Chuyển tới nội dung

Mô-đun điện toán Raspberry Pi 4: Nhỏ nhưng mạnh mẽ

    1647493203

    Nhận định của chúng tôi

    Nếu bạn có kỹ năng và kiến ​​thức để nhúng nó vào một dự án, thì bạn thực sự nên làm. Nếu không, hãy sử dụng Raspberry Pi 4.

    Yếu tố hình thức ấn tượng
    Mạnh mẽ
    Bo mạch IO Compute Module 4 tốt

    Chống lại

    Cần các kỹ năng để tận dụng tối đa nó
    Đắt tiền

    Raspberry Pi Compute Module 4 đã có một chút bất ngờ khi nó được công bố, nhưng công bằng mà nói thì đó là một bất ngờ thú vị. Đưa sức mạnh của Raspberry Pi 4 vào một gói nhỏ hơn nữa, Mô-đun Máy tính 4 là một sản phẩm được thiết kế cho thị trường công nghiệp và nhúng. Chắc chắn một người yêu thích có thể tận dụng tốt tấm ván, nhưng có một số lưu ý khi sử dụng nó.

    Chúng tôi đã nhận được hai đơn vị Compute Module 4 từ giao dịch Raspberry Pi: một mô-đun có RAM 1GB và 32 GB eMMC và một mô-đun Compute Module 4 Lite với RAM 8GB và không có bộ nhớ tích hợp. Chúng tôi đưa cả hai vào các tốc độ bao gồm ép xung CPU của họ lên cao tới 2,3 GHz để ép từng MHz cuối cùng khỏi lõi của chúng. 

    Thiết kế Mô-đun Máy tính 4

    Với kích thước chỉ 2,1 x 1,5 inch (55 x 40mm), Compute Module 4 là một gói nhỏ gọn dành cho phần cứng Raspberry Pi 4. Broadcom BC2711 SoC là khía cạnh dễ thấy nhất của bo mạch, và trong đó chúng ta có SoC lõi tứ Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit @ 1,5 GHz. Tùy thuộc vào biến thể mô-đun, có các tùy chọn cho bộ nhớ flash nhúng và Wi-Fi / Bluetooth. Các bo mạch có bộ nhớ flash sẽ có chip màu đen ngay phía trên SoC, với chip không dây mang nhãn hiệu Raspberry Pi (RPI-RMO) ở trên cùng bên trái bên cạnh đầu nối ăng ten ngoài tùy chọn.

    Mô-đun Máy tính 4 khác rất nhiều so với các mô-đun trước đó, đã sử dụng đầu nối SODIMM. Mô-đun Máy tính 4 kết nối với bo mạch IO của sóng mang bằng “hai đầu nối vuông góc mật độ cao (một cho giao diện nguồn và tốc độ thấp và một cho giao diện tốc độ cao).” Đầu nối mới này phá vỡ khả năng tương thích với các bo mạch IO cũ hơn, nhưng các công ty như Gumstix đã phát hành các bo mạch bộ điều hợp để chuyển đổi mô-đun CM4 để sử dụng trong các bo mạch IO cũ hơn và các bộ điều hợp tương tự sẽ được sử dụng với máy tính cụm Turing Pi 2. 

    Thông số kỹ thuật của mô-đun điện toán Raspberry Pi 4 

    SoC
    BCM2711

     
    CPU ARM Cortex-A72 lõi tứ 64-bit 1.5GHz.

     
    Đồ họa VideoCore VI, hỗ trợ OpenGL ES 3.x với giải mã phần cứng 4Kp60 của video H.265 (HEVC).

     
    Giải mã phần cứng 1080p60 và mã hóa phần cứng 1080p30 của video H.264 (AVC)

    RAM
    1GB, 2GB, 4GB hoặc 8GB LPDDR4-3200 SDRAM

    Lưu trữ flash
    Bộ nhớ eMMC Flash 8GB, 16GB hoặc 32GB tùy chọn

    GPIO
    40 chân GPIO, với tối đa 6 × UART, 6 × I2C và 5 × SPI

    Kết nối
    Giao diện PCI Express 2.0 một làn.

     
    Gigabit Ethernet PHY với hỗ trợ IEEE 1588.

     
    2 x cổng USB 2.0

     
    Giao diện HDMI kép, ở độ phân giải lên đến 4K.

     
    Màn hình MIPI DSI kép và giao diện máy ảnh MIPI CSI-2 kép.

