Skip to content

Raspberry Pi Compute Module 4: เล็กแต่ทรงพลัง

    1647493203

    คำตัดสินของเรา

    หากคุณมีทักษะและความรู้ที่จะฝังสิ่งนี้ไว้ในโปรเจ็กต์ คุณควรจะทำจริงๆ ถ้าไม่ติด Raspberry Pi 4

    สำหรับ

    ฟอร์มแฟกเตอร์ที่น่าประทับใจ
    ทรงพลัง
    Compute Module 4 IO Board ได้ดี

    ขัดต่อ

    ต้องการทักษะเพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากมัน
    เเพง

    Raspberry Pi Compute Module 4 ค่อนข้างแปลกใจเมื่อมีการประกาศ แต่ก็ยุติธรรมที่จะบอกว่ามันเป็นความประหลาดใจที่น่ายินดี การบีบพลังของ Raspberry Pi 4 ลงในแพ็คเกจที่เล็กกว่านั้น Compute Module 4 เป็นผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาสำหรับตลาดอุตสาหกรรมและตลาดแบบฝัง แน่นอนว่านักอดิเรกสามารถใช้ประโยชน์จากบอร์ดได้อย่างเต็มที่ แต่มีข้อแม้บางประการในการใช้งาน

    เราได้รับการส่ง Compute Module 4 สองเครื่องจากการซื้อขาย Raspberry Pi: โมดูลที่มี 1GB RAM และ 32GB ของ eMMC และ Compute Module 4 Lite พร้อม RAM 8GB และไม่มีที่เก็บข้อมูลออนบอร์ด เราใส่ทั้งสองอย่างผ่านขั้นตอนของพวกเขารวมถึงการโอเวอร์คล็อกซีพียูของพวกเขาสูงถึง 2.3 GHz เพื่อบีบทุก MHz สุดท้ายจากคอร์ของพวกเขา 

    การออกแบบโมดูลคอมพิวเตอร์ 4

    Compute Module 4 ขนาด 2.1 x 1.5 นิ้ว (55 x 40 มม.) เป็นแพ็คเกจขนาดกะทัดรัดสำหรับฮาร์ดแวร์ Raspberry Pi 4 Broadcom BC2711 SoC เป็นส่วนที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุดของบอร์ด และในนั้นเรามี Quad-core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.5 GHz ขึ้นอยู่กับรุ่นของโมดูล มีตัวเลือกสำหรับที่เก็บข้อมูลแฟลชในตัวและ Wi-Fi / Bluetooth บอร์ดที่มีที่เก็บข้อมูลแฟลชจะมีชิปสีดำอยู่เหนือ SoC โดยมีชิปไร้สายยี่ห้อ Raspberry Pi (RPI-RMO) ที่ด้านบนซ้ายถัดจากขั้วต่อเสาอากาศภายนอกที่เป็นอุปกรณ์เสริม

    Compute Module 4 แตกต่างอย่างมากจากโมดูลรุ่นก่อนๆ ซึ่งใช้ตัวเชื่อมต่อ SODIMM Compute Module 4 เชื่อมต่อกับบอร์ด IO ของผู้ให้บริการโดยใช้ “ขั้วต่อแนวตั้งที่มีความหนาแน่นสูงสองตัว (ตัวหนึ่งสำหรับอินเทอร์เฟซแบบใช้พลังงานและความเร็วต่ำ และอีกตัวสำหรับอินเทอร์เฟซความเร็วสูง) ตัวเชื่อมต่อใหม่นี้หยุดความเข้ากันได้กับบอร์ด IO รุ่นเก่า แต่บริษัทต่างๆ เช่น Gumstix ได้เปิดตัวบอร์ดอะแดปเตอร์เพื่อแปลงโมดูล CM4 เพื่อใช้ในบอร์ด IO รุ่นเก่า และอะแดปเตอร์ที่คล้ายกันจะถูกใช้กับคอมพิวเตอร์คลัสเตอร์ Turing Pi 2 

    Raspberry Pi Compute Module 4 Specs 

    SoC
    BCM2711

     
    ซีพียู ARM Cortex-A72 แบบ Quad-core 64 บิต 1.5GHz

     
    กราฟิก VideoCore VI รองรับ OpenGL ES 3.x พร้อมฮาร์ดแวร์ 4Kp60 ถอดรหัสวิดีโอ H.265 (HEVC)

