Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS 工業級樹莓派物聯網閘道器
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表 1 文件修訂說明
| 日期 | 描述 |
| 06 年 2022 月 XNUMX 日 | · 首次發布 |
| 11 年 2022 月 XNUMX 日 | · 5.9中增加了擴展連接器的詳細接腳輸出 |
介紹
關於本文檔
本文檔是一組文檔的一部分，提供操作和編程 Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS 所需的信息。
相關文件
有關本手冊未涵蓋的其他信息，請參閱表 2 中列出的文檔。
表 2 相關文件
| 文件 | 地點 |
| IOT-GATE-IMX8PLUS資源 | https://www.compulab.com/products/iot-gateways/iot-gate-imx8plus- 工業臂物聯網網關/#devres |
超過VIEW
亮點
- NXP i.MX8M-Plus CPU，四核 Cortex-A53
- 高達 8GB RAM 和 128GB eMMC
- LTE/4G 調製解調器、WiFi 802.11ax、藍牙 5.3
- 2x LAN, USB3.0, 2x USB2.0 和 CAN 總線
- 多達 3 個 RS485 | RS232 和數字 I/O
- 安全啟動和硬件看門狗
- 採用堅固的鋁製外殼的無風扇設計
- 專為可靠性和 24/7 運行而設計
- -40C 至 80C 的寬溫度範圍
- 輸入音量tag8V 至 36V 的範圍和 PoE 客戶端
- 支持 DIN 導軌和牆壁 / VESA 安裝
- Debian Linux 和 Yocto 項目
規格
表 3 CPU 內核、RAM 和存儲
| 特徵 | 規格 |
| 中央處理器 | NXP i.MX8M Plus 四核四核 ARM Cortex-A53，1.8GHz |
| 神經網路處理單元 | AI/ML 神經處理單元，高達 2.3 TOPS |
| 實時協處理器 | ARM Cortex-M7，800Mhz |
| 記憶體 | 1GB – 8GB，LPDDR4 |
| 主存儲 | 16GB – 128GB eMMC 閃存，板載 |
表 4 網絡
| 特徵 | 規格 |
| 區域網路 | 2 個 1000Mbps 以太網端口，RJ45 連接器 |
| 無線網路和藍牙 | 使用 Intel WiFi 802.11E AX5.3 模組實現 6ax WiFi 和藍牙 210 BLE
2x 2.4GHz / 5GHz 橡皮鴨天線 |
|
蜂窩網路 |
4G/LTE CAT4 蜂窩模塊，Quectel EC25-E/A 蜂窩橡膠鴨天線 |
| SIM卡座 | |
| GNSS | 全球定位系統
使用Quectel EC25模塊實現 |
表 5 顯示和圖形
| 特徵 | 規格 |
| 顯示輸出 | DVI-D，高達 1080p60 |
|
圖形處理器和視頻 |
GC7000UL 圖形處理器
1080p60 HEVC/H.265、AVC/H.264 * 僅適用於 C1800QM CPU 選項 |
表 6 I/O 和系統
| 特徵 | 規格 |
| USB | 2 個 USB2.0 端口，A 型連接器（後面板） |
| 1x USB3.0接口，type-A連接器（前面板） | |
|
RS485/RS232 |
最多 3 個 RS485（半雙工）| RS232 端口隔離式接線端子連接器 |
|
CAN總線 |
1x CAN 總線接口
隔離式接線端子連接器 |
|
數位輸入/輸出 |
4x 數字輸出 + 4x 數字輸入
隔離，24V 符合 EN 61131-2，接線端子連接器 |
|
偵錯 |
1 個串行控制台，通過 UART 轉 USB 橋接器、微型 USB 連接器 |
| 支持NXP SDP/UUU協議，micro-USB接口 | |
| 擴張 | 用於附加板的擴展連接器 LVDS、SDIO、USB、SPI、I2C、GPIO |
