Өзүңүздүн Raspberry Pi Compule Module PCB долбоору: 5 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Эгерде сиз Raspberry Pi Compute Module жөнүндө эч качан уккан эмес болсоңуз, бул негизинен ноутбуктун RAM таякчасы бар формалдуу Linux компьютери!

Raspberry Pi дагы бир компонент болгон жеке колдонмо такталарыңызды иштеп чыгуу мүмкүн болот. Бул сизге эбегейсиз ийкемдүүлүктү берет, анткени ал IO төөнөгүчтөрүнө көбүрөөк жетүүгө мүмкүнчүлүк берет, ошол эле учурда тактаңызда каалаган жабдыкты так тандап аласыз. Борттогу eMMC ошондой эле Raspberry Pi негизиндеги продуктуларды иштеп чыгуу үчүн Compute Module кемчиликсиз кылган тышкы микро SD картага болгон муктаждыкты жок кылат.

Тилекке каршы, Эсептөө модулу мунун бардыгын жасоого мүмкүндүк берсе дагы, ал популярдуулугу жагынан салттуу Raspberry Pi Model A жана B.ге салыштырмалуу жетишсиз көрүнөт. ал Ал эми өз тактайчаларын иштеп чыгууну каалагандар үчүн ресурстардын саны чектелүү.

Мен биринчи жолу бир нече ай мурун Raspberry Pi Compute Module менен иштей баштаганымда, дал ушул маселе менде болгон. Ошентип, мен бул боюнча бир нерсе кылууну чечтим. Мен Raspberry Pi'ни сонун кылган бардык негизги өзгөчөлүктөргө ээ болгон Compute Module негизинде ачык булак ПКБны иштеп чыгууну чечтим. Бул камера туташтыргычын, USB хостун, аудио чыгарууну, HDMI жана, албетте, кадимки Raspberry Pi такталарына шайкеш келген GPIO башын камтыйт.

Бул долбоордун максаты - Compute Module негизиндеги такта үчүн ачык булак дизайнын берүү, аны ар ким өзүнүн жеке тактасын иштеп чыгуу үчүн баштапкы чекит катары колдоно алат. Такта мүмкүн болушунча көп адамдарга анын мүмкүнчүлүктөрүн колдонууга мүмкүнчүлүк берүү үчүн, ачык булак жана кросс -платформа EDA программалык пакети KiCAD боюнча иштелип чыккан.

Жөн эле дизайн файлдарын кармап, аларды керектөөлөрүңүзгө ылайыкташтырып, долбооруңуз үчүн өзүңүздүн жеке тактаңызды ийриңиз.

1 -кадам: Бөлүктөр жана шаймандар

Raspberry Pi Compute Module менен баштоо үчүн сизге төмөнкү бөлүктөр керек болот:

1 x Raspberry Pi Compute Module 3 - Мен Lite версиясын эмес, борттогу eMMC камтыган кадимки версияны алууну сунуштайм. Эгерде сиз долбооруңузда Lite версиясын колдонууну кааласаңыз, анда дизайнга бир аз өзгөртүүлөрдү киргизишиңиз керек болот, анын ичинде микро SD картанын туташтыргычы бар. Акыр -аягы, мен тактайды CM3 менен гана сынап көрдүм жана ал 2014 -жылы чыгарылган биринчи CM версиясы менен иштээрине кепилдик бере албайм.

29/1/2019 жаңыртуу: Фонд эсептөө модулун 3+ гана чыгарды окшойт, бирок ал азыр эле 8GB, 16GB же 32GB eMMC үчүн опция менен келет! Маалыматтар барагына ылайык, CM3+ CM3 менен электрдик окшош окшойт, демек ал CM3 алмаштыруунун төмөндөшү.

1 x Compute Module IO Board - Менин дизайным Эсептөө модулунун IO тактасын алмаштыруу үчүн эмес, анын негизинде жеке колдонмо тактаңызды иштеп чыгуунун башталышы катары кызмат кылууга арналган. Ошентип, сиздин жашооңузду жеңилдетүү үчүн мен IO тактасына колуңузду берүүнү сунуштайм жана аны атайын тактага өтүүдөн мурун аны өнүктүрүү үчүн колдонууну сунуштайм. Сизге CMдин ар бир пинине жана ар кандай туташтыргычтарга мүмкүнчүлүк берүүдөн тышкары, IO тактасы борттогу eMMC жаркылдатуу үчүн дагы керек. Бул менин тактайым менен кыла албаган нерсе, эгер сиз биринчи дизайнга кандайдыр бир өзгөртүүлөрдү киргизбесеңиз.

1 x Raspberry Pi Zero Camera Cable же Compute Module Camera Adapter - Менин дизайнымда мен Compute Module IO Board жана Raspberry Pi Zero колдонгон камерага абдан окшош туташтыргычты колдонуп жатам. Ошентип, камераны тиркөө үчүн сизге Pi Zero үчүн иштелип чыккан адаптер кабели же Compute Module Development Kit менен бирге келген камера адаптер тактасы керек болот. Менин билишимче, адаптер тактасын өзүнчө сатып алуу абдан кымбат. Ошентип, эгер мага жакса, анда акчаңызды үнөмдөө үчүн CM жана IO Boardңузду өзүнчө сатып алууну чечтим, анын ордуна Pi Zero үчүн иштелип чыккан камера адаптер кабелин алууну кеңеш кылам.

