EdgeBox-RPI4 基於樹莓派 CM4 的邊緣計算機
EdgeBox-RPI4 使用手冊
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修訂歷史
01-05-2021 創建
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修訂 |
日期 |
變化 |
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1.0 |
01-05-2021 |
已創建 |
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一、簡介
EdgeBox-RPI4 是一款堅固耐用的無鰭邊緣運算控制器，配備 Raspberry Pi 電腦模組 4(CM4)，適用於惡劣的工業環境。它可用於將現場網路與雲端或物聯網應用程式連接。它的設計初衷是為了以具有競爭力的價格應對堅固耐用的應用的挑戰，非常適合小型企業或具有大規模多層次需求的小訂單。
1.1 特點
- 適用於惡劣環境的最先進的鋁製底盤
- 集成被動散熱器
- 內置 mini PCIe 插座，用於 RF 模塊，如 4G、WI-FI、Lora 或 Zigbee
- SMA 天線孔 x2
- 內建 UPS，附超級電容，可安全關機
- 加密芯片ATECC608A
- 硬件看門狗
- 帶超級電容的 RTC
- 隔離式 DI&DO 端子
- 35mm DIN 導軌支架
- 從 9 到 36V DC 的寬電源
這些功能使得 EdgeBox-RPI4 專為典型工業應用（例如狀態監控、設施管理、數位看板和公共設施的遠端控制）的輕鬆設定和快速部署而設計。此外，它是一個用戶友好的網關解決方案，具有 4 核 ARM Cortex A72 和大多數行業協議，可以節省包括電力佈線成本在內的總部署成本，並有助於縮短產品的部署時間。其超輕量和緊湊的設計是空間狹窄環境中應用的解決方案，確保其能夠在各種極端環境（包括車載應用）中可靠運作。
1.2 接口
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筆記 |
函數名 |
別針 ＃ |
別針 ＃ |
函數名 |
筆記 |
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力量 |
1 |
2 |
接地 |
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|
RS485_A |
3 |
4 |
RS232_RX |
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RS485_B |
5 |
6 |
RS232_TX |
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RS485_GND |
7 |
8 |
RS232_GND |
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DI0- |
9 |
10 |
DO0_0 |
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DI0+ |
11 |
12 |
DO0_1 |
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DI1- |
13 |
14 |
DO0_0 |
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|
DI1+ |
15 |
16 |
DO0_1 |
|
筆記： 建議使用 24awg 至 16awg 電纜
2 個以太網連接器
3 USB 2.0×2
4 HDMI
5 個 LED2
6 個 LED1
7 SMA天線1個
8 控制台（USB Type C）
9 SIM 卡槽
10 SMA天線2個
1.3 框圖
EdgeBox-RPI4的處理核心是Raspberry CM4板。 OpenEmbed 特定基板實作特定功能。請參閱下圖的框圖。
2. 安裝
2.1 安裝
EdgeBox-RPI4 適用於兩個壁掛式安裝，以及一個帶有 35mm DIN 導軌的安裝。參考下圖 以獲得建議的安裝方向。
www.OpenEmbed.com8
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2.2 連接器和接口
2.2.1 電源
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別針＃ |
訊號 |
描述 |
|
1 |
電源輸入 |
DC 9-36V |
|
2 |
接地 |
接地（參考電位） |
GND 接地（參考電位）
The PE 訊號是可選的。如果不存在 EMI，則 PE 連線可以保持開路。
2.2.2 串行端口（RS232 和 RS485）
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別針＃ |
訊號 |
描述 |
|
4 |
RS232_RX |
RS232接收線 |
|
6 |
RS232_TX |
RS232傳輸線 |
|
8 |
接地 |
接地（參考電位） |
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RS485_GND 訊號與「GND」訊號隔離。如果使用屏蔽雙絞線，則RS485_GND 連接到屏蔽層。
筆記： 內部已安裝 RS120 的 485 歐姆終端電阻。
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別針＃ |
訊號 |
描述 |
|
3 |
RS485_A |
RS485差分線高 |
|
5 |
RS485_B |
RS485差分線低 |
|
7 |
RS485_GND |
RS485地（與GND隔離） |
RS485_GND 訊號與「GND」訊號隔離。如果使用屏蔽雙絞線，則RS485_GND 連接到屏蔽層。