| 安全 | 安全啟動，使用 i.MX8M Plus HAB 模塊實現 |
| LED | 2 個通用雙色 LED |
| 實時時鐘 | 由板載鈕扣電池供電的實時時鐘 |
| 看門狗 | 硬體看門狗 |
| 供電 | 支持 PoE（受電設備） |
表 7 電氣、機械和環境
| 供應量tage | 未調節的 8V 至 36V |
| 方面 | 132×84×25毫米 |
| 外殼材質 | 鋁製外殼 |
| 冷卻 | 被動散熱，無風扇設計 |
| 重量 | 550克 |
| 平均故障時間 | 2000,000小時 |
| 工作溫度 | 商用：0° 至 60° C
擴展：-20° 至 60° C 工業：-40° 至 80° C |
核心系統組件
恩智浦 i.MX8M Plus SoC
i.MX8M Plus 處理器採用先進的四核 ARM® Cortex®-A53 內核，運行速度高達 1.8 GHz。 通用 Cortex®-M7 核心處理器可實現低功耗處理。
圖 1 i.MX8M Plus 框圖
系統記憶體
動態隨機存取記憶體
IOT-GATE-IMX8PLUS 提供高達 8GB 的板載 LPDDR4 內存。
主儲存
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有高達 128GB 的焊接板載 eMMC 內存，用於存儲引導加載程序和操作系統（內核和根 file系統）。 剩餘的 eMMC 空間用於存儲通用（用戶）數據。
無線網路和藍牙
IOT-GATE-IMX8PLUS 可選配 Intel WiFi 6 AX210 模組，提供 2×2 WiFi 802.11ax 和藍牙 5.3 介面。
AX210 模塊安裝在 M.2 插座 (P22) 中。
透過 IOT-GATE-IMX8PLUS 側面板上的兩個 RP-SMA 連接器可實現 WiFi 和藍牙天線連接。
蜂窩和全球定位系統
IOT-GATE-IMX8PLUS 蜂窩接口通過 mini-PCIe 蜂窩調製解調器模塊和 nano-SIM 插槽實現。 要設置 IOT-GATE-IMX8PLUS 的蜂窩功能，請將有源 SIM 卡安裝到 nano-SIM 插槽 U10 中。 蜂窩模塊應安裝到 mini-PCIe 插槽 P3 中。
蜂窩調製解調器模塊還實現了 GNNS/GPS。
安全鎖面板保護 SIM 卡免受外部未經授權的 tamp錯誤或提取。
調製解調器天線連接可通過 IOT-GATE-IMX8PLUS 側面板上的 SMA 連接器實現。
CompuLab 為 IOT-GATE-IMX8PLUS 提供以下蜂窩調製解調器選項：
- 4G/LTE CAT4 蜂窩模塊，Quectel EC25-E（歐盟頻段）
- 4G/LTE CAT4 蜂窩模塊，Quectel EC25-A（美國頻段）
圖 2 服務區 - 蜂窩調製解調器
乙太網路
IOT-GATE-IMX8PLUS 包含兩個以太網端口，通過 i.MX8M Plus 內部 MAC 和兩個 Realtek RTL8211 PHY 實現
ETH1 在連接器 P13 上可用； ETH2 在連接器 P14 上可用。
ETH2 端口具有可選的 POE 802.3af 受電設備功能。
注意：僅當訂購具有「POE」配置選項的設備時，ETH2 連接埠才具有 PoE 供電設備功能。
USB
- USB3.0
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有連接到前面板 USB 連接器 J3.0 的 USB8 主機連接埠。 USB3.0 連接埠直接使用本機 i.MX8M Plus 連接埠實現。 - USB2.0
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有兩個外部 USB2.0 主機端口。 這些端口連接到後面板 USB 連接器 P17 和 P18。 所有 USB2.0 端口均使用 MicroChip USB2514 USB 集線器實現。 - CAN總線
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有一個透過 i.MX2.0M Plus CAN 控制器實現的 CAN 8B 連接埠。 CAN 總線訊號路由至工業 I/O 連接器 P8。有關引腳詳細信息，請參閱第 5.4 節。 - 串行調試控制台
