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Module de calcul Raspberry Pi 4 : petit mais puissant

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    Notre avis

    Si vous avez les compétences et les connaissances nécessaires pour intégrer cela dans un projet, vous devriez vraiment le faire. Sinon, restez sur un Raspberry Pi 4.

    Pour

    Facteur de forme impressionnant
    Puissant
    Compute Module 4 IO Board est bien

    Contre

    Nécessite des compétences pour en tirer le meilleur parti
    Cher

    Le Raspberry Pi Compute Module 4 a été un peu une surprise lors de son annonce, mais il est juste de dire que ce fut une agréable surprise. Comprenant la puissance d’un Raspberry Pi 4 dans un boîtier encore plus petit, le Compute Module 4 est un produit conçu pour les marchés industriels et embarqués. Bien sûr, un amateur peut faire bon usage de la planche, mais il y a quelques mises en garde dans son utilisation.

    Nous avons reçu deux unités Compute Module 4 de Raspberry Pi trading : un module avec 1 Go de RAM et 32 ​​Go d’eMMC, et un Compute Module 4 Lite avec 8 Go de RAM et pas de stockage intégré. Nous les avons tous les deux mis à l’épreuve, notamment en overclockant leurs processeurs jusqu’à 2,3 GHz pour extraire jusqu’au dernier MHz de leurs cœurs. 

    Conception du module de calcul 4

    Mesurant seulement 2,1 x 1,5 pouces (55 x 40 mm), le module de calcul 4 est un boîtier compact pour le matériel Raspberry Pi 4. Le SoC Broadcom BC2711 est l’aspect le plus visible de la carte, et nous y avons le SoC quadricœur Cortex-A72 (ARM v8) 64 bits à 1,5 GHz. Selon la variante du module, il existe des options pour le stockage flash intégré et le Wi-Fi / Bluetooth. Les cartes avec stockage flash auront une puce noire juste au-dessus du SoC, avec une puce sans fil de marque Raspberry Pi (RPI-RMO) en haut à gauche à côté d’un connecteur d’antenne externe en option.

    Le module de calcul 4 est très différent des modules précédents, qui adoptaient un connecteur SODIMM. Le module de calcul 4 se connecte à une carte d’E/S porteuse à l’aide de « deux connecteurs perpendiculaires haute densité (un pour les interfaces d’alimentation et à faible vitesse, et un pour les interfaces à grande vitesse) ». Ce nouveau connecteur rompt la compatibilité avec les anciennes cartes d’E/S, mais des sociétés telles que Gumstix ont publié des cartes d’adaptation pour convertir les modules CM4 à utiliser dans les anciennes cartes d’E/S, et des adaptateurs similaires seront utilisés avec l’ordinateur de cluster Turing Pi 2. 

    Spécifications du module de calcul Raspberry Pi 4 

    SoC
    BCM2711

     
    Processeur ARM Cortex-A72 quadricœur 64 bits à 1,5 GHz.

     
    Graphiques VideoCore VI, prenant en charge OpenGL ES 3.x avec décodage matériel 4Kp60 de la vidéo H.265 (HEVC).

     
    Décodage matériel 1080p60 et encodage matériel 1080p30 de la vidéo H.264 (AVC)

    RAM
    1 Go, 2 Go, 4 Go ou 8 Go de SDRAM LPDDR4-3200

    Stockage Flash
    Stockage Flash eMMC de 8 Go, 16 Go ou 32 Go en option

    GPIO
    40 broches GPIO, avec jusqu’à 6 × UART, 6 × I2C et 5 × SPI

    Connectivité
    Interface PCI Express 2.0 à voie unique.

     
    Gigabit Ethernet PHY avec prise en charge IEEE 1588.

     
    2 ports USB 2.0

     
    Deux interfaces HDMI, à des résolutions allant jusqu’à 4K.

     
    Double écran MIPI DSI et double interface caméra MIPI CSI-2.