筆記： 內部已安裝 RS120 的 485 歐姆終端電阻。
2.2.3 DI&DO
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別針＃ |
終端訊號 |
積極的 |
BCM2711 |
筆記 |
|
09 |
DI0- |
高的 |
通用輸入輸出口17 |
|
|
11 |
DI0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
高的 |
通用輸入輸出口27 |
|
|
15 |
DI1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
高的 |
通用輸入輸出口23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
高的 |
通用輸入輸出口24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
筆記：
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筆記：
1.直流卷tage 輸入為 24V(+- 10%)。
2.直流卷tag輸出電壓應在60V以下，電流容量為500mA。
3.輸入通道0和通道1相互隔離
4.輸出通道0和通道1相互隔離
2.2.4 HDMI
直接連接到帶有 TVS 陣列的 Raspberry PI CM4 板。
2.2.5 以太網
乙太網路介面與Raspberry PI CM4,10相同，支援100/1000/XNUMX-BaseT，可透過屏蔽 模組化插孔。雙絞線電纜或 屏蔽t可使用雙絞線電纜連接至此連接埠。
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2.2.6 USB主機
連接器面板上有兩個 USB 接口。 這兩個端口共享相同的電子保險絲。
筆記： 兩個端口的最大電流限制為 1000ma。
2.2.7 控制台（USB C型）
控制台的設計使用了USB-UART轉換器，大多數電腦作業系統都有驅動程序，如果沒有，則 下面的連結可能有用： https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 此連接埠用作 Linux 控制台預設連接埠。您可以使用 115200,8n1（位：8，奇偶校驗：無，停止位：1，流量控制：無）。預設使用者名稱是 pi，密碼是 raspberry。
2.2.8個LED
EdgeBox-RPI4 使用兩個綠/紅雙色 LED 作為外部指示燈。
LED1: 綠色表示電源指示燈，紅色表示 eMMC 處於活動狀態。
LED2: 綠色如4G 指示燈和紅色作為使用者可編程 LED 連接到 GPIO21，低電平有效，可編程。
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EdgeBox-RPI4 也使用兩個綠色 LED 進行調試。
2.2.9 SMA 連接器
有兩個用於天線的 SMA 連接器孔。天線類型很大程度上取決於 Mini-PCIe 插槽中安裝的模組。 ANT1 預設用於 Mini-PCIe 插槽，ANT2 用於 Internal 來自 CM4 模組的 WI-FI 訊號。 1. 天線的功能並不固定，可能會調整以涵蓋其他用途。2.2.10 NANO SIM 卡槽
僅在蜂窩（4G、LTE 或其他基於蜂窩技術的）模式下才需要 SIM 卡。
筆記：
1. 天線的功能不是固定的，可以調整以涵蓋其他用途。
2.2.10 NANO SIM 卡槽
僅在蜂窩（4G、LTE 或其他基於蜂窩技術的）模式下才需要 SIM 卡。
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筆記：
- O僅接受 NANO Sim 卡，請注意卡片的尺寸。
- NANO SIM 卡以芯片面朝上的方式插入。
2.2.11 迷你 PCIe ![]()
橙色區域是粗略的Mini-PCIe附加卡位置，只有一個 需要 m2x5 螺絲。
下表顯示了所有信號。 支持全尺寸 Mini-PCIe 卡。
|
訊號 |
別針＃ |
別針＃ |
PIN# 訊號 |
|
|
1 |
5 |
4G_PWR |
|
|
3 |
4 |
接地 |
|
|
5 |
6 |
USIM_PWR |
|
|
7 |
8 |
USIM_PWR |
|
接地 |
9 |
10 |
USIM_數據 |
|
|
11 |
12 |
USIM時鐘 |
|
|
13 |
14 |
USIM_重置# |
|
接地 |
15 |
16 |
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18地 20 21 22 PERST# 24 4G_PWR 26 接地 27 28 29 30 UART_PCIE_TX 32 UART_PCIE_RX 34 接地 35 36 USB_DM
|
17 |
18 |
接地 |
|
|
|
19 |
20 |
|
|
接地 |
21 |
22 |
持續# |
|
|
23 |
24 |
4G_PWR |
|
|
25 |
26 |
接地 |
|
接地 |
27 |
28 |
|
|
接地 |
29 |
30 |
UART_PCIE_TX |
|
|
31 |
32 |
UART_PCIE_RX |
|
|
33 |
34 |
接地 |
|
接地 |
35 |
36 |
USB_DM |
|
接地 |
37 |
38 |
USB_DP |
|
4G_PWR |
39 |
40 |
接地 |
|
4G_PWR |
41 |
42 |
4G_LED |
|
接地 |
43 |
44 |
USIM_DET |
|
SPI1_SCK |
45 |
46 |
|
|
SPI1_味噌 |
47 |
48 |
|
|
SPI1_MOSI |
49 |
50 |
接地 |
|
SPI1_SS |
51 |
52 |
4G_PWR |
N備註 3： 4G_LED訊號接LED2接口核糖核酸lly，請參閱 o 節電話 2.2.8.