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有一個串行調試控制台，通過微型 USB 連接器上的 UART 轉 USB 橋接。 CP2104 UART 轉 USB 橋接器與 i.MX8M Plus UART 端口相連。 CP2104 USB 信號被路由到位於前面板上的微型 USB 連接器 P20。 - 顯示輸出
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有路由到標準 HDMI 連接器的 DVI-D 接口。 顯示輸出接口支持高達 1920 x 1080 的分辨率。 - USB編程端口
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有 USB 編程接口，可用於使用 NXP UUU 實用程序進行設備恢復。
USB 編程接口連接到前面板連接器 P16。 可選擇使用安全螺絲麵板保護連接器免受未經授權的訪問。
當主機 PC 使用 USB 連接線連接到 USB 程式連接器時，IOT-GATE-IMX8PLUS 會停用從 eMMC 的正常啟動並進入序列下載器啟動模式。 - I/O 擴展插座
M.8 Key-E插座P2上有IOT-GATE-IMX12PLUS擴展接口。 擴展連接器允許將自定義 I/O 附加板集成到 IOT-GATE-IMX8PLUS 中。 擴展連接器具有嵌入式接口，例如 LVDS、I2C、SPI、USB 和 UART。
工業 I/O（IE 模塊）
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有 4 個工業 I/O (IE) 插槽，最多可安裝 4 個不同的 I/O 模塊。 每個 IE 插槽與 IOT-GATE-IMX8PLUS 隔離。
I/O 插槽 A、B、C 可安裝 RS232 或 RS485 I/O 模塊。 I/O 插槽 D 只能安裝數字 I/O（4x DI，4x DO）模塊。
表 8 工業 I/O – 功能和訂購代碼
| 輸入/輸出插槽 A | 輸入/輸出插槽 B | 輸入輸出插槽 C | 輸入輸出插槽 D | |
| RS-232（2線） | FARS2 | FBRS2 | FCRS2 | – |
| RS-485（半雙工） | FARS4 | FBRS4 | FCRS4 | – |
| 數字 I/O(4x DI, 4x DO) | – | – | – | FDI |
- 對於 2x RS485，訂購代碼將為 IOTG-IMX8PLUS-…-FARS4-FBRS4-…
- 對於 1x RS232 + 1x RS485 + 數位 I/O，訂購代號為 IOTG-IMX8PLUS-...-FARS2-FBRS4-FDIO-...
某些 I/O 組合也可以使用板載 SMT 組件來實現。
工業 I/O 信號路由到 IOT-GATE-IMX2PLUS 背面板上的 11×8 接線端子。 有關連接器引腳分配，請參閱第 5.4 節。
IE-RS485
RS485 功能通過與 i.MX13488M Plus UART 端口連接的 MAX8 收發器實現。 主要特點：
- 2線，半雙工
- 與主機電隔離
- 高達 3Mbps 的可編程波特率
- 軟件控制的 120ohm 終端電阻
IE-RS232
RS232 功能通過與 i.MX3221M Plus UART 端口連接的 MAX8（或兼容）收發器實現。 主要特點：
- 僅接收/發送
- 與主機電隔離
- 高達 250kbps 的可編程波特率
數字輸入和輸出
四個數字輸入通過符合 EN 3-4 的 CLT61131-2B 數字終端實現。 遵循 EN 4140-61131 的 VNI2K 固態繼電器實現了四個數字輸出。 主要特點：
- 外部供應量tag高達 24V
- 與主單元和其他 I/O 模塊電氣隔離
- 數字輸出最大輸出電流 – 每通道 0.5A
圖 3 數字輸出 – 典型接線 example
圖 4 數字輸入 – 典型接線 example