     
    Tùy chọn mạng LAN không dây 2.4GHz và 5GHz IEEE 802.11b / g / n / ac và Bluetooth 5.0

    Mô-đun điện toán Raspberry Pi 4 biến thể 

    Có 32 biến thể của Mô-đun điện toán 4, từ Mô-đun tính toán 4 Lite giá 25 USD với RAM 1GB và không có bộ nhớ trên bo mạch hoặc Wi-Fi, đến Mô-đun máy tính giá 90 USD với RAM 8GB, Wi-Fi và 32 GB bộ nhớ flash eMMC trên bo mạch. Chia các biến thể thành hai đợt, chúng tôi có 16 mô-đun có và 16 mô-đun khác không có Wi-Fi. Mỗi đợt có một mô hình với RAM 1,2,4 và 8GB và các tùy chọn bộ nhớ eMMC 8, 16 và 32 GB cũng như tùy chọn Lite bỏ qua bộ nhớ trên bo mạch.

    Việc chọn biến thể chính xác tùy thuộc vào dự án dự định của bạn. Vì Mô-đun tính toán được thiết kế cho các dự án nhúng, nên tính linh hoạt được cung cấp bởi sự lựa chọn đáng kinh ngạc như vậy cho phép các dự án được thiết kế cho các mục đích sử dụng và mức giá khác nhau. Không có ý nghĩa gì khi sử dụng mô-đun có RAM 8GB và bộ nhớ 32 GB nếu nó sẽ được sử dụng trong chế tạo người máy hoặc các dự án đơn giản.

    Sử dụng Mô-đun Máy tính Raspberry Pi 4 

    Mô-đun Máy tính 4, giống như những mô-đun khác trước đó, là một mô-đun yêu cầu bo mạch mang để có thể sử dụng nó. Mô-đun Máy tính được tạo ra để sử dụng trong các hệ thống nhúng. Ví dụ: một số TV NEC sử dụng Mô-đun Máy tính làm bộ não của chúng. Nhưng nếu chúng tôi muốn phát triển các dự án xung quanh Mô-đun tính toán, thì chúng tôi cần sử dụng bo mạch của nhà cung cấp dịch vụ chẳng hạn như Bo mạch IO mô-đun máy tính chính thức, được bán riêng với giá 35 đô la nhưng là một khoản mua cần thiết để phát triển. 

    Phát triển dự án với IO Board có nghĩa là chúng tôi kết nối Mô-đun Máy tính 4 với trình kết nối và tùy thuộc vào việc chúng tôi có Lite hoặc mô-đun với eMMC hay không, chúng tôi lắp thẻ micro SD và khởi động hoặc flash eMMC bằng công cụ do Raspberry cung cấp Pi Foundation (xem cách thiết lập Raspberry Pi lần đầu tiên). 

    Khi hoạt động, Mô-đun tính toán 4 hoạt động giống như Raspberry Pi 4, IO Board cũng có tính năng đột phá GPIO cho phép sử dụng HAT và thêm vào bo mạch. Điều này cho thấy sự khác biệt giữa Bo mạch IO mô-đun tính toán trước đó và mới. Bo mạch IO cũ hơn cung cấp quyền truy cập vào mọi chân GPIO từ Broadcom SoC, thông qua bố cục GPIO không chuẩn. Mô-đun Máy tính 4 cung cấp GPIO 40 chân truyền thống và một tiêu đề PoE và chúng tôi đã thử nghiệm GPIO bằng Pimoroni Explorer HAT Pro và mọi thứ đều hoạt động như mong đợi.

    Chúng tôi đã chạy một loạt các bài kiểm tra Stressberry trên Compute Module 4 và Lite của mình và nhận thấy rằng ở tốc độ 1,5 GHz, Compute Module 4 Lite là 33 độ C, mát hơn 7 độ so với Raspberry Pi 4. Compute Module 4 chạy ấm hơn một chút ở 35 độ C. . 

    Trong quá trình thử nghiệm Stressberry, Mô-đun Máy tính 4 chạy ở 67 độ C, Lite ở 64 độ C và Pi 4 cổ phiếu của chúng tôi ở 65 độ C. Đó không phải là sự khác biệt nhiều giữa Pi 4 thông thường và các Mô-đun Máy tính. Chúng tôi có thể ép xung Compute Module 4 và Lite để tăng hiệu suất và trong các thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi nhận thấy rằng Compute Module 4 Lite có thể ép xung lên 2,3 GHz! 

    Tất nhiên để ép xung, chúng tôi phải sử dụng tính năng làm mát và trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi đã hack Pimoroni FanShim để làm mát trực tiếp SoC. Bo mạch IO đi kèm với đầu nối quạt thùng máy PC tiêu chuẩn 12V (J17) có thể được điều khiển bằng phần mềm.

    Bo mạch IO Mô-đun Máy tính 4 

    Mô-đun Máy tính 4 không có gì nếu không có bo mạch của nhà cung cấp và bo mạch chính thức là Bo mạch IO của Mô-đun tính toán 4, đây là một giao dịch cần thiết cho sự phát triển Mô-đun máy tính 4 của bạn. Bảng IO cung cấp các kết nối cần thiết để hoạt động với Mô-đun Máy tính 4. Xung quanh Bảng IO, chúng tôi thấy các đầu nối cho hai máy ảnh Raspberry Pi chính thức (V1, V2 và Máy ảnh chất lượng cao) nhưng bạn sẽ cần sử dụng cáp flex của máy ảnh nhỏ hơn như được sử dụng với Raspberry Pi Zero W. Hai màn hình chính thức cũng có thể được sử dụng cùng lúc, một lần nữa yêu cầu cáp nhỏ hơn.

