Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 基於邊緣計算機
修訂歷史
| 修訂 | 日期 | 變化 |
| 1.0 | 17-08-2022 | 已創建 |
| 2.1 | 13-01-2022 | 產品變更通知 |
產品變更通知： 
作為我們持續改進過程的一部分，我們對硬體版本 D 進行了以下更改。
此更改會對軟體產生影響。
- CP2104->CH9102F
- USB2514B->CH334U
- CP2105->CH342F
- Linux 中的描述已更改：
- ttyUSB0-> ttyACM0
- ttyUSB1-> ttyACM1
- MCP79410->PCF8563ARZ
- 新RTC的位址是0x51。
介紹
EdgeBox-RPI-200 是一款堅固耐用的無風扇邊緣運算控制器，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，非常適合具有大規模多層次需求的小型企業或小訂單。
特徵
- 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
- 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
- 可選：帶 SuperCap 的 UPS 可安全關機*
- Raspberry Pi CM4 板載 WiFi 2.4 GHz、5.0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac 配備**
- Raspberry Pi CM4 板載藍牙 5.0，配備 BLE**
這些功能使 EdgeBox-RPI-200 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。
筆記： 對於 UPS 功能，請聯絡我們以獲取更多資訊。 2GB 和 4GB 版本提供 WiFi 和 BLE 功能。
介面
- 多功能鳳凰連接器
- 乙太網路連接器
- USB 2.0×2
- HDMI
- LED2
- LED1
- SMA天線1
- 控制台（USB C 型）
- SIM卡插槽
- SMA天線2
多功能鳳凰連接器
| 筆記 | 函數名 | 別針 ＃ | 別針＃ | 函數名 | 筆記 |
| 力量 | 1 | 2 | 接地 | ||
| 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 |
筆記： 建議使用 24awg 至 16awg 電纜
框圖
EdgeBox-RPI-200 的處理核心是 Raspberry CM4 板。特定的基板實現特定的功能。請參閱下圖的框圖。
安裝
安裝
EdgeBox-RPI-200 適用於兩個壁掛式安裝座，以及一個帶有 35mm DIN 導軌的安裝座。請參考下圖以了解建議的安裝方向。
連接器和接口
電源
| 別針＃ | 訊號 | 描述 |
| 1 | 電源輸入 | DC 9-36V |
| 2 | 接地 | 接地（參考電位） |
PE 訊號是可選的。如果不存在 EMI，則 PE 連線可以保持開路。
串行端口（RS232 和 RS485）
| 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） |
| 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） |
| 別針＃ | 終端訊號 | 有效 PIN 級別 | BCM2711 的 GPIO 接腳 | 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： 
筆記：
- 直流電壓tage 輸入為 24V (± 10%)。
- 直流電壓tage輸出電壓應在60V以下，電流容量為500ma。
- 輸入通道0和通道1相互隔離
- 輸出通道0和通道1相互隔離
HDMI
直接連接到帶有 TVS 陣列的 Raspberry PI CM4 板。
乙太網路
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使用。可以使用雙絞線或屏蔽雙絞線連接到該連接埠。
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。
控制台（USB Type-C）
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，下面的連結可能有用：此連接埠用作Linux控制台預設值。您可以使用 115200,8n1（位元：8，奇偶校驗：無，停止位元：1，流量控制：無）的設定登入作業系統。還需要一個終端程序，例如 putty。預設使用者名稱是 pi，密碼是 raspberry。
引領
EdgeBox-RPI-200 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: 綠色作為 4G 指示燈，紅色作為用戶可編程 LED 連接到 GPIO21，低電平有效，可編程。
EdgeBox-RPI-200 也使用兩個綠色 LED 進行調試。 
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 CM4 模組的內部 WI-FI 訊號。 
筆記： 天線的功能並不固定，可能會調整以涵蓋其他用途。
NANO SIM 卡插槽（可選）
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：
- 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。
迷你的PCIe
橘色區域是粗略的Mini-PCIe附加卡位置，只需要一顆m2x5螺絲。 
下表顯示了所有信號。 支持全尺寸 Mini-PCIe 卡。
引腳排列：
| 訊號 | 別針＃ | 別針＃ | 訊號 |
| 1 | 2 | 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 | |
| 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 |
筆記：
- 所有空白訊號均為 NC（未連接）。
- 4G_PWR是Mini-PCIe卡的獨立電源。透過CM6的GPIO4可以關閉或開啟，控制訊號高電位有效。
- 4G_LED訊號內部連接至LED2，請參閱2.2.8節。
- SPI1 訊號僅用於 LoraWAN 卡，例如 WM1302。
M.2
EdgeBox-RPI-200配備了M KEY類型的M.2插座。僅支援 2242 尺寸 NVME SSD 卡，不支援 mSATA。 
驅動程式和程式設計接口
引領
這是一個用作使用者指示燈的 LED，請參閱 2.2.8。使用 LED2 作為前級ample 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
OR - $ echo 1 > value # 關閉用戶 LED
串行端口（RS232 和 RS485）
系統中有兩個單獨的序列埠。 /dev/ttyACM1 作為 RS232 端口，/dev/ttyACM0 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/ttyACM1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
真的
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
10
Mini-PCIe 蜂窩網路（可選）
使用 Quectel EC20 作為 example 並依照以下步驟操作：