系統邏輯
電源子系統
電源軌
IOT-GATE-IMX8PLUS 由具有輸入電壓的單個電源軌供電tage 範圍為 8V 至 36V。
當 IOT-GATE-IMX8PLUS 與「POE」選項組裝時，它還可以透過 ETH2 連接器從 802.3at 類型 1 PoE 來源供電。
電源模式
IOT-GATE-IMX8PLUS 支持三種硬件電源模式。
表 9 電源模式
| 電源模式 | 描述 |
| ON | 啟用所有內部電源軌。 連接主電源時自動進入模式。 |
| 離開 | CPU 內核電源軌關閉。 所有外圍電源軌均關閉。 |
| 睡覺 | DRAM 保持自刷新狀態。 大多數 CPU 核心電源軌已關閉。 大多數外圍電源軌都已關閉。 |
RTC 備用電池
IOT-GATE-IMX8PLUS 採用 120mAh 紐扣鋰電池，可在主電源不存在時維持板載 RTC。
實時時鐘
IOT-GATE-IMX8PLUS RTC 使用 AM1805 實時時鐘 (RTC) 芯片實現。 RTC 使用地址 8xD2/D0 處的 I2C 接口連接到 i.MX3M Plus SoC。 IOT-GATE-IMX8PLUS 備用電池使 RTC 保持運行，以在主電源不存在時保持時鐘和時間信息。
硬件看門狗
IOT-GATE-IMX8PLUS看門狗功能是通過i.MX8M Plus看門狗實現的。
接口和連接器
連接器位置
- 前面板
- 後面板
- 左側面板
- 右側面板
- 服務區
直流電源插孔 (J7)
直流電源輸入連接器。
表 10 DC 插孔連接器引腳分配
| 別針 | 訊號名稱 |  |
| 1 | 直流輸入 | |
| 2 | 接地 | |
表 11 直流插孔連接器數據
| 製造商 | 製造商 P/N |
| 聯繫技術 | DC-081HS(-2.5) |
該連接器與 CompuLab 提供的 IOT-GATE-IMX8PLUS AC PSU 和 IOTG-ACC-CABDC DC 電纜兼容。
USB 主機連接器（J8、P17、P18）
IOT-GATE-IMX8PLUS USB3.0 主機連接埠可透過標準 A 型 USB3 連接器 J8 使用。
IOT-GATE-IMX8PLUS USB2.0 主機連接埠可透過兩個標準 A 型 USB 連接器 P17 和 P18 取得。
有關其他詳細信息，請參閱本文檔的第 3.6 節。
工業 I/O 連接器 (P8)
IOT-GATE-IMX8PLUS 工業 I/O 信號路由到接線端子 P8。 引腳分配由 I/O 模塊配置決定。 有關其他詳細信息，請參閱第 3.12 節。
表 12 工業 I/O 附加連接器引腳分配
| I / O模組 | 別針 | 信號名稱 | 隔離電源域 |
| 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 | 輸入0 | 3 |
| D | 10 | 輸入1 | 3 |
| D | 11 | 輸入2 | 3 |
| C | 12 | RS232_TXD / RS485_POS | 3 |
| D | 13 | 輸入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_輸入 | 3 |
| D | 20 | 24V_輸入 | 3 |
| 光碟 | 21 | ISO_GND_3 | 3 |
| 光碟 | 22 | ISO_GND_3 | 3 |
表 13 工業 I/O 附加連接器數據
| 連接器類型 | 引腳編號 |
| 帶推入式彈簧連接的 22 針雙原始插頭鎖定：螺釘法蘭
節距：2.54 毫米 導線橫截面：AWG 20 – AWG 30
連接器 P/N：Kunacon HGCH25422500K 配合連接器 P/N：Kunacon PDFD25422500K
筆記: CompuLab 提供帶網關單元的匹配連接器 |
 |
串行調試控制台 (P5)
IOT-GATE-IMX8PLUS 串行調試控制台接口路由到微型 USB 連接器 P20。 有關更多信息，請參閱本文檔的第 3.8 節。
RJ45 以太網連接器（P13、P14）