N備註 4： SPI1 訊號僅用於 Lora WAN 車d、如SX1301、SX1302 來回公噸他希爾d康帕紐約。
2.2.12M.2
EdgeBox-RPI4配備了M KEY類型的M.2插座。 支持，不是 mSATA。
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3. 驅動程式和程式設計接口
3.1個LED ![]()
這是一個用作使用者指示燈的 LED，請參閱 2.2.8。
使用 LED2 作為 example 來測試功能。
$ sudo -i #啟用root賬戶權限
$ cd /sys/類/GPIO
$ echo 21 > export #GPIO21 這是 LED2 的使用者 LED $ cd gpio21
$ 回顯 > 方向
$ echo 0 > value # 打開用戶 LED，低電平有效 $ echo 1 > value # 關閉用戶 LED
3.2 串行端口（RS232 和 RS485）
系統中有兩個單獨的序列埠。 /dev/ttyUSB1 作為 RS232 連接埠和/dev/ttyUSB0 作為 RS485 連接埠。使用RS232作為擴展amp勒。 $ 蟒蛇
>>> 進口序號
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,逾時=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 基於 Mini-PCIe 的蜂窩網絡
使用 Quectel EC20 作為 example 並依照以下步驟操作：
1. 將 EC20 插入 Mini-PCIe 插槽並將 micro SIM 卡插入對應插槽，連接天線。
2.使用pi/raspberry透過控制台登入系統。
3. 開啟Mini-PCIe 插座電源並釋放重設訊號。 $ sudo -i #啟用root帳號權限
$ cd /sys/類/GPIO
$ echo 6 > export #GPIO6 這是 POW_ON 信號
$ echo 5 > export #GPIO5 這是複位信號
$ cd GPIO6
$ 回顯 > 方向
$ echo 1 > value # 打開 Mini PCIe 的電源 真的
$ cd GPIO5
$ 回顯 > 方向
$ echo 1 > value # 釋放Mini PCIe的複位信號
筆記： 然後 4G 的 LED 開始閃爍。
4、檢查設備：
$ lsusb
$ 總線 001 設備 005: ID 2c7c:0125 移遠無線技術有限公司 EC25 LTE 數據機
…… $ dmesg
和
$
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[ 185.421911] USB 1-1.3：使用 dwco tg 的新高速 USB 裝置編號 5
[ 185.561937] USB 1-1.3：找到新的 USB 設備，idVendor=2c7c，idProduct=0125，bcdDevice= 3.18[ 185.561953] USB 1-1.3：新 USB 裝置字串：Mfr=1、Product=2、SerialNumber=0[ 185.561963] USB 1-1.3：產品：Android
[ 185.561972] USB 1-1.3：製造商：Android
[ 185.651402] usbcore：註冊了新的介面驅動程式cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore：註冊新的介面驅動程式選項 [ 185.665593] usbserial：為 GSM 數據機（1 連接埠）註冊的 USB 串列支援 [ 185.665973]選項 1-1.3:1.0：偵測到 GSM 數據機（1 埠）轉換器 [ 185.666283] USB 1-1.3：GSM 數據機（1 連接埠）轉換器現在連接到 ttyUSB2
[ 185.666499]選項 1-1.3:1.1：偵測到 GSM 數據機（1 埠）轉換器 [ 185.666701] USB 1-1.3：GSM 數據機（1 連接埠）轉換器現在連接到 ttyUSB3
[ 185.666880]選項 1-1.3:1.2：偵測到 GSM 數據機（1 埠）轉換器 [ 185.667048] USB 1-1.3：GSM 數據機（1 連接埠）轉換器現在連接到 ttyUSB4
[185.667220]選項1-1.3：1.3：偵測到GSM數據機（1埠）轉換器[185.667384]usb 1-1.3：GSM數據機（1埠）轉換器現在連接到ttyUSB5
[185.667810]qmi_wwan 1-1.3：1.4：cdc-wdm0：USB WDM設備[185.669160]qmi_wwan 1-1.3：1.4 wwan0：在usb-3f980000.usb-1.3、WWANwW
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx 是 MAC 地址。
$ ifconfig -a
……wwan0: 標誌=4163 MTU 1500 inet 169.254.69.13 網路遮罩 255.255.0.0 廣播 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64scopeid 0x20以太 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000（以太網）
RX 數據包 0 字節 0 (0.0 B)
RX 錯誤 0 丟棄 0 溢位 0 幀 0
TX 封包 165 位元組 11660 (11.3 KiB)
TX 錯誤 0 丟棄 0 溢位 0 載波 0 衝突 0 5. 如何使用 AT 指令
$ miniterm — 可用端口：
— 1: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
