处理 启动关机。 早于 225 的 System d 版本需要一个 udev 规则来启用监听输入
www.OpenEmbed.com22
EdgeBox-RPI4 用户手册
使用 /boot/overlays/README 作为参考，然后修改/boot/config.txt。 dtoverlay=gpio-关闭，gpio_pin=GPIO22，active_low=1
笔记：报警信号为低电平有效。
设备：
EdgeBox-RPI4 用户手册
三、电气规格
4.1 功耗
这 EdgeBox-RPI4 的功耗在很大程度上取决于应用、操作模式和连接的外围设备。 给定的值必须被视为近似值。 下表为EdgeBox-RPI4的功耗参数： 笔记： 在 24V 电源、插座中没有附加卡和 USB 设备的情况下。 操作方式 81压力测试 172 stress -c 4 -t 10m -v &
| 操作方式 | 电流(ma) | 力量 | 评论 |
| 闲置的 | 81 | ||
| 压力测试 | 172 |
压力-c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
这 UPS模块的后备时间很大程度上取决于系统的系统负载。 列出了一些典型的条件 以下。 CM4的测试模块是4GB LPDDR4,32，XNUMXGB eMMC带Wi-FI模块。 运行模式 55CPU满载 18 stress -c 4 -t 10m -v &5. 机械图纸
| 操作方式 | 电流(ma) | 力量 | 评论 |
| 闲置的 | 55 | ||
| CPU满载 | 18 |
压力-c 4 -t 10m -v &
|
|
5. 机械图纸
待定
文件/资源
 |
OpenEmbed EdgeBox-RPI4 基于树莓派 CM4 的边缘计算机 [pdf] 用户手册 EdgeBox-RPI4，基于 Raspberry PI CM4 的边缘计算机，EdgeBox-RPI4 基于 Raspberry PI CM4 的边缘计算机，基于 CM4 的边缘计算机，基于边缘计算机，计算机 |
