company_banner

Compute Module 4 от Raspberry Pi: особенности платы и новые возможности

    Источник изображения: hackaday.com
    Как уже писали на Хабре, сегодня организация Raspberry Pi Foundation представила Compute Module 4 по цене от $25. В целом, новый модуль — это шаг вперед по сравнению с предыдущими моделями. Он более быстрый, у него больше возможностей, включая сетевые функции. Например, у модуля есть опция Wi-Fi 802.11b/g/n/ac, Bluetooth 5.0.

    Но есть у платы и несколько особенностей, о которых стоит знать, прежде, чем решаться на покупку. $25 — сумма относительно небольшая, но ведь некоторые любители и компании покупают десятки плат одновременно.

    Пока, SO-DIMM, нам будет тебя не хватать



    Самым большим сюрпризом для поклонников продукции от Raspberry Foundation стал отказ разработчиков от SO-DIMM в пользу двух 100-контактных мезонинных разъемов Hirose DF40C-100DS-0.4V. По словам авторов проекта, это дает возможность повысить скорость обмена данными между платами и одновременно уменьшить габариты модуля. И правда, длина платы стала меньше на 12,6 мм. Но она стала шире на 10 мм, так что экономия пространства минимальна.

    Два разъема дали возможность разделить низкоскоростные и высокоскоростные периферийные подключения. С одной стороны — GPIO Raspberry Pi, питание, SD-слот и Ethernet. С другой — PCIe, USB, HDMI, MIPI CSI и сразу две линии DSI. Так что плата подойдет и разработчикам, которым нужна возможность быстрого ввода/вывода, так и тем, у кого нет в этом острой необходимости.

    PCIe интерфейс


    Наличие PCIe — отличная новость. Конечно, в этот разъем не вставить игровую видеокарту, превратив девайс в игровой ПК. Нет, замысел здесь в ином. Например, можно использовать карту расширения PCIe с USB3 портами. Правда, нужно удостовериться в том, что эта карта совместима с чипсетом VLI VL805. Но таких устройств немало, так что особо волноваться не о чем.


    VIA VL806 — двухпортовый хост-контроллер, который совместим с новой платой. Есть и четырехпортовый, VIA VL805
    Одна из моделей плат расширения, которая совместима к Raspberry Pi 4 и одновременно CM4, — Syba USB 3.1 PCI express. В этой плате есть даже USB-C порт, так что разработчики могут быть довольны.

    Кстати, у CM4, как и у Raspberry Pi 4, есть возможность загрузки по USB. И если установлен USB 3.0 адаптер, то, соответственно, и скорость загрузки будет высокой.

    NVMe


    Поддержка NVMe задекларирована, но нужно иметь в виду, что она не включена по умолчанию в Raspberry Pi OS, о чем предупреждают, например, здесь. Активировать нужную функцию можно при помощи команды modprobe nvme-core, после чего нужно перезагрузиться.


    Одна из совместимых NVMe моделей дисков — Samsung 970 EVO Plus. Правда, это дороговатая модель, но в любом случае возможность подключения подобных устройств есть. Разработчики «малинки» отчитались о достижении показателя в 390 MБ/с в лаборатории.

    Правда, установленный SSD нельзя подключить в качестве загрузочного диска. Возможно, эта функция появится позже, но сейчас такой возможности нет.

    MIPI CSI и MIPI DSI


    У Model B — один двухрядный MIPI CSI коннектор и один двухрядный MIPI DSI коннектор. У CM4 есть возможность работы с двумя коннекторов каждого типа сразу, что означает подключение стереоскопического 3D «зрения». Примерно то же самое можно делать и с CM3+, но предыдущая модель не такая производительная, так что и возможности у нее не такие обширные.

    Сетевые возможности


    Отличная новость для разработчиков — WiFi, Bluetooth и гигабитный Ethernet из коробки. Правда, эти возможности доступны не для каждого из представленных 32 вариантов плат. Но если есть необходимость в получении полноценного беспроводного модуля, то это можно сделать без проблем.


