EdgeBox-RPI4 Raspberry PI Computer Edge basato su CM4
Manuale utente EdgeBox-RPI4
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Cronologia delle revisioni
01-05-2021 Creato
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Revisione |
Data |
Cambiamenti |
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1.0 |
Numero di telefono: 01-05-2021 |
Creato |
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Manuale utente EdgeBox-RPI4
1. Introduzione
EdgeBox-RPI4 è un robusto controller Edge Computing senza fine con modulo computer Raspberry Pi 4 (CM4) per ambienti industriali difficili. Può essere utilizzato per connettere le reti di campo con applicazioni cloud o IoT. È stato progettato da zero per affrontare le sfide delle applicazioni robuste a prezzi competitivi, ideale per piccole imprese o piccoli ordini con esigenze multilivello.
1.1 Caratteristiche
- Telaio in alluminio all'avanguardia per ambienti difficili
- Dissipatore di calore passivo integrato
- Presa mini PCIe integrata per modulo RF, come 4G, WI-FI, Lora o Zigbee
- Fori per antenna SMA x2
- UPS integrato con supercondensatore per uno spegnimento sicuro
- Chip di crittografia ATECC608A
- Watchdog hardware
- RTC con supercondensatore
- Terminale DI&DO isolato
- Supporto per guida DIN da 35 mm
- Ampia alimentazione da 9 a 36V DC
Queste caratteristiche rendono EdgeBox-RPI4 progettato per una facile configurazione e una rapida implementazione per le tipiche applicazioni industriali, come il monitoraggio dello stato, la gestione delle strutture, la segnaletica digitale e il controllo remoto dei servizi pubblici. Inoltre, si tratta di una soluzione gateway intuitiva con 4 core ARM Cortex A72 e la maggior parte dei protocolli di settore può far risparmiare sui costi di implementazione totali, compresi i costi di cablaggio dell'alimentazione elettrica, e contribuire a ridurre i tempi di implementazione del prodotto. Il suo design ultraleggero e compatto è la risposta per le applicazioni in ambienti con spazi ristretti e garantisce che possa funzionare in modo affidabile in una varietà di ambienti estremi, comprese le applicazioni a bordo di veicoli.
1.2 Interfacce
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Nota |
Nome funzione |
SPILLO # |
SPILLO # |
Nome funzione |
Nota |
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ENERGIA |
1 |
2 |
Terra |
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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 |
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NOTA: Si consigliano cavi da 24 a 16 awg
2 Connettore Ethernet
3 USB 2.0×2
4 HDMI
5LED2
6LED1
7Antenna SMA 1
8 Console (USB tipo C)
9 slot per scheda SIM
10Antenna SMA 2
1.3 Diagramma a blocchi
Il nucleo di elaborazione dell'EdgeBox-RPI4 è una scheda Raspberry CM4. Una scheda base specifica OpenEmbed implementa le funzionalità specifiche. Fare riferimento alla figura successiva per lo schema a blocchi.
2. Installazione
2.1 Montaggio
EdgeBox-RPI4 è previsto per due supporti a parete, oltre a uno con guida DIN da 35 mm. Fare riferimento alla figura successiva per l'orientamento di montaggio consigliato.
www.OpenEmbed.com8
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2.2 Connettori e interfacce
2.2.1 Alimentazione
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Codice PIN# |
Segnale |
Descrizione |
|
1 |
ALIMENTAZIONE_IN |
DC 9-36V |
|
2 |
Terra |
Terra (potenziale di riferimento) |
GND Terra (potenziale di riferimento)
ThIl segnale PE è opzionale. Se non sono presenti EMI, la connessione PE può essere lasciata aperta.
2.2.2 Porta seriale (RS232 e RS485)
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Codice PIN# |
Segnale |
Descrizione |
|
4 |
RS232_RX |
Linea di ricezione RS232 |
|
6 |
RS232_TX |
Linea di trasmissione RS232 |
|
8 |
Terra |
Terra (potenziale di riferimento) |
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Il segnale RS485_GND è isolato con il segnale “GND”. Se viene utilizzato un doppino intrecciato schermato, RS485_GND è collegato allo schermo.
NOTA: Al suo interno è stata installata la resistenza di terminazione da 120 Ohm per RS485.