     
    ถอดรหัสฮาร์ดแวร์ 1080p60 และเข้ารหัสฮาร์ดแวร์ 1080p30 ของวิดีโอ H.264 (AVC)

    แกะ
    1GB, 2GB, 4GB หรือ 8GB LPDDR4-3200 SDRAM

    แฟลชสตอเรจ
    ตัวเลือกที่เก็บข้อมูลแฟลช eMMC 8GB, 16GB หรือ 32GB

    GPIO
    หมุด GPIO 40 ตัวพร้อมสูงสุด 6 × UART, 6 × I2C และ 5 × SPI

    การเชื่อมต่อ
    อินเทอร์เฟซ PCI Express 2.0 เลนเดียว

     
    Gigabit Ethernet PHY พร้อมรองรับ IEEE 1588

     
    2 x พอร์ต USB 2.0

     
    อินเทอร์เฟซ Dual HDMI ที่ความละเอียดสูงสุด 4K

     
    จอแสดงผล MIPI DSI แบบคู่ และอินเทอร์เฟซกล้อง MIPI CSI-2 แบบคู่

     
    ตัวเลือก LAN ไร้สาย 2.4GHz และ 5GHz IEEE 802.11b/g/n/ac และ Bluetooth 5.0

    Raspberry Pi Compute Module 4 รุ่นต่างๆ 

    Compute Module 4 มีให้เลือก 32 รุ่น ตั้งแต่ Compute Module 4 Lite มูลค่า 25 ดอลลาร์พร้อม RAM ขนาด 1GB และไม่มีที่เก็บข้อมูลออนบอร์ดหรือ Wi-Fi ไปจนถึง Compute Module 4 มูลค่า 90 ดอลลาร์พร้อม RAM 8GB, Wi-Fi และที่เก็บข้อมูลแฟลช eMMC ขนาด 32GB การแยกตัวแปรออกเป็นสองชุด เรามี 16 โมดูลที่มีและอีก 16 โมดูลที่ไม่มี Wi-Fi แต่ละชุดมีรุ่นที่มี RAM 1,2,4 และ 8GB และตัวเลือกการจัดเก็บ eMMC 8, 16 และ 32GB รวมถึงตัวเลือก Lite ที่ละเว้นที่เก็บข้อมูลออนบอร์ด

    การเลือกตัวแปรที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับโครงการที่คุณต้องการ เนื่องจาก Compute Modules ได้รับการออกแบบสำหรับโปรเจ็กต์แบบฝัง ความยืดหยุ่นที่มีให้โดยตัวเลือกที่น่าทึ่งดังกล่าว ทำให้โปรเจ็กต์สามารถออกแบบสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันและราคาได้ มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะใช้โมดูลที่มี RAM 8GB และที่เก็บข้อมูล 32GB หากจะใช้ในวิทยาการหุ่นยนต์หรือโครงการทั่วไป

    การใช้ Raspberry Pi Compute Module 4 

    Compute Module 4 ก็เหมือนกับโมดูลอื่นๆ ก่อนหน้านี้ เป็นโมดูลที่ต้องใช้บอร์ดตัวรับเพื่อใช้งาน โมดูลประมวลผลถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ในระบบฝังตัว ตัวอย่างเช่น โทรทัศน์ NEC บางเครื่องใช้ Compute Module เป็นสมอง แต่ถ้าเราต้องการพัฒนาโครงการเกี่ยวกับ Compute Module เราจำเป็นต้องใช้บอร์ดผู้ให้บริการ เช่น Compute Module IO Board อย่างเป็นทางการ ซึ่งมีจำหน่ายแยกต่างหากในราคา 35 เหรียญสหรัฐฯ แต่เป็นการซื้อที่จำเป็นสำหรับการพัฒนา 

    การพัฒนาโครงการด้วย IO Board หมายความว่าเราเชื่อมต่อ Compute Module 4 กับตัวเชื่อมต่อ และขึ้นอยู่กับว่าเรามี Lite หรือโมดูลที่มี eMMC หรือไม่ เราจะใส่การ์ด micro SD และบูต หรือแฟลช eMMC โดยใช้เครื่องมือที่ Raspberry จัดหาให้ Pi Foundation (ดูวิธีตั้งค่า Raspberry Pi เป็นครั้งแรก) 