IOT-GATE-IMX8PLUS 乙太網路連接埠 ETH1 路由至 RJ45 連接器 P13。 IOT-GATE-IMX8PLUS 乙太網路連接埠 ETH2 路由至 RJ45 連接器 P14。有關更多詳細信息，請參閱本文檔第 3.5 節。
迷你 PCIe 插槽 (P3)
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有一個 mini-PCIe 插槽 P3，主要用於蜂窩調製解調器模塊。 P3 實現 USB 和 SIM 接口。 Socket P3 不實現 PCIe 信號。
Nano-SIM 卡座 (U10)
nano-uSIM 插槽 (U10) 連接到 mini-PCIe 插槽 P3。
SIM卡安裝說明：
- 從 SIM/PROG 托盤蓋上取下螺絲
- 將 SIM 拆卸工具插入頂蓋彈出孔以彈出托盤蓋
- 將 SIM 卡放入托盤
- 小心地將托盤蓋推回
- 關閉 SIM/PROG 蓋板螺絲（可選）
擴展連接器 (P19)
IOT-GATE-IMX8PLUS 擴充介面可在具有自訂引腳 P2 的 M.19 Key-E 插座上使用。擴充連接器允許將客製化 I/O 附加板整合到 IOT-GATE-IMX8PLUS 中。下表概述了連接器引腳排列和可用引腳功能。
表 14 擴展連接器引腳分配
| 別針 | 信號名稱 | 描述 | 別針 | 訊號名稱 | 描述 |
| 2 | VCC_3.3V | 電源輸出3.3V | 1 | 接地 | |
| 4 | VCC_3.3V | 電源輸出3.3V | 3 | USB_DP | 來自 USB 集線器的可選多路復用 USB2 |
| 6 | VCC_5V | 電源輸出5V | 5 | USB_DN | 來自 USB 集線器的可選多路復用 USB2 |
| 8 | VCC_5V | 電源輸出5V | 7 | 接地 | |
| 10 | VBATA_IN | 電源輸入 (8V – 36V) | 9 | I2C6_SCL | I2C6_SCL / PWM4_OUT / GPIO3_IO19 |
| 12 | VBATA_IN | 電源輸入 (8V – 36V) | 11 | I2C6_SDA | I2C6_SDA / PWM3_OUT / GPIO3_IO20 |
| 14 | VBATA_IN | 電源輸入 (8V – 36V) | 13 | 接地 | |
| 16 | EXT_PWRB
總氮 |
開/關輸入 | 15 | ECSPI2_SS0 | ECSPI2_SS0 / GPIO5_IO13 |
| 18 | 接地 | 17 | ECSPI2_MISO | ECSPI2_MISO / GPIO5_IO12 | |
| 20 | 外部復位 | 重置輸入 | 19 | 接地 | |
| 22 | 預訂的 | 21 | ECSPI2_SCLK | ECSPI2_SCLK / GPIO5_IO10 | |
| 24 | NC | E鍵槽口 | 23 | ECSPI2_MOSI | ECSPI2_MOSI / GPIO5_IO11 |
| 26 | NC | E鍵槽口 | 25 | NC | E鍵槽口 |
| 28 | NC | E鍵槽口 | 27 | NC | E鍵槽口 |
| 30 | NC | E鍵槽口 | 29 | NC | E鍵槽口 |
| 32 | 接地 | 31 | NC | E鍵槽口 | |
| 34 | I2C5_SDA | I2C5_SDA / PWM1_OUT / GPIO3_IO25 | 33 | 接地 | |
| 36 | I2C5_SCL | I2C5_SCL / PWM2_OUT / GPIO3_IO21 | 35 | JTAG_TMS | 系統芯片TAG |
| 38 | 接地 | 37 | JTAG_TDI | 系統芯片TAG | |
| 40 | JTAG_TCK | 系統芯片TAG | 39 | 接地 | |
| 42 | 接地 | 41 | JTAG_MOD | 系統芯片TAG | |
| 44 | 預訂的 | 43 | JTAG_TDO | 系統芯片TAG | |
| 46 | SD2_數據2 | SD2_DATA2 / GPIO2_IO17 | 45 | 接地 | |