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Codice PIN# |
Segnale |
Descrizione |
|
3 |
RS485_A |
Linea differenza RS485 alta |
|
5 |
Rs485_b |
Linea differenza RS485 bassa |
|
7 |
RS485_GND |
RS485 Terra (isolata da GND) |
Il segnale RS485_GND è isolato con il segnale “GND”. Se viene utilizzato un doppino intrecciato schermato, RS485_GND è collegato allo schermo.
NOTA: Al suo interno è stata installata la resistenza di terminazione da 120 Ohm per RS485.
2.2.3 DI&FARE
|
Codice PIN# |
segnale del terminale |
attivo |
BCM2711 |
NOTA |
|
09 |
DI0- |
ALTO |
GPIO17 |
|
|
11 |
DI0+ |
|||
|
13 |
DI1- |
ALTO |
GPIO27 |
|
|
15 |
DI1+ |
|||
|
10 |
DO0_0 |
ALTO |
GPIO23 |
|
|
12 |
DO0_1 |
|||
|
14 |
DO1_0 |
ALTO |
GPIO24 |
|
|
16 |
DO1_1 |
NOTA:
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NOTA:
1. Vol. CCtage per l'ingresso è 24V (+- 10%).
2. Vol. CCtage per l'uscita dovrebbe essere inferiore a 60 V, la capacità corrente è 500 mA.
3. Il canale 0 e il canale 1 di ingresso sono isolati tra loro
4. Il canale 0 e il canale 1 dell'uscita sono isolati tra loro
2.2.4 HDMI
Direttamente collegato alla scheda Raspberry PI CM4 con array TVS.
2.2.5 Ethernet
L'interfaccia Ethernet è la stessa del Raspberry PI CM4,10, supportata 100/1000/XNUMX-BaseT, disponibile tramite il connettore schermato jack modulare. Cavo a doppino intrecciato o schermato tper connettersi a questa porta è possibile utilizzare un cavo twistato.
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2.2.6 HOST USB
Sono presenti due interfacce USB sul pannello dei connettori. Le due porte condividono lo stesso fusibile elettronico.
NOTA: La corrente massima per entrambe le porte è limitata a 1000 mA.
2.2.7 Console (USB tipo C)
Il design della console utilizzava un convertitore USB-UART, la maggior parte dei sistemi operativi del computer dispone del driver, in caso contrario, del driver può essere utile il link qui sotto: https://www.silabs.com/products/interface/usb-bridges/classic-usb-bridges/device.cp2104 Questa porta viene utilizzata come impostazione predefinita della console Linux. È possibile accedere al sistema operativo utilizzando le impostazioni di 115200,8n1(Bit: 8,Parità: Nessuna, Bit di stop: 1, Controllo di flusso: Nessuno). È necessario anche un programma terminale come Putty. Il nome utente predefinito è pi e la password è raspberry.
2.2.8 LED
EdgeBox-RPI4 utilizza due LED bicolore verde/rosso come indicatori esterni.
LED1: verde come indicatore di alimentazione e rosso come eMMC attivo.
LED2: verde come 4G indicatore e led rosso programmabile dall'utente collegato a GPIO21, attivo basso, programmabile.
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EdgeBox-RPI4 utilizza anche due LED di colore verde per il debug.
2.2.9 Connettore SMA
Sono presenti due fori per il connettore SMA per le antenne. I tipi di antenna dipendono molto da quali moduli sono inseriti nella presa Mini-PCIe. ANT1 è utilizzato per impostazione predefinita per il socket Mini-PCIe e ANT2 è per Internal Segnale WI-FI dal modulo CM4. 1. Le funzioni delle antenne non sono fisse, potrebbero essere adattate per coprire altri usi.2.2.10 Slot per scheda NANO SIM
La scheda SIM è necessaria solo in modalità cellulare (4G, LTE o altre basate sulla tecnologia cellulare).
NOTE:
1. Le funzioni delle antenne non sono fisse, potrebbero essere regolate per coprire altri usi.
2.2.10 Slot per scheda NANO SIM
La scheda SIM è necessaria solo in modalità cellulare (4G, LTE o altre basate sulla tecnologia cellulare).
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NOTE:
- OÈ accettata solo la carta NANO Sim, prestare attenzione alle dimensioni della carta.
- La scheda SIM NANO viene inserita con il chip lato superiore.
2.2.11 Mini-PCI ![]()
L'area arancione è la posizione approssimativa della scheda aggiuntiva Mini-PCIe, solo una è necessaria una vite m2x5.