     
    LAN sans fil 2,4 GHz et 5 GHz IEEE 802.11b/g/n/ac et Bluetooth 5.0 en option

    Variantes du module de calcul Raspberry Pi 4 

    Il existe 32 variantes du Compute Module 4 allant du Compute Module 4 Lite à 25 $ avec 1 Go de RAM et sans stockage intégré ni Wi-Fi, au Compute Module 4 à 90 $ avec 8 Go de RAM, Wi-Fi et 32 ​​Go de stockage flash eMMC intégré. En divisant les variantes en deux lots, nous avons 16 modules avec et 16 autres sans Wi-Fi. Chaque lot a un modèle avec 1, 2, 4 et 8 Go de RAM et des options de stockage eMMC de 8, 16 et 32 ​​Go ainsi qu’une option Lite qui omet le stockage intégré.

    Le choix de la bonne variante dépend de votre projet prévu. Comme les modules de calcul sont conçus pour des projets embarqués, la flexibilité offerte par un tel choix stupéfiant permet de concevoir des projets pour différentes utilisations et différents prix. Il n’y a aucun sens à utiliser un module avec 8 Go de RAM et 32 ​​Go de stockage s’il doit être utilisé dans la robotique ou des projets simples.

    Utilisation du module de calcul Raspberry Pi 4 

    Le module de calcul 4, comme d’autres avant lui, est un module qui nécessite une carte porteuse pour pouvoir être utilisé. Les modules de calcul sont conçus pour être utilisés dans les systèmes embarqués. Par exemple, certains téléviseurs NEC utilisent un module de calcul comme cerveau. Mais si nous voulons développer des projets autour du Compute Module, nous devons utiliser une carte porteuse telle que la Compute Module IO Board officielle, qui est disponible séparément pour 35 $ mais un achat essentiel pour le développement. 

    Développer des projets avec la carte IO signifie que nous connectons le module de calcul 4 au connecteur et selon si nous avons un Lite ou un module avec eMMC, nous insérons soit une carte micro SD et démarrons, soit nous flashons l’eMMC à l’aide d’un outil fourni par le Raspberry Pi Foundation (voir comment configurer Raspberry Pi pour la première fois). 

    En fonctionnement, le Compute Module 4 se comporte comme un Raspberry Pi 4, la carte IO dispose également d’une sortie GPIO qui permet l’utilisation de HAT et d’ajouter des cartes. Cela révèle une différence entre les anciennes cartes d’E/S du module de calcul et les nouvelles. Les anciennes cartes d’E/S permettaient d’accéder à chaque broche GPIO du SoC Broadcom, via une disposition GPIO non standard. Le module de calcul 4 fournit un GPIO traditionnel à 40 broches et un en-tête PoE et nous avons testé le GPIO à l’aide d’un Pimoroni Explorer HAT Pro et tout a fonctionné comme prévu.

    Nous avons effectué une série de tests Stressberry sur nos modules de calcul 4 et Lite et avons constaté qu’à 1,5 GHz, le module de calcul 4 Lite était de 33 degrés Celsius, soit 7 degrés de moins que notre stock Raspberry Pi 4. Le module de calcul 4 fonctionnait un peu plus chaud à 35 degrés Celsius. . 

    Lors des tests Stressberry, le module de calcul 4 fonctionnait à 67 degrés Celsius, le Lite à 64 degrés Celsius et notre stock Pi 4 à 65 degrés Celsius. Ce n’est pas beaucoup de différence entre le Pi 4 normal et les modules de calcul. Nous pouvons overclocker le Compute Module 4 et le Lite pour obtenir des performances supplémentaires et lors de nos tests, nous avons constaté que le Compute Module 4 Lite était capable d’overclocker à 2,3 GHz ! 

    Bien sûr, pour les overclocks, nous avons dû utiliser le refroidissement et dans notre cas, nous avons piraté un Pimoroni FanShim pour refroidir directement le SoC. La carte IO est livrée avec un connecteur de ventilateur de boîtier PC 12 V standard (J17) qui peut être contrôlé par logiciel.