- 將EC20插入Mini-PCIe插槽並將micro SIM卡插入對應插槽，連接天線。
- 使用 pi/raspberry 透過控制台登入系統。
- 開啟Mini-PCIe插座的電源並釋放重設訊號。
- $ sudo -i #啟用root賬戶權限
- $ 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
和 - $ 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。
檢查設備：
$ lsusb
總線001設備005：ID 2c7c：0125移遠無線解決方案有限公司EC25 LTE調變解調器
$ dmesg
[185.421911] USB 1-1.3：使用 dwc_otg 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：新的USB設備字符串：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：註冊了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:檢測到GSM調製解調器（1端口）轉換器
[185.666283] USB 1-1.3：GSM數據機（1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、WWAN/QMI設備、xx:xx:xx:xx:xx:xx處註冊“qmi_wwan”
筆記： xx:xx:xx:xx:xx：xx 是 MAC 位址
$ ifconfig -a
…… wwan0: 標誌=4163最大傳輸溫度 1500
inet 169.254.69.13 網路遮罩 255.255.0.0 廣播 169.254.255.255 inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64scopeid 0x20以太 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000（乙太網路）
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 遺失 0 超限 0 載波 0 衝突 0
AT指令的使用方法
$ miniterm — 可用端口：
- 1: /dev/ttyACM0 'USB 雙串列埠'
- 2: /dev/ttyACM1 'USB 雙串列埠'
- 3: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
- 4: /dev/ttyUSB0 'Android'
- 5: /dev/ttyUSB1 'Android'
- 6: /dev/ttyUSB2 'Android'
- 7: /dev/ttyUSB3 'Android'
輸入連接埠索引或全名：
$ miniterm /dev/ttyUSB5 115200
一些有用的 AT 指令：
- AT //應該回傳OK
- AT+QINISTAT //傳回(U)SIM卡的初始化狀態，回傳7
- AT+QCCID //傳回(U)SIM卡的ICCID(積體電路卡識別碼)號
如何撥號
- $su 根
- $ cd /usr/app/linux-ppp-腳本
- $./quectel-pppd.sh
然後 4G LED 閃爍。如果成功的話回傳是這樣的
新增路由器路徑
- $route add default gw 10.64.64.64XNUMX 或您的閘道 XX.XX.XX.XX
然後用 ping 測試一下：
- $ ping google.com
看門狗定時器
WDT框圖
WDT模組有三個端子，輸入、輸出和LED指示燈。
筆記： LED 是可選的，並且在早期硬體版本中不可用。
它是如何運作的
- 系統開機。
- 延遲200ms。
- 向WDO發送一個200ms低電位的負脈衝，使系統重設。
- 拉高WDO。
- 延遲120秒，同時指示燈閃爍（典型1hz）。
- 關閉指示燈。
- 等待 WDI 上的 8 個脈衝來啟動 WDT 模組並點亮 LED。
- 進入 WDT-FEED 模式，至少每 2 秒至少有一個脈衝輸入到 WDI，如果沒有，WDT 模組應輸出一個負脈衝來重設系統。
- 轉到2。
實時時鐘
RTC晶片資訊
新改版：RTC晶片為NXP的PCF8563。它掛載在系統I2C匯流排上，i2c位址應該是0x51。
操作系統本身就有驅動，我們只需要一些配置。
啟用實時時鐘
- 要啟用 RTC，您需要：
- $sudo nano /boot/config.txt
- 然後在 /boot/config.txt 的底部加入以下行
- dtoverlay=i2c-rtc，pcf8563
- 然後重新啟動系統
- $sudo 重新啟動
- 然後使用以下命令檢查RTC是否啟用：
- $sudo hwclock -rv
- 輸出應該是：
筆記：
- 確保 i2c-1 驅動點已打開，並且該點默認關閉。
- RTC 的預估備份時間為 15 天。
產品變更備註：
舊版：RTC 晶片為 microchip 的 MCP79410。它安裝在系統 I2C 總線上。該晶片的i2c位址應該是0x6f。要啟用它，您需要：
打開 /etc/rc.local 並添加 2 行：
echo“mcp7941x 0x6f”> /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s
然後重置系統，RTC就可以工作了
用於安全關閉的 UPS（可選）
UPS 模塊圖如下所示。 
UPS模組插在DC5V和CM4之間，一個GPIO用於在5V電源掉電時向CPU發出警報。然後CPU應該在超級電容器的能量耗盡之前在腳本中執行一些緊急操作並運行“$ 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 systemd-logind 透過啟動關閉來處理。早於 225 的 Systemd 版本需要 udev 規則來啟用偵聽輸入裝置：使用 /boot/overlays/README 作為參考，然後修改 /boot/config.txt。 dtoverlay=GPIO 關閉，gpio_pin=GPIO22，active_low=1
筆記：
- 對於 UPS 功能，請聯絡我們以獲取更多資訊。
- 報警信號為低電平有效。
電氣規格
耗電量
EdgeBox-RPI-200 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。下表顯示了 EdgeBox-RPI-200 的耗電量參數：
筆記： 在 24V 供電條件下，插座中無附加卡，無 USB 設備。
| 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 & |
不間斷電源（可選）
UPS模組的後備時間很大程度取決於系統的系統負載。下面列出了一些典型的條件。 CM4的測試模組是4GB LPDDR4,32，XNUMXGB eMMC，附Wi-Fi模組。
| 運作方式 | 時間（秒） | 評論 |
| 閒置的 | 55 | |
| CPU滿載 | 18 | 壓力-c 4 -t 10m -v & |
機械圖紙
文件/資源
 |
Seeedstudio EdgeBox-RPI-200 EC25 Raspberry PI CM4 基於邊緣計算機 [pdf] 使用者手冊 EdgeBox-RPI-200 EC25 基於 Raspberry PI CM4 的邊緣計算機、EdgeBox-RPI-200、EC25 基於 Raspberry PI CM4 的邊緣計算機、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 |