La tabella seguente mostra tutti i segnali. Sono supportate schede Mini-PCIe di dimensioni standard.
|
Segnale |
SPILLO# |
SPILLO# |
Segnale PIN# |
|
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1 |
5 |
4G_PWR |
|
|
3 |
4 |
Terra |
|
|
5 |
6 |
USIM_PWR |
|
|
7 |
8 |
USIM_PWR |
|
Terra |
9 |
10 |
DATI_USIM |
|
|
11 |
12 |
USIM_CLK |
|
|
13 |
14 |
USIM_RESET# |
|
Terra |
15 |
16 |
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18GND 20 21 22 PREST# 24 4G_PWR 26 GND 27 28 29 30 UART_PCIE_TX 32 UART_PCIE_RX 34 GND 35 36 USB_DM
|
17 |
18 |
Terra |
|
|
|
19 |
20 |
|
|
Terra |
21 |
22 |
PERST# |
|
|
23 |
24 |
4G_PWR |
|
|
25 |
26 |
Terra |
|
Terra |
27 |
28 |
|
|
Terra |
29 |
30 |
UART_PCIE_TX |
|
|
31 |
32 |
UART_PCIE_RX |
|
|
33 |
34 |
Terra |
|
Terra |
35 |
36 |
USB_DM |
|
Terra |
37 |
38 |
USB_DP |
|
4G_PWR |
39 |
40 |
Terra |
|
4G_PWR |
41 |
42 |
4G_LED |
|
Terra |
43 |
44 |
USIM_DET |
|
SPI1_SCK |
45 |
46 |
|
|
SPI1_MISO |
47 |
48 |
|
|
SPI1_MOSI |
49 |
50 |
Terra |
|
SPI1_SS |
51 |
52 |
4G_PWR |
NNOTA 3: Il segnale 4G_LED è collegato a LED2 inteRNAlly, fare riferimento alla sezione oè 2.2.8.
NNOTA 4: I segnali SPI1 vengono utilizzati solo per Lora WAN autod, come SX1301,SX1302 a partireil miolui tsuod companuovo.
2.2.12 milioni di euro
EdgeBox-RPI4 è dotato di una presa M.2 di tipo M KEY. SOLO la scheda SSD NVME di dimensioni 2242 è supporto, NON msata.
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3. Driver e interfacce di programmazione
3.1 LED ![]()
Si tratta di un LED utilizzato come indicatore utente, fare riferimento a 2.2.8.
Utilizzare LED2 come esample per testare la funzione.
$ sudo -i #abilita i privilegi dell'account root
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 21 > export #GPIO21 che è il LED utente di LED2 $ cd gpio21
$ echo out > direzione
$ echo 0 > valore # accende il LED utente, LOW attivo $ echo 1 > valore # spegne il LED utente
3.2 Porta seriale (RS232 e RS485)
Nel sistema sono presenti due porte seriali individuali. /dev/ttyUSB1 come porta RS232 e/dev/ttyUSB0 come porta RS485. Utilizzare RS232 come examplui. $ pitone
>>> importa seriale
>>> ser=serial.Serial('/dev/ttyUSB1',115200,timeout=1) >>> ser.isOpen()
>>> ser.isOpen()
>>> ser.write('1234567890')
3.3 Cellulare su Mini-PCIe
Usa Quectel EC20 come example e seguire i passaggi:
1. Inserire l'EC20 nella presa Mini-PCIe e la scheda micro SIM nel relativo slot, collegare l'antenna.
2. Accedi al sistema tramite console utilizzando pi/raspberry.
3. Accendere la presa Mini-PCIe e rilasciare il segnale di ripristino. $ sudo -i #abilita i privilegi dell'account root
$ cd /sys/class/gpio
$ echo 6 > esporta #GPIO6 che è il segnale POW_ON
$ echo 5 > esporta #GPIO5 che è il segnale di ripristino
$ cd gpio6
$ echo out > direzione
$ echo 1 > valore # accende l'alimentazione di Mini PCIe VERO
$ cd gpio5
$ echo out > direzione
$ echo 1 > valore # rilascia il segnale di ripristino di Mini PCIe
NOTA: Quindi il LED del 4G inizia a lampeggiare.
