Raspberry Pi CM 1 4S 计算模块用户指南

从软件角度来看，从 Raspberry Pi CM 1/3 迁移到 Raspberry Pi CM 4S 相对来说比较轻松，因为 Raspberry Pi 操作系统 (OS) 映像应该可以在所有平台上运行。但是，如果您使用的是自定义内核，则在迁移过程中需要考虑一些事项。硬件变化很大，差异将在后面的部分中描述。

术语
旧版图形堆栈：完全在 VideoCore 固件 blob 中实现的图形堆栈，其中 shim 应用程序编程接口向内核公开。自推出以来，大多数 Raspberry Pi Ltd Pi 设备都使用这种堆栈，但这种堆栈正逐渐被 (F)KMS/DRM 取代。
FKMS：伪内核模式设置。虽然固件仍然控制低级硬件（例如amp除了视频接口（例如 HDMI 端口、显示串行接口等）外，内核本身还使用了标准 Linux 库。
KMS：完整的内核模式设置驱动程序。控制整个显示过程，包括直接与硬件对话，无需固件交互。
DRM：直接渲染管理器，Linux 内核的一个子系统，用于与图形处理单元进行通信。与 FKMS 和 KMS 配合使用。

计算模块比较

功能差异
下表给出了各型号之间基本电气和功能差异的一些说明。

特征	CM 1	厘米 3/3+	CM 4S
处理器	BCM2835	BCM2837	BCM2711
随机存取存储器	512MB	1GB	1GB
嵌入式多媒体卡 (eMMC) 内存	—	0/8/16/32GB	0/8/16/32GB
以太网	没有任何	没有任何	没有任何
通用串行总线 (USB)	1 个 USB 2.0	1 个 USB 2.0	1 个 USB 2.0
HDMI	1 × 1080p60	1 × 1080p60	1 × 4K
外形	超薄型内存模块	超薄型内存模块	超薄型内存模块

物理差异
Raspberry Pi CM 1、CM 3/3+ 和 CM 4S 外形基于小型双列直插式内存模块 (SODIMM) 连接器。这为这些设备之间提供了物理兼容的升级路径。

笔记
这些设备不能在内存插槽中用作 SODIMM 设备。

电源详情
Raspberry Pi CM 3 需要外部 1.8V 电源 (PSU)。Raspberry Pi CM 4S 不再使用外部 1.8V PSU 导轨，因此 Raspberry Pi CM 4S 上的这些引脚不再连接。这意味着未来的基板将不需要安装稳压器，从而简化了开机顺序。如果现有主板已经有一个 +1.8V PSU，则不会对 Raspberry Pi CM 4S 造成任何损害。
Raspberry Pi CM 3 使用 BCM2837 片上系统 (SoC)，而 CM 4S 使用新的 BCM2711 SoC。BCM2711 具有明显更高的处理能力，因此它可能会消耗更多电量。如果担心这一点，那么在 config.txt 中限制最大时钟速率可能会有所帮助。

启动期间通用 I/O (GPIO) 的使用情况
Raspberry Pi CM 4S 的内部启动从内部串行外设接口 (SPI) 电子可擦除可编程只读存储器 (EEPROM) 使用 BCM2711 GPIO40 至 GPIO43 引脚开始；启动完成后，BCM2711 GPIO 将切换到 SODIMM 连接器，因此其行为与 Raspberry Pi CM 3 相同。此外，如果需要对 EEPROM 进行系统内升级（不推荐这样做），则 BCM40 的 GPIO 引脚 GPIO43 至 GPIO2711 将恢复为连接到 SPI EEPROM，因此在升级过程中，SODIMM 连接器上的这些 GPIO 引脚不再受 BCM2711 控制。

初始通电时的 GPIO 行为
启动期间，GPIO 线路可能会有一个非常短暂的时间点，此时它们不会被拉低或拉高，因此其行为不可预测。这种不确定的行为在 CM3 和 CM4S 之间会有所不同，并且在同一设备上的芯片批次变化中也会有所不同。在大多数使用情况下，这不会影响使用，但是，如果您将 MOSFET 栅极连接到三态 GPIO，则任何杂散电容都可能保持电压并打开任何连接的下游设备。无论是使用 CM3 还是 CM4S，确保将栅极泄放电阻器接地是一种很好的做法，这样这些电容电荷就会被排出。
电阻的建议值在 10K 至 100K 之间。