    Как и сообщалось в самом начале, у платы современные протоколы беспроводной связи — Wi-Fi 802.11b/g/n/ac и Bluetooth 5.0. А еще у нее есть U.FL-коннектор для внешней антенны! В некоторых случаях платы заключаются в металлический корпус, который играет роль клетки Фарадея, так что внешняя антенна будет весьма кстати.

    У Raspberry Pi Foundation есть совместимая антенна, Compute Module 4 Antenna Kit. Но, в целом, подойдет и любая другая.


    Для того, чтобы активировать антенну, необходимо отредактировать файл /boot/config.txt, добавив параметр dtparam=ant2

    Гигабитный Ethernet работает без проблем, выдавая обещанную пропускную способность. У новой модели за Ethernet отвечает современный чип BCM54210PE с поддержкой IEEE 1588 Precision Time Protocol.

    Compute Module 4 IO Board



    Вместе с CM4 можно приобрести плату расширения Compute Module 4 IO Board, которая обеспечивает подключение широкого спектра внешних устройств. Так, на этой плате есть два полноразмерных HDMI-порта, два порта USB 2.0, слот под карту microSD, разъем PCIe Gen2 x1, сетевой порт Ethernet (поддержка PoE), 40-пиновый GPIO-коннектор. Плюс здесь есть и RTC (Real-Time Clock), со слотом для батарейки CR2032. В целом, плата добавляет большое количество функций, которых может не хватать пользователям CM4.

    Документация для этой платы доступна здесь, есть и KiCAD-файлы.

    В сухом остатке


    Compute Module 4 — идеальный вариант для разработчиков. Плата предоставляет все те функции, которые обещали ее создатели, включая нативную поддержку PCIe. Плата подходит для создания сложных и не очень IoT-проектов, разработки embedded-систем и даже для ИИ-проектов, с добавлением систем машинного зрения (об этом мы напишем в одной из последующих статей).

    Selectel
    ИТ-инфраструктура для бизнеса

    Комментарии 17

      +1
      Одна из совместимых NVMe моделей дисков — Samsung 970 EVO Plus. Правда, это дороговатая модель, но в любом случае возможность подключения подобных устройств есть. Скорость передачи данных при этом очень высокая — разработчики «малинки» отчитались о достижении показателя в 390 MБ/с в лаборатории. Это теоретический предел для NVMe-дисков.

      Што? NVMe-накопители спокойно протаскивают в себя как бы не пару гигабайт в секунду. Для помянутого 970 заявлено 2.3 Гб/с.
      Может речь все же об ограниченных возможностях SoC-а малинки при работе с NVMe?
      0
      Вот и дождались!
      Год назад мы сделали ПК на Raspberry cm3 и очень надеялись на подобный форм-фактор, но УВЫ следующую модель придется полностью переделывать под CM4.
      Вот что у нас получилось:
        +2

        Тоже удивился. Вроде весь смысл был, что вытащил старый модуль и воткнул новый, более быстрый. А получается они изменением формфактора кинули всех, кто использовал эти модули. Какой смысл в этих модулях, непонятно тогда. Сэкономить на разработке обвязки центрального процессора и памяти? Неужели такая большая экономия?

          0
          Мне кажется, огромная экономия. Для некоторых проектов буквально на уровне возможности воплощения в принципе. Мало того, что надо суметь развести это всё, так ещё и чипы надо суметь добыть.
            +1
            Мне кажется, смысл в том, чтобы плотно набирать из десятков таких модулей кластер. Других применений даже не могу понять, хотя вариант с платой расширения интересный, такая себе мегамалинка. Я ожидал увидеть материнскую плату хотя бы на 8 вычислительных модулей, но её-то и нет…

            Вот у Pine есть такая плата для их модулей А64.
              0
              Интересная система, но недостаточно централизованная и устаревшая (2016 год). И основную плату можно сделать подешевле, делая прибыль на модулях…
                0
                К сожалению, не могу найти бенчмарков А64 в сравнении с чем-то актуальным. Так-то она на своё время была хороша и заметно обходила Pi 3+. И стоит недорого. Интересно было бы с Pi 4 увидеть сравнение, но за свои деньги покупать обе железки на бенчмарк жалко :)