4. Controlla il dispositivo:
$lsusb
$ Bus 001 Dispositivo 005: ID 2c7c:0125 Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. Modem EC25 LTE
…… $ dmesg
E
$
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[ 185.421911] usb 1-1.3: nuovo dispositivo USB ad alta velocità numero 5 che utilizza dwco tg
[ 185.561937] usb 1-1.3: nuovo dispositivo USB trovato, idVendor=2c7c, idProduct=0125, bcdDevice= 3.18[ 185.561953] usb 1-1.3: nuove stringhe dispositivo USB: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=0[ 185.561963] USB 1-1.3: Prodotto: Android
[ 185.561972] USB 1-1.3: Produttore: Android
[ 185.651402] usbcore: registrato il nuovo driver di interfaccia cdc_wdm
[ 185.665545] usbcore: registrata la nuova opzione del driver di interfaccia [ 185.665593] usbserial: supporto seriale USB registrato per modem GSM (1 porta) [ 185.665973] opzione 1-1.3:1.0: convertitore modem GSM (1 porta) rilevato [ 185.666283] usb 1-1.3: convertitore modem GSM (1 porta) ora collegato a ttyUSB2
[ 185.666499] opzione 1-1.3:1.1: convertitore modem GSM (1 porta) rilevato [ 185.666701] usb 1-1.3: convertitore modem GSM (1 porta) ora collegato a ttyUSB3
[ 185.666880] opzione 1-1.3:1.2: convertitore modem GSM (1 porta) rilevato [ 185.667048] usb 1-1.3: convertitore modem GSM (1 porta) ora collegato a ttyUSB4
[ 185.667220] opzione 1-1.3:1.3: convertitore modem GSM (1 porta) rilevato [ 185.667384] usb 1-1.3: convertitore modem GSM (1 porta) ora collegato a ttyUSB5
[ 185.667810] qmi_wwan 1-1.3:1.4: cdc-wdm0: dispositivo WDM USB [ 185.669160]qmi_wwan 1-1.3:1.4 wwan0: registra "qmi_wwan" su usb-3f980000.usb-1.3, WWAN/QMI
……
xx:xx:xx:xx:xx:xx è l'indirizzo MAC.
$ ifconfig -a
……wwan0: flags=4163 mtu 1500 inet 169.254.69.13 maschera di rete 255.255.0.0 broadcast 169.254.255.255inet6 fe80::8bc:5a1a:204a:1a4b prefixlen 64 scopeid 0x20ether 0a:e6:41:60:cf:42 txqueuelen 1000 (Ethernet)
Pacchetti RX 0 byte 0 (0.0 B)
Errori RX 0 eliminati 0 superamenti 0 frame 0
Pacchetti TX 165 byte 11660 (11.3 KiB)
Errori TX 0 interrotti 0 superamenti 0 portante 0 collisioni 0 5. Come utilizzare il comando AT
$ miniterm — Porte disponibili:
— 1: /dev/ttyAMA0 'ttyAMA0'
— 2: /dev/ttyUSB0 "Controller bridge doppio da USB a UART CP2105" — 3: /dev/ttyUSB1 "Controller bridge doppio da USB a UART CP2105" — 4: /dev/ttyUSB2 "Android"
— 5: /dev/ttyUSB3 "Android"
— 6: /dev/ttyUSB4 "Android"
dispositivo,xx:xx:xx:xx:xx:xx
— 7: /dev/ttyUSB5 "Android"
— Inserisci l'indice della porta o il nome completo:
$ mini termine /dev/ttyUSB5 115200
Alcuni comandi AT utili:
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- AT //dovrebbe restituire OK
- AT+QINISTAT //restituisce lo stato di inizializzazione della scheda (U)SIM, la risposta dovrebbe essere 7
- AT+QCCID //restituisce il numero ICCID (Integrated Circuit Card Identifier) della scheda (U)SIM
6. Come comporre il numero ![]()
$su radice
$ cd /usr/app/linux-ppp-scripts
Quindi il led 4G lampeggia.
In caso di successo, il ritorno in questo modo:
7. Aggiungere il percorso del router
$ route aggiungi default gw 10.64.64.64 o il tuo gateway XX.XX.XX.XX Quindi fai un test
$ ping su google.com
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3.4DT
3.4.1 Diagramma a blocchi del WDT
Il modulo WDT ha tre terminali, input, uscita e indicatore LED.
WDI(GPIO25) WDO(Sistema RST#)
Nota: il LED è facoltativo e non disponibile in anticipor versione dell'hardware.