1 x Raspberry Pi Камера модулу - Мен тактанын баштапкы 5MP камера модулу менен гана сынап көрдүм, бирок акыркы 8MP версиясын эмес. Бирок биринчиси жакшы иштеп жаткан окшойт, мен эч кандай себеп көрбөйм, кийинкиси артка шайкеш болушу керек. Кандай болбосун, 5MP версиясын eBayде азыр 5 евродон азыраак табууга болот, ошондуктан мен аны алууну сунуштаар элем.

4 x Аялдан Аялга секирүүчү зымдар - IO тактасындагы камера туташтыргычын конфигурациялоо үчүн сизге эң аз дегенде 4 керек болот, бирок сиз дагы көп нерсени алгыңыз келет. Алар керектүү тактага кереги жок, бирок GPIO аталышы аркылуу кандайдыр бир тышкы жабдыкты тиркөөнү пландап жатсаңыз, пайдалуу болушу мүмкүн.

1 x HDMI Cable - Мен адаптерлерге болгон муктаждыкты жоюу үчүн тактайымда толук көлөмдөгү HDMI коннекторун колдонууну чечтим. Албетте, эгер сиз мини же микро HDMI туташтыргычын колдонууну кааласаңыз, дизайнды керектөөлөрүңүзгө ылайыкташтырыңыз.

1 x 5V Micro USB Power Supply - Телефонуңуздун заряддагыч түзүлүшү, жок эле дегенде, 1Аны камсыз кыла алса, көпчүлүк учурда жакшы иштеши керек. Бул жөн гана жалпы маани экенин эстен чыгарбаңыз, сиздин чындыгында кубаттуулугуңуз керектөөчү тактаңызга кошууну чечкен жабдуулардан көз каранды болот.

1 x USB Ethernet адаптери - Эгерде сиз системаңызга кандайдыр бир пакетти орнотууну же жаңыртууну пландап жатсаңыз, анда жок дегенде убактылуу Интернетке кирүүңүз керек болот. 2-in-1 Ethernet адаптери жана USB хабы, балким, жакшы комбинация, анткени сизде бир гана USB порт бар. Жеке мен Edimax EU-4208 менен иштейм, ал Pi менен кутудан иштейт жана тышкы кубаттуулукту талап кылбайт, бирок анын USB борбору жок. Эгерде сиз USB Ethernet адаптерин сатып алууну көздөп жатсаңыз Raspberry Pi менен текшерилгендердин тизмесин табыңыз.

Эгерде сиз дагы USB портторун, ал тургай Etherentти түздөн -түз жеке тактаңызга кошкуңуз келсе, мен Microchipтен LAN9512ди карап көрүүнү сунуштайт элем. Бул баштапкы Raspberry Pi Model B тарабынан колдонулган чип жана сизге 2 USB порту менен 1 Ethernet портун берет. Же болбосо, эгер сизге 4 USB порту керек болсо, анын тууганы LAN9514 менен таанышып көрүңүз.

1 x DDR2 SODIMM RAM туташтыргычы - Бул, балким, бүт коллегиянын эң маанилүү компоненти жана, балким, оңой алмаштырылышы мүмкүн эмес. Кыйынчылыктан куткаруу үчүн сизге керек болгон бөлүк-TE CONNECTIVITY 1473005-4. Бул TME, Mouser жана Digikey сыяктуу көптөгөн ири жеткирүүчүлөрдөн жеткиликтүү, андыктан аны табууда эч кандай кыйынчылык болбошу керек. Абдан этият болуңуз, эки жолу текшерип, сиз заказ кылып жаткан бөлүк чындыгында 1473005-4 экенин текшериңиз. Мен кылган катаны кайталабаңыз жана күзгү версиясын албаңыз, бул коннекторлор арзан эмес.

Мен тактага кошууну каалаган калган бөлүктөр үчүн, сиз көбүрөөк маалымат алуу үчүн БОМду карап көрсөңүз болот, мен алардын көбүнө маалымат барагына шилтемелерди кошууга аракет кылдым.

Лайнердик жабдуулар - Борттогу эң кичинекей компоненттер - бул 0402 ажыратуучу конденсаторлор, бирок HDMI, ошондой эле камера жана SODIMM коннекторлору эч кандай чоңойтуусуз бир аз татаал болушу мүмкүн. Эгерде сизде SMD ширетүү боюнча жакшы тажрыйба болсо, анда бул чоң маселе болбошу керек деп ойлогон. Кандай болбосун, эгер сиз микроскопко жеткиңиз келсе, мен аны абдан сунуштайм.

2 -кадам: EMMC жарыгы

Эсептөө модулуңузду колдоно баштоодон мурун эмне кылышыңыз керек - бул eMMCдеги акыркы Raspbian Lite сүрөтүн жаркыратуу. Расмий Raspberry Pi документтери абдан жакшы жазылган жана бүт процессти Linux жана Windows үчүн деталдуу түрдө сүрөттөгөн. Ушул себептен улам, мен Linux боюнча кыскача аткарышыңыз керек болгон кадамдарды сүрөттөп берем, ошондуктан алар тез шилтеме боло алат.

Биринчиден, сиз IO тактаңызды программалоо режимине койгонуңузга жана SODIMM туташтыргычына Эсептөө модулу орнотулганына ынанууңуз керек. Досканы программалоо режимине коюу үчүн J4 секиргичти EN абалына жылдырыңыз.