                Главный критерий, по которому А64 устарела — пожалуй, объём памяти. 2 ГБ уже маловато даже для таких микросистем.
              0
              Это расчитано не на радиолюбителей, которые раз в год «вытащил старый модуль и воткнул новый», а на серийных производителей, которые покупают модули вагонами и на которых и делается вся прибыль. А им важна компактность, поэтому имеем что имеем…
                0

                Я про любителей и не думал. Я думал как раз про серийное производство каких то железяк. Через лет пять-десять в железяках заменил сердце и ещё лет пять-десять пользуешься или эти же железяки в версии 2 продаешь. Мне как раз и думается, что таким образом возможно получится сэкономить на производстве на закупке дорогих, кастомных аппаратов, разработка и сопровождение стоит огромных денег. Не зря же разработчики r-pi обязуются выпускать модули до 2028-го года.


                Если не для замены в готовых железяках делаются, то могли бы эти модули и без разъемов делать, а просто на ножках по месту впаивать. Хотя так и универсальные. Да.

                  +1
                  В промышленном изделии ядро не меняют, это же надо организовывать отзывную кампанию, или отправлять специалистов по всей стране… Смысл имеет только для самого производства, если изделие будут выпускать Икс лет, то всё это время модули должны быть доступны, невозможно сегодня спрогнозировать план продаж на Икс лет и закупиться, заморозив деньги на складе.

                  На ножках уже не получится, там же порядка 200 контактов, и ВЧ сигналы должны быть короткие и согласованные. Так что формфактор модуля с ножками и краевыми контактами себя изжил, и когда-то им надо было решаться переходить на такой формфактор. Модули с парой таких разъёмов давно на рынке.
                  +2

                  Мне кажется, что дело не в компактности, а PCIe не пролезал в so-dimm по частоте. Вот, что пишут в буклете про CM4:


                  This change is due to the addition of new interfaces; an additional second HDMI, PCIe, and Ethernet. The addition of these
                  new interfaces, especially PCIe, would not have been possible while preserving the previous form factor.
                    0
                    По частоте то пролезает, в qseven и SMARC форматах как то это все влазит же все.
                    Проблема тут в том, что очень много дифференциальных вч сигналов, они требуют для себя много места и не любят много переходов со слоя на слой, потому
                    их трассировать на один край жутко неудобно, от того площадь и количество слоев растет, видать решили что так они снизят площадь и цену даже с учетом недешевых разъемов.
                    вот к примеру SMARC на imx8, разъем схожий с sodimm по шагу и габаритам.
                    image

                    вообще в целом странно, что тут, что ранее используется 200 контактов в сумме и в CM3 есть немало неподключенных контактов, которые наверно и рассчитывались на будущие версии с PCIE.

                    и у меня есть подозрение что после вопля фанатов они таки выпустят что то типа CM4+ в классическом разъеме, туда два hdmi не уверен что надо, а вот pcie бы не помешал, благо есть свободные пины и совместимость это не порушит.
                0
                Год назад мы сделали ПК на Raspberry cm3 и

                А можно что то типа Kinhank GP430, но на базе свежей версии?
                  0
                  У нас немного направление другое — мониторинг скучного АСУТП с применением современных IIOT протоколов.
                0
                У Model B — один двухрядный MIPI CSI коннектор и один двухрядный MIPI DSI коннектор. У CM4 есть возможность работы с двумя коннекторов каждого типа сразу

                Уточнение — у модели 4В — однорядный MIPI CSI на 2 линии, а у CM4+I/O Module — 2 однорядных MIPI CSI, один из которых на 4 линии, а 2й на 2 линии.
                  0
                  Активировать нужную функцию можно при помощи команды modprobe nvme-core, после чего нужно перезагрузиться.

                  Это как? modprobe загружает модуль в текущее ядро, после перезагрузки его там снова не будет.

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                  Самое читаемое