    La carte E/S du module de calcul 4 

    Le Compute Module 4 n’est rien sans une carte porteuse, et la carte officielle est la Compute Module 4 IO Board qui est un achat essentiel pour le développement de votre Compute Module 4. La carte IO fournit les connexions nécessaires pour fonctionner avec le module de calcul 4. Autour de la carte IO, nous voyons des connecteurs pour deux caméras Raspberry Pi officielles (V1, V2 et la caméra haute qualité), mais vous devrez utiliser les câbles flexibles de caméra plus petits comme utilisé avec le Raspberry Pi Zero W. Deux écrans officiels peuvent également être utilisés en même temps, nécessitant à nouveau un câble plus petit.

    Le GPIO Raspberry Pi 40 broches est présent et dans la même disposition qu’un Raspberry Pi typique, permettant l’utilisation de HAT et d’ajouter des cartes, ainsi que le PoE HAT. Deux ports HDMI pleine taille, Gigabit Ethernet et deux ports USB 2.0 sont présents sur le côté de la carte. À côté des ports USB se trouve un seul port micro USB, utilisé pour connecter la carte IO à un ordinateur où l’eMMC peut être flashé. 

    À côté du port micro USB se trouve un emplacement pour carte micro SD et une évasion pour les ports USB externes à connecter. À l’extrême droite de la carte se trouve une seule entrée DC qui fournit une alimentation 12V DC à la carte, pour laquelle vous aurez besoin d’une alimentation 12V DC de bonne qualité. Lors de nos tests, nous avons utilisé une alimentation 12V 2.5A et n’avons eu aucun problème. 

    En haut à droite de la carte se trouvent deux connecteurs blancs. ; J17 est une connexion de ventilateur pour un ventilateur de PC typique tandis que J20 est une connexion d’alimentation externe.

    La partie la plus intéressante de la carte IO est le slot PCIe Gen 2 x1 qui peut être utilisé avec des appareils compatibles, y compris les SSD PCIe. À l’heure actuelle, c’est un domaine qui est encore en cours d’expérimentation, et des utilisateurs intrépides tels que Jeff Geerling travaillent pour ajouter des GPU et 5 GBP Ethernet au Compute Module 4. 

    Cas d’utilisation du module de calcul 4 

    Pour le calcul en cluster, tel que le projet Turing Pi 2, le Compute Module 4 est une option exceptionnellement puissante. 

    Le Compute Module 4 est conçu pour les applications embarquées. Si vos projets sont de nature industrielle ou IoT, ils pourraient bénéficier du module de calcul 4. Pour tirer le meilleur parti de cette carte, vous aurez besoin des compétences nécessaires pour concevoir et fabriquer votre propre carte porteuse, ou des connaissances pour sélectionner et acheter la bonne trousse.

    Il est fort probable que les entreprises entreprenantes adopteront le Compute Module 4 pour une utilisation dans les appareils embarqués. Attendez-vous à une multitude d’appareils portables et de projets financés par la foule alimentés par cet appareil petit mais puissant.

    PCIe et le module de calcul 4 

    La carte Compute Module 4 IO est le premier Raspberry Pi avec un emplacement PCIe Gen 2 x1 exposé et configurable par l’utilisateur, permettant aux utilisateurs d’insérer n’importe quelle carte compatible, y compris les lecteurs NVMe via un adaptateur. 

    Le Raspberry Pi 4 a été la première carte à avoir un contrôleur PCIe et celui-ci était connecté au VLI805 utilisé pour deux ports USB 3.0. Au moment d’écrire ces lignes, les limites du port PCIe sont toujours étudiées par des pirates tels que Jeff Gerrling. Lors des tests de Geerling, il a constaté qu’un lecteur Samsung EVO Plus NVMe était sept fois plus rapide que le stockage flash eMMC interne du Compute Module 4. 

    Conclusion 

    Le Compute Module 4 n’est pas pour tout le monde. Si vous êtes assez satisfait de l’utilisation du Raspberry Pi 4, il n’y a pas grand-chose pour vous inciter à utiliser le module de calcul 4. Mais si vous êtes sur le marché pour concevoir vos propres cartes de support, ou si vous souhaitez intégrer la puissance du Pi 4 dans un petit facteur de forme ou si vous souhaitez avoir un accès direct à l’interface PCIe du Pi, le Compute Module 4 est un investissement judicieux. 

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