    ในการใช้งาน Compute Module 4 จะทำงานเหมือนกับ Raspberry Pi 4 โดย IO Board ยังมีคุณสมบัติ GPIO breakout ที่ช่วยให้สามารถใช้ HAT และเพิ่มบนบอร์ดได้ สิ่งนี้แสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างบอร์ด IO ของ Compute Module ก่อนหน้านี้กับบอร์ดใหม่ บอร์ด IO รุ่นเก่าให้การเข้าถึงพิน GPIO ทุกพินจาก Broadcom SoC ผ่านเลย์เอาต์ GPIO ที่ไม่ได้มาตรฐาน โมดูลการคำนวณ 4 มี GPIO 40 พินแบบดั้งเดิมและส่วนหัว PoE และเราทดสอบ GPIO โดยใช้ Pimoroni Explorer HAT Pro และทุกอย่างทำงานได้ตามที่คาดไว้

    เราทำการทดสอบ Stressberry หลายชุดบน Compute Module 4 และ Lite ของเรา และพบว่าที่ 1.5 GHz Compute Module 4 Lite นั้นอยู่ที่ 33 องศาเซลเซียส ซึ่งเย็นกว่า Raspberry Pi 4 ที่เรามีอยู่ 7 องศา ส่วน Compute Module 4 นั้นอุ่นขึ้นเล็กน้อยที่ 35 องศาเซลเซียส . 

    ระหว่างการทดสอบ Stressberry Compute Module 4 ทำงานที่ 67 องศาเซลเซียส, Lite ที่ 64 องศาเซลเซียส และสต็อก Pi 4 ของเราที่ 65 องศาเซลเซียส นั้นไม่แตกต่างกันมากนักระหว่าง Pi 4 ปกติกับ Compute Modules เราสามารถโอเวอร์คล็อก Compute Module 4 และ Lite เพื่อบีบประสิทธิภาพเพิ่มเติม และในการทดสอบของเรา เราพบว่า Compute Module 4 Lite สามารถโอเวอร์คล็อกได้ถึง 2.3 GHz! 

    แน่นอนสำหรับการโอเวอร์คล็อก เราต้องใช้การระบายความร้อน และในกรณีของเรา เราแฮ็ก Pimoroni FanShim เพื่อทำให้ SoC เย็นลงโดยตรง IO Board มาพร้อมกับขั้วต่อพัดลมเคสพีซี 12V มาตรฐาน (J17) ซึ่งสามารถควบคุมได้ในซอฟต์แวร์

    บอร์ด IO ของ Compute Module 4 

    Compute Module 4 นั้นไม่มีอะไรเลยหากไม่มีบอร์ดรองรับ และบอร์ดอย่างเป็นทางการคือบอร์ด IO Compute Module 4 IO ซึ่งเป็นการซื้อที่จำเป็นสำหรับการพัฒนา Compute Module 4 ของคุณ IO Board ให้การเชื่อมต่อที่จำเป็นในการทำงานกับ Compute Module 4 รอบๆ IO Board เราเห็นตัวเชื่อมต่อสำหรับกล้อง Raspberry Pi อย่างเป็นทางการสองตัว (V1, V2 และกล้องคุณภาพสูง) แต่คุณจะต้องใช้สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นของกล้องที่เล็กกว่าเป็น ใช้กับ Raspberry Pi Zero W จอแสดงผลอย่างเป็นทางการสองจอสามารถใช้พร้อมกันได้ โดยต้องใช้สายเคเบิลที่เล็กกว่าอีกครั้ง

    Raspberry Pi 40 พิน GPIO มีอยู่และอยู่ในเลย์เอาต์เดียวกับ Raspberry Pi ทั่วไป ทำให้สามารถใช้ HAT และเพิ่มบนบอร์ด ร่วมกับ PoE HAT มีพอร์ต HDMI ขนาดเต็มสองพอร์ต, Gigabit Ethernet และพอร์ต USB 2.0 สองพอร์ตที่ด้านข้างของบอร์ด ถัดจากพอร์ต USB จะมีพอร์ต micro USB หนึ่งพอร์ต ใช้สำหรับเชื่อมต่อบอร์ด IO กับคอมพิวเตอร์ที่สามารถแฟลช eMMC ได้ 