禁用 eMMC
在 Raspberry Pi CM 3 上，EMMC_Disable_N 以电气方式阻止信号访问 eMMC。在 Raspberry Pi CM 4S 上，启动期间会读取此信号，以决定应使用 eMMC 还是 USB 进行启动。对于大多数应用程序来说，此更改应该是透明的。

EEPROM_WP_N
Raspberry Pi CM 4S 从制造期间编程的板载 EEPROM 启动。EEPROM 具有可通过软件启用的写保护功能。还提供了一个外部引脚来支持写保护。SODIMM 引脚排列上的这个引脚是接地引脚，因此默认情况下，如果通过软件启用写保护，则 EEPROM 处于写保护状态。不建议现场更新 EEPROM。系统开发完成后，应通过软件对 EEPROM 进行写保护，以防止现场更改。

需要进行软件更改

如果您使用的是完全更新的 Raspberry Pi OS，那么在任何 Raspberry Pi Ltd 主板之间移动时所需的软件更改很少；系统会自动检测哪个主板正在运行，并将适当地设置操作系统。因此，例如amp例如，您可以将操作系统映像从 Raspberry Pi CM 3+ 移动到 Raspberry Pi CM 4S，并且它无需更改即可运行。

笔记
您应该通过标准更新机制确保您的 Raspberry Pi OS 安装是最新的。这将确保所有固件和内核软件都适用于正在使用的设备。

如果您正在开发自己的最小内核构建或在启动文件夹中进行任何自定义，那么可能需要确保在某些地方使用正确的设置、覆盖和驱动程序。
虽然使用更新的 Raspberry Pi OS 意味着过渡相当透明，但对于某些“裸机”应用程序，某些内存地址可能已更改，需要重新编译应用程序。有关 BCM2711 的额外功能和寄存器地址的更多详细信息，请参阅 BCM2711 外设文档。

在旧系统上更新固件
在某些情况下，可能无法将映像更新为最新版本的 Raspberry Pi OS。但是，CM4S 板仍需要更新固件才能正常工作。Raspberry Pi Ltd 提供了一份白皮书，其中详细描述了更新固件的过程，但简而言之，该过程如下：

下载固件 file来自以下位置： https://github.com/raspberrypi/firmware/archive/refs/heads/stable.zip
这个拉链 file 包含几个不同的项目，但我们目前感兴趣的是tag位于 boot 文件夹中。
固件 file具有 start*.elf 格式的名称及其相关支持 file修复*.dat。
基本原理是复制所需的启动和修复 file来自此 zip file 替换同名 files 位于目标操作系统映像上。具体过程取决于操作系统的设置方式，但作为示例amp是的，这就是在 Raspberry Pi OS 映像上完成的操作。

提取或打开 zip 文件 file 这样你就可以访问所需的 files.
打开目标操作系统映像上的启动文件夹（可以在 SD 卡或基于磁盘的副本上）。
确定哪个 start.elf 和 fixup.dat file存在于目标操作系统映像中。
复制那些 file从 zip 档案复制到目标图像。

现在该图像应该可以在 CM4S 上使用。

显卡
默认情况下，Raspberry Pi CM 1–3+ 使用传统图形堆栈，而 Raspberry Pi CM 4S 使用 KMS 图形堆栈。
虽然可以在 Raspberry Pi CM 4S 上使用旧的图形堆栈，但它不支持 3D 加速，因此建议迁移到 KMS。

HDMI
虽然 BCM2711 有两个 HDMI 端口，但 Raspberry Pi CM 0S 上只有 HDMI-4 可用，最高可驱动 4Kp60。所有其他显示接口（DSI、DPI 和复合）均保持不变。

Raspberry Pi 是 Raspberry Pi Ltd 的商标
树莓派有限公司

文件/资源

Raspberry Pi CM 1 4S 计算模块 [pdf] 用户指南
CM 1、CM 1 4S 计算模块、4S 计算模块、计算模块、模块

参考

用户手册

Raspberry Pi CM 1 4S 计算模块

产品信息

产品使用说明

介绍

计算模块比较

需要进行软件更改

文件/资源

参考

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