Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 基于边缘计算机
修订历史
| 修订 | 日期 | 更改 |
| 1.0 | 17-08-2022 | 创建 |
| 2.1 | 13-01-2022 | 产品变更通知 |
产品变更通知： 
作为我们持续改进过程的一部分，我们对硬件版本 D 进行了以下更改。
此更改会对软件产生影响。
- CP2104->CH9102F
- USB2514B->CH334U
- CP2105->CH342F
- Linux 中的描述已更改：
- ttyUSB0-> ttyACM0
- ttyUSB1-> ttyACM1
- MCP79410->PCF8563ARZ
- 新RTC的地址是0x51。
介绍
EdgeBox-RPI-200 是一款坚固耐用的无风扇边缘计算控制器，配备 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。它的设计初衷是为了以具有竞争力的价格应对坚固耐用的应用的挑战，非常适合具有大规模多层次需求的小型企业或小订单。
特征
- 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
- 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
- 可选：带 SuperCap 的 UPS 可安全关机*
- Raspberry Pi CM4 板载 WiFi 2.4 GHz、5.0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac 配备**
- Raspberry Pi CM4 板载蓝牙 5.0，配备 BLE**
这些功能使 EdgeBox-RPI-200 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）的轻松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。其超轻量和紧凑的设计是空间狭窄环境中应用的解决方案，确保其能够在各种极端环境（包括车载应用）中可靠运行。
笔记： 对于 UPS 功能，请联系我们以获取更多信息。 2GB 和 4GB 版本提供 WiFi 和 BLE 功能。
接口
- 多功能凤凰连接器
- 以太网连接器
- USB 2.0 x 2
- HDMI
- LED2
- LED1
- SMA天线1
- 控制台（USB C 型）
- SIM 卡插槽
- SMA天线2
多功能凤凰连接器
| 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 | DO1_0 | ||
| DI1+ | 15 | 16 | DO1_1 |
笔记： 建议使用 24awg 至 16awg 电缆
框图
EdgeBox-RPI-200 的处理核心是 Raspberry CM4 板。特定的基板实现特定的功能。请参阅下图的框图。
安装
安装
EdgeBox-RPI-200 适用于两个壁挂式安装座，以及一个带有 35mm DIN 导轨的安装座。请参阅下图了解建议的安装方向。
连接器和接口
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） |
PE 信号是可选的。如果不存在 EMI，则 PE 连接可以保持开路。
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） |
| 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） |
| 别针＃ | 终端信号 | 有效 PIN 级别 | BCM2711 的 GPIO 引脚 | 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： 
笔记：
- 直流电压tage 输入为 24V (± 10%)。
- 直流电压tage输出电压应在60V以下，电流容量为500ma。
- 输入通道0和通道1相互隔离
- 输出通道0和通道1相互隔离
HDMI
直接连接到带有 TVS 阵列的 Raspberry PI CM4 板。
以太网
以太网接口与Raspberry PI CM4,10相同，支持100/1000/XNUMX-BaseT，可通过屏蔽模块化插孔使用。可以使用双绞线或屏蔽双绞线连接到该端口。
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。
控制台（USB Type-C）
控制台的设计使用了USB-UART转换器，大多数计算机操作系统都有驱动程序，如果没有，下面的链接可能有用：此端口用作Linux控制台默认值。您可以使用 115200,8n1（位：8，奇偶校验：无，停止位：1，流量控制：无）的设置登录操作系统。还需要一个终端程序，例如 putty。默认用户名是 pi，密码是 raspberry。
引领
EdgeBox-RPI-200 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： 绿色作为 4G 指示灯，红色作为用户可编程 LED 连接到 GPIO21，低电平有效，可编程。
EdgeBox-RPI-200 还使用两个绿色 LED 进行调试。 
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 CM4 模块的内部 WI-FI 信号。 
笔记： 天线的功能并不固定，可能会调整以涵盖其他用途。
NANO SIM 卡插槽（可选）
仅在蜂窝（4G、LTE 或其他基于蜂窝技术的）模式下才需要 SIM 卡。 
笔记：
- 仅接受 NANO Sim 卡，请注意卡的尺寸。
- NANO SIM 卡以芯片面朝上的方式插入。
迷你PCIe
橙色区域是粗略的Mini-PCIe附加卡位置，只需要一颗m2x5螺丝。 
下表显示了所有信号。 支持全尺寸 Mini-PCIe 卡。
引脚分布：
| 信号 | 别针＃ | 别针＃ | 信号 |
| 1 | 2 | 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 | |
| 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 |
笔记：
- 所有空白信号均为 NC（未连接）。
- 4G_PWR是Mini-PCIe卡的独立电源。通过CM6的GPIO4可以关闭或开启，控制信号高电平有效。
- 4G_LED信号内部连接至LED2，参见2.2.8节。
- SPI1 信号仅用于 LoraWAN 卡，例如 WM1302。
M.2
EdgeBox-RPI-200配备了M KEY类型的M.2插座。仅支持 2242 尺寸 NVME SSD 卡，不支持 mSATA。 
驱动程序和编程接口
引领
这是一个用作用户指示灯的 LED，请参阅 2.2.8。使用 LED2 作为前级ample 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
OR - $ echo 1 > value # 关闭用户 LED
串行端口（RS232 和 RS485）
系统中有两个单独的串行端口。 /dev/ttyACM1 作为 RS232 端口，/dev/ttyACM0 作为 RS485 端口。使用RS232作为扩展amp勒。
$ python
>>> 导入序列