| 48 | SD2_時鐘 | SD2_CLK/GPIO2_IO13 | 47 | LVDS_CLK_P | LVDS輸出時鐘 |
| 50 | SD2_數據3 | SD2_DATA3 / GPIO2_IO18 | 49 | LVDS_CLK_N | LVDS輸出時鐘 |
| 52 | SD2_CMD | SD2_CMD / GPIO2_IO14 | 51 | 接地 | |
| 54 | SD2_數據0 | SD2_DATA0 / GPIO2_IO15 | 53 | LVDS_D3_N | LVDS輸出數據 |
| 56 | 接地 | 55 | LVDS_D3_P | LVDS輸出數據 | |
| 58 | SD2_數據1 | SD2_DATA1 / GPIO2_IO16 | 57 | 接地 | |
| 60 | SD2_nRST | SD2_nRST / GPIO2_IO19 | 59 | LVDS_D2_N | LVDS輸出數據 |
| 62 | 接地 | 61 | LVDS_D2_P | LVDS輸出數據 | |
| 64 | 預訂的 | 63 | 接地 | ||
| 66 | 接地 | 65 | LVDS_D1_N | LVDS輸出數據 | |
| 68 | 預訂的 | 67 | LVDS_D1_P | LVDS輸出數據 | |
| 70 | 預訂的 | 69 | 接地 | ||
| 72 | VCC_3.3V | 電源輸出3.3V | 71 | LVDS_D0_P | LVDS輸出數據 |
| 74 | VCC_3.3V | 電源輸出3.3V | 73 | LVDS_D0_N | LVDS輸出數據 |
| 75 | 接地 |
LED 指示燈
下表描述了 IOT-GATE-IMX8PLUS LED 指示燈。
表 15 電源 LED
| 連接主電源 | LED狀態 |
| 是的 | On |
| 不 | 離開 |
通用 LED 由 SoC GPIO 控制。
表 16 用戶 LED #1
| GP5_IO05狀態 | LED狀態 |
| 低的 | 離開 |
| 高的 | 紅色的 |
表 17 用戶 LED #2
| GP5_IO01狀態 | GP4_IO28狀態 | LED狀態 |
| 低的 | 低的 | 離開 |
| 低的 | 高的 | 綠色的 |
| 高的 | 低的 | 紅色的 |
| 高的 | 高的 | 黃色的 |
天線連接器
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有多達四個用於外部天線的連接器。
表 18 默認天線連接器分配
| 連接器名稱 | 功能 | 連接器類型 |
| WLAN-A / 藍牙 | WiFi/BT主天線 | RP-SMA |
| 無線局域網-B | WiFi輔助天線 | RP-SMA |
| 廣域網路 | LTE主天線 | SMA |
| 輔助設備 | GPS天線 | SMA |
機械圖
IOT-GATE-IMX8PLUS 3D 模型可從以下網址下載：
https://www.compulab.com/products/iot-gateways/iot-gate-imx8plus-industrial-arm-iot-gateway/#devres
操作特性
絕對最大額定值
表 19 絕對最大額定值
| 範圍 | 最小 | 最大限度 | 單元 |
| 主電源電壓tage | -0.3 | 40 | V |
筆記： 超過絕對最大額定值的壓力可能會對設備造成永久性損壞
推薦操作條件
表 20 推薦的操作條件
| 範圍 | 最小 | 典型值。 | 最大限度 | 單元 |
| 主電源電壓tage | 8 | 12 | 36 | V |
文件/資源
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Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS 工業級樹莓派物聯網閘道器 [pdf] 使用者手冊 IOT-GATE-IMX8PLUS，工業樹莓派物聯網網關，樹莓派物聯網網關，工業樹莓派物聯網網關，樹莓派物聯網網關，物聯網網關，網關 |