    Raspberry Pi 40 pin GPIO hiện diện và có cùng bố cục với Raspberry Pi thông thường, cho phép sử dụng HAT và thêm vào bo mạch, cùng với PoE HAT. Hai cổng HDMI kích thước đầy đủ, Gigabit Ethernet và hai cổng USB 2.0 nằm dọc theo cạnh bo mạch. Bên cạnh các cổng USB là một cổng micro USB duy nhất, được sử dụng để kết nối IO Board với máy tính có thể flash eMMC. 

    Bên cạnh cổng micro USB là một khe cắm thẻ nhớ micro SD và một ngăn để gắn các cổng USB bên ngoài. Ở ngoài cùng bên phải của bảng là một đầu vào DC duy nhất cung cấp nguồn DC 12V cho bảng, bạn sẽ cần một nguồn điện 12V DC chất lượng tốt. Trong các thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng nguồn cung cấp 12V 2.5A và không có vấn đề gì. 

    Ở trên cùng bên phải của bảng là hai đầu nối màu trắng. ; J17 là kết nối quạt dành cho quạt PC thông thường trong khi J20 là kết nối cấp nguồn bên ngoài.

    Phần thú vị nhất của IO Board là khe cắm PCIe Gen 2 x1 có thể được sử dụng với các thiết bị tương thích, bao gồm cả SSD PCIe. Hiện tại, đây là một lĩnh vực vẫn đang được thử nghiệm và những người dùng gan dạ như Jeff Geerling đang làm việc để thêm GPU và 5 GBP Ethernet vào Mô-đun Tính toán 4. 

    Các trường hợp sử dụng cho Mô-đun Máy tính 4 

    Đối với điện toán cụm, chẳng hạn như dự án Turing Pi 2, Mô-đun Máy tính 4 là một lựa chọn đặc biệt mạnh mẽ. 

    Mô-đun Máy tính 4 được xây dựng cho các ứng dụng nhúng. Nếu các dự án của bạn có bản chất là công nghiệp hoặc IoT, thì chúng có thể được hưởng lợi từ Mô-đun Máy tính 4. Để khai thác tốt nhất bảng này, bạn sẽ cần kỹ năng thiết kế và chế tạo bảng mạch của riêng bạn hoặc kiến ​​thức để chọn và mua đúng bộ dụng cụ.

    Có nhiều khả năng các công ty táo bạo sẽ áp dụng Mô-đun Tính toán 4 để sử dụng trong các thiết bị nhúng. Mong đợi một loạt các thiết bị cầm tay và các dự án được tài trợ bởi đám đông được cung cấp bởi thiết bị nhỏ nhưng mạnh mẽ này.

    PCIe và Mô-đun Máy tính 4 

    Bo mạch IO Compute Module 4 là Raspberry Pi đầu tiên có khe cắm PCIe Gen 2 x1 lộ ra và có thể định cấu hình cho người dùng, cho phép người dùng lắp bất kỳ thẻ tương thích nào bao gồm cả ổ NVMe thông qua bộ điều hợp. 

    Raspberry Pi 4 là bo mạch đầu tiên có bộ điều khiển PCIe và điều này được kết nối với VLI805 được sử dụng cho hai cổng USB 3.0. Tại thời điểm viết bài, các giới hạn của cổng PCIe vẫn đang được điều tra bởi các tin tặc như Jeff Gerrling. Trong các thử nghiệm của Geerling, ông nhận thấy rằng ổ Samsung EVO Plus NVMe nhanh hơn bảy lần so với bộ nhớ flash eMMC bên trong của Mô-đun Máy tính 4. 

    Kết luận 

    Mô-đun Máy tính 4 không dành cho tất cả mọi người. Nếu bạn đủ hài lòng khi sử dụng Raspberry Pi 4 thì sẽ có rất ít điều để lôi kéo bạn sử dụng Mô-đun Tính toán 4. Nhưng nếu bạn đang muốn thiết kế bo mạch của riêng mình hoặc muốn nhúng sức mạnh của Pi 4 vào một yếu tố hình thức nhỏ hoặc muốn có quyền truy cập trực tiếp vào giao diện PCIe của Pi, thì Mô-đun Máy tính 4 là một khoản đầu tư khôn ngoan. 

    0 0 đánh giá
    Rating post
    Theo dõi
    Thông báo của
    guest
    0 comments
    Phản hồi nội tuyến
    Xem tất cả bình luận
    0
    Rất thích suy nghĩ của bạn, hãy bình luận.x