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
真的
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
10
Mini-PCIe 蜂窝网络（可选）
使用 Quectel EC20 作为 example 并按照以下步骤操作：
- 将EC20插入Mini-PCIe插槽并将micro SIM卡插入相应插槽，连接天线。
- 使用 pi/raspberry 通过控制台登录系统。
- 打开Mini-PCIe插座的电源并释放复位信号。
- $ 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
和 - $ 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。
检查设备：
$ lsusb
总线001设备005：ID 2c7c：0125移远无线解决方案有限公司EC25 LTE调制解调器
$ dmesg
[185.421911] USB 1-1.3：使用 dwc_otg 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：新的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、WWAN/QMI设备、xx:xx:xx:xx:xx:xx处注册“qmi_wwan”
笔记： xx:xx:xx:xx:xx：xx 是 MAC 地址
$ ifconfig -a
…… wwan0: 标志=4163最大传输温度 1500
inet 169.254.69.13 网络掩码 255.255.0.0 广播 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64scopeid 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 错误 0 丢失 0 超限 0 载波 0 冲突 0
AT指令的使用方法
$ miniterm — 可用端口：
- 1: /dev/ttyACM0 'USB 双串口'
- 2: /dev/ttyACM1 'USB 双串口'
- 3: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
- 4: /dev/ttyUSB0 'Android'
- 5: /dev/ttyUSB1 'Android'
- 6: /dev/ttyUSB2 'Android'
- 7: /dev/ttyUSB3 'Android'
输入端口索引或全名：
$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200
一些有用的 AT 命令：
- AT //应该返回OK
- AT+QINISTAT //返回(U)SIM卡的初始化状态，返回7
- AT+QCCID //返回(U)SIM卡的ICCID(集成电路卡标识符)号
如何拨号
- $su 根
- $ cd /usr/app/linux-ppp-脚本
- $./quectel-pppd.sh
然后 4G LED 闪烁。如果成功的话返回这样
添加路由器路径
- $route add default gw 10.64.64.64XNUMX 或您的网关 XX.XX.XX.XX
然后用 ping 测试一下：
- $ ping google.com
看门狗定时器
WDT框图
WDT模块有三个端子，输入、输出和LED指示灯。
笔记： LED 是可选的，并且在早期硬件版本中不可用。
工作原理
- 系统开机。
- 延迟200ms。
- 向WDO发送一个200ms低电平的负脉冲，使系统复位。
- 拉高WDO。
- 延迟120秒，同时指示灯闪烁（典型1hz）。
- 关闭指示灯。
- 等待 WDI 上的 8 个脉冲来激活 WDT 模块并点亮 LED。
- 进入 WDT-FEED 模式，至少每 2 秒至少有一个脉冲输入到 WDI，如果没有，WDT 模块应输出一个负脉冲来复位系统。
- 转到2。
实时时钟
RTC芯片信息
新改版：RTC芯片为NXP的PCF8563。它挂载在系统I2C总线上，i2c地址应该是0x51。
操作系统本身就有驱动，我们只需要一些配置。
启用实时时钟
- 要启用 RTC，您需要：
- $sudo nano /boot/config.txt
- 然后在 /boot/config.txt 的底部添加以下行
- dtoverlay=i2c-rtc，pcf8563
- 然后重启系统
- $sudo 重新启动
- 然后使用以下命令检查RTC是否启用：
- $sudo hwclock-rv
- 输出应该是：
笔记：
- 确保 i2c-1 驱动点已打开，并且该点默认关闭。
- RTC 的预估备份时间为 15 天。
产品变更备注：
旧版本：RTC 芯片为 microchip 的 MCP79410。它安装在系统 I2C 总线上。该芯片的i2c地址应该是0x6f。要启用它，您需要：
打开 /etc/rc.local 并添加 2 行：
echo“mcp7941x 0x6f”> /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s
然后重置系统，RTC就可以工作了
用于安全关闭的 UPS（可选）
UPS 模块图如下所示。 
UPS模块插在DC5V和CM4之间，一个GPIO用于在5V电源掉电时向CPU发出警报。然后CPU应该在超级电容器的能量耗尽之前在脚本中执行一些紧急操作并运行“$ shutdown” 使用此功能的另一种方法是在GPIO引脚发生变化时启动关闭。给定的 GPIO 引脚配置为生成 KEY_POWER 事件的输入键。此事件由 systemd-logind 通过启动关闭来处理。早于 225 的 Systemd 版本需要 udev 规则来启用侦听输入设备：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：
- 对于 UPS 功能，请联系我们以获取更多信息。
- 报警信号为低电平有效。
电气规格
功耗
EdgeBox-RPI-200 的功耗很大程度上取决于应用、操作模式和连接的外围设备。给定值必须被视为近似值。下表显示了 EdgeBox-RPI-200 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 | 电流(ma) | 力量 | 评论 |
| 闲置的 | 81 | ||
| 压力测试 | 172 | 压力-c 4 -t 10m -v & |
UPS（可选）
UPS模块的后备时间很大程度上取决于系统的系统负载。下面列出了一些典型的条件。 CM4的测试模块是4GB LPDDR4,32，XNUMXGB eMMC，带Wi-Fi模块。
| 操作方式 | 时间（秒） | 评论 |
| 闲置的 | 55 | |
| CPU满载 | 18 | 压力-c 4 -t 10m -v & |
机械图纸
文件/资源
 |
Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 基于边缘计算机 [pdf] 用户手册 EdgeBox-RPI-200 EC25 基于 Raspberry PI CM4 的边缘计算机、EdgeBox-RPI-200、EC25 基于 Raspberry PI CM4 的边缘计算机、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 |