    ถัดจากพอร์ต micro USB จะมีช่องเสียบการ์ด micro SD และช่องสำหรับเสียบพอร์ต USB ภายนอก ที่ด้านขวาสุดของบอร์ดคืออินพุต DC เดียวซึ่งจ่ายไฟ 12V DC ให้กับบอร์ด ซึ่งคุณจะต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 12V DC คุณภาพดี ในการทดสอบของเรา เราใช้แหล่งจ่ายไฟ 12V 2.5A และไม่มีปัญหาใดๆ 

    ที่ด้านบนขวาของบอร์ดมีขั้วต่อสีขาวสองตัว ; J17 เป็นการเชื่อมต่อพัดลมสำหรับพัดลมพีซีทั่วไปในขณะที่ J20 เป็นการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟภายนอก

    ส่วนที่น่าสนใจที่สุดของบอร์ด IO คือสล็อต PCIe Gen 2 x1 ซึ่งสามารถใช้กับอุปกรณ์ที่เข้ากันได้ รวมถึง PCIe SSD ตอนนี้เป็นพื้นที่หนึ่งที่ยังคงอยู่ระหว่างการทดลอง และผู้ใช้ที่กล้าหาญเช่น Jeff Geerling กำลังทำงานเพื่อเพิ่ม GPU และอีเทอร์เน็ต 5 GBP ให้กับ Compute Module 4 

    Use Case สำหรับ Compute Module 4 

    สำหรับการประมวลผลแบบคลัสเตอร์ เช่น โครงการ Turing Pi 2 โมดูลคำนวณ 4 เป็นตัวเลือกที่ทรงพลังเป็นพิเศษ 

    Compute Module 4 สร้างขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันแบบฝังตัว หากโครงการของคุณมีลักษณะเป็นอุตสาหกรรมหรือ IoT พวกเขาอาจได้รับประโยชน์จาก Compute Module 4 เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากบอร์ดนี้ คุณจะต้องมีทักษะในการออกแบบและสร้างบอร์ดผู้ให้บริการของคุณเอง หรือความรู้ในการเลือกและซื้อบอร์ดที่ถูกต้อง ชุด.

    มีความเป็นไปได้สูงที่บริษัทที่กล้าได้กล้าเสียจะนำ Compute Module 4 มาใช้ในอุปกรณ์ฝังตัว คาดว่าจะมีอุปกรณ์พกพาจำนวนมากและโครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนจากอุปกรณ์ขนาดเล็กแต่ทรงพลังนี้

    PCIe และ Compute Module 4 

    บอร์ด Compute Module 4 IO เป็น Raspberry Pi ตัวแรกที่มีสล็อต PCIe Gen 2 x1 ที่เปิดเผยและกำหนดค่าได้โดยผู้ใช้ ทำให้ผู้ใช้สามารถใส่การ์ดที่เข้ากันได้ รวมถึงไดรฟ์ NVMe ผ่านอะแดปเตอร์ 

    Raspberry Pi 4 เป็นบอร์ดแรกที่มีคอนโทรลเลอร์ PCIe และเชื่อมต่อกับ VLI805 ที่ใช้สำหรับพอร์ต USB 3.0 สองพอร์ต ในขณะที่เขียนข้อจำกัดของพอร์ต PCIe ยังคงถูกตรวจสอบโดยแฮกเกอร์เช่น Jeff Gerrling ในการทดสอบของ Geerling เขาพบว่าไดรฟ์ Samsung EVO Plus NVMe นั้นเร็วกว่าที่เก็บข้อมูลแฟลช eMMC ภายในของ Compute Module 4 ถึง 7 เท่า 

    บรรทัดล่าง 

    Compute Module 4 ไม่ใช่สำหรับทุกคน หากคุณมีความสุขเพียงพอกับการใช้ Raspberry Pi 4 แล้ว แทบไม่มีแรงดึงดูดให้คุณใช้ Compute Module 4 แต่ถ้าคุณอยู่ในตลาดเพื่อออกแบบบอร์ดผู้ให้บริการของคุณเอง หรือต้องการฝังพลังของ Pi 4 ไว้ใน ฟอร์มแฟกเตอร์ขนาดเล็กหรือต้องการเข้าถึงโดยตรงไปยังอินเทอร์เฟซ PCIe ของ Pi ดังนั้น Compute Module 4 จึงเป็นการลงทุนที่ชาญฉลาด 

    0 0 votes
    Rating post
    Subscribe
    Notify of
    guest
    0 comments
    Inline Feedbacks
    View all comments
    0
    Would love your thoughts, please comment.x
    ()
    x