3.4.2 Come funziona
1. Sistem ACCENSIONE.
2. Delae 200 ms.
3. Inviare Il WDO è negativotimpulso ive con 200 ms livello basso per reimpostare il sistema.
4. Tirare su WDO.
5. Delay 120 secondi mentre l'indicatore lampeggiahing(tipico 1hz).
3V 3
6. Girare spegnere l'indicatore.
7. Aspetta per 8 impulsi a WDI al modulo WDT attivo e accendere il LED.
8. Entra in WDT-FEED modalità , almeno una pulse dovrebbe essere inserito in WDI almeno ogni 2 secondi, in caso contrario, il modulo WDT dovrebbe emettere un impulso negativo per ripristinare il sistema.
9. Vai a 2.
LED VERDE Giorno di riposo
3.5 CRT
TIl chip dell'RTC è MCP79410 del microchip. È montato sul sybus I2C stelo. R16 22R R0402
R17 22R R0402
3.5.1
GPIO2GPIO3
I2C_SDA I2C_SCL
www.OpenEmbed.com21
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Il sistema operativo stesso ha il driver interno, ci servono solo alcune configurazioni. Apri /etc/rc.local E aggiungi 2 righe:
echo “mcp7941x 0x6f” > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device hwclock -s
Quindi ripristinare il sistema e l'RTC funzionerà.
1.assicurati che il punto driver i2c-1 sia aperto e che il punto sia chiuso per impostazione predefinita. 2. il tempo di backup stimato dell'RTC è di 15 giorni.
3.10 UPS per lo spegnimento sicuro Lo schema del modulo UPS è elencato di seguito.
3.5.2
Nota：
Il modulo UPS è inserito tra DC5V e CM4, un GPIO viene utilizzato per avvisare la CPU quando l'alimentazione a 5V è interrotta. Quindi la CPU dovrebbe fare qualcosa di urgente in uno script prima dell'esaurimento dell'energia supercondensatore ed eseguire un "$shutdown" Un altro modo per utilizzare questa funzione è avviare uno spegnimento quando cambia il pin GPIO. Il pin GPIO fornito è configurato come una chiave di input che genera eventi KEY_POWER. Questo evento è gestito dal sistema logind da avviando uno spegnimento. Le versioni System d precedenti alla 225 necessitano di una regola udev che abiliti l'ascolto dell'input
www.OpenEmbed.com22
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Utilizzo /boot/overlays/README come riferimento, quindi modificare /boot/config.txt. dtoverlay=gpio-shutdown, gpio_pin=GPIO22,active_low=1
NOTA:Il segnale di allarme è attivo BASSO.
dispositivo:
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4. Specifiche elettriche
4.1 Consumo energetico
IL il consumo energetico dell'EdgeBox-RPI4 dipende fortemente dall'applicazione, dalla modalità di funzionamento e dai dispositivi periferici collegati. I valori indicati devono essere considerati valori approssimativi. La tabella seguente mostra i parametri di consumo energetico di EdgeBox-RPI4: Nota: A condizione di alimentazione 24V, nessuna scheda aggiuntiva nelle prese e nessun dispositivo USB. Modalità di funzionamento 81Prova di stress 172 stress -c 4 -t 10m -v &
| Modalità di funzionamento | Attuale(ma) | Energia | Osservazione |
| Oziare | 81 | ||
| Prova di stress | 172 |
tensione -c 4 -t 10m -v &
|
|
4.2 UPS
IL il tempo di backup del modulo UPS dipende molto dal carico del sistema. Sono elencate alcune condizioni tipiche sotto. Il modulo di test di CM4 è un eMMC LPDDR4GB da 4,32 GB con modulo Wi-FI. Modalità operativa 55Pieno carico della CPU 18 stress -c 4 -t 10m -v &5. Disegni meccanici
| Modalità di funzionamento | Attuale(ma) | Energia | Osservazione |
| Oziare | 55 | ||
| Pieno carico di CPU | 18 |
tensione -c 4 -t 10m -v &
|
|
5. Disegni meccanici
Da definire
Documenti / Risorse
 |
OpenEmbed EdgeBox-RPI4 Computer Edge basato su Raspberry PI CM4 [pdf] Manuale d'uso EdgeBox-RPI4, computer edge basato su Raspberry PI CM4, EdgeBox-RPI4 Computer edge basato su Raspberry PI CM4, computer edge basato su CM4, computer edge basato, computer |