— 2: /dev/ttyUSB0 'CP2105 雙 USB 轉 UART 橋接控制器' — 3: /dev/ttyUSB1 'CP2105 雙 USB 轉 UART 橋接控制器' — 4: /dev/ttyUSB2 'Android'
— 5: /dev/ttyUSB3 'Android'
— 6: /dev/ttyUSB4 'Android'
設備,xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 'Android'
— 輸入端口索引或全名：
$ 迷你術語 /dev/ttyUSB5 115200
一些有用的 AT 指令：
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- AT //應該回傳OK
- AT+秦尼斯塔 //傳回(U)SIM卡的初始化狀態，回傳值應為7
- AT+QCCID //傳回(U)SIM卡的ICCID（積體電路卡識別碼）號
6. 如何撥號 ![]()
$su 根
$ cd /usr/app/linux-ppp-腳本
然後 4G LED 閃爍。
如果成功，返回如下：
7.新增路由器路徑
$route add default gw 10.64.64.64XNUMX 或你的閘道 XX.XX.XX.XX 然後進行測試
$ ping google.com
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3.4 看門狗定時器
3.4.1 WDT 框圖
WDT模組有3個端子，分別是put、輸出及LED指示燈。
WDI(GPIO25) WDO(系統RST#)
註：LED 是可選的並且 早期不可用r 硬體版本。
3.4.2 如何 有用
1. 系統電源打開。
2.德拉y 200 毫秒。
3。 發送 WDO 為負數t200ms 的 ive 脈衝 低電平復位 系統。
4.拉動 上WDO。
5.德拉y 120 秒，同時指示燈閃爍h荷蘭國際集團（典型1赫茲）。
3伏3
6. 轉動 關閉指示燈。
7.等待 8 個脈衝 WDI 啟動 WDT 模組並點亮 LED.
8. 進入 WDT-FEED 模式 , 至少有一個 pulse 應至少每 2 秒送入 WDI， 如果沒有，WDT模組應該輸出一個負脈衝來重設系統。
9. 轉到 2。
LED綠色 看門狗定時器
3.5 實時時鐘
TRTC晶片是Microchip的MCP79410。它安裝在系統上主幹I2C匯流排。 R16 22R R0402
R17 22R R0402
3.5.1
GPIO2 GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL 接口
www.OpenEmbed.com21
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操作系統本身就有驅動，我們只需要一些配置。 打開 /etc/rc.local 並添加 2 行：
echo“mcp7941x 0x6f”> /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s
然後重置系統，RTC就可以工作了。
1.確保 i2c-1 驅動點已打開，並且該點默認關閉。 2. RTC 的預估備份時間為 15 天。
3.10 UPS 安全關閉 UPS 模塊圖如下所示。
3.5.2
筆記：
UPS模組插在DC5V和CM4之間，一個GPIO用於5V電源掉電時報警CPU。那麼CPU應該在能量耗盡之前在腳本中做一些緊急的事情 超級電容器並執行“$shutdown” 使用此功能的另一種方法是在 GPIO 引腳發生變化時啟動關閉。給定的 GPIO 引腳配置為產生 KEY_POWER 事件的輸入鍵。此事件由登入的系統處理 啟動關閉。早於 225 的 System d 版本需要 udev 規則來啟用監聽輸入
www.OpenEmbed.com22
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使用 參考/boot/overlays/README，然後修改/boot/config.txt。 dtoverlay=GPIO 關閉，gpio_pin=GPIO22，active_low=1
筆記：報警信號為低電平有效。
裝置:
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三、電氣規格
4.1 耗電量
這 EdgeBox-RPI4 的功耗很大程度上取決於應用、操作模式和連接的周邊設備。給定值必須被視為近似值。 下表為EdgeBox-RPI4的功耗參數： 筆記： 在 24V 供電條件下，插座中無附加卡，無 USB 設備。 操作模式 81壓力測試172 壓力-c 4 -t 10m -v &
| 運作方式 | 電流(ma) | 力量 | 評論 |
| 閒置的 | 81 | ||
| 壓力測試 | 172 |
壓力-c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
這 UPS模組的後備時間很大程度取決於系統的系統負載。列出了一些典型條件 以下。 CM4的測試模組是4GB LPDDR4,32，XNUMXGB eMMC，附Wi-FI模組。 運轉模式 55 CPU 滿載 18 壓力 -c 4 -t 10m -v &5. 機械製圖
| 運作方式 | 電流(ma) | 力量 | 評論 |
| 閒置的 | 55 | ||
| CPU滿載 | 18 |
壓力-c 4 -t 10m -v &
|
|
5. 機械製圖
待定
文件/資源
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OpenEmbed EdgeBox-RPI4 基於樹莓派 CM4 的邊緣計算機 [pdf] 使用者手冊 EdgeBox-RPI4，基於 Raspberry PI CM4 的邊緣計算機，EdgeBox-RPI4 基於 Raspberry PI CM4 的邊緣計算機，基於 CM4 的邊緣計算機，基於邊緣計算機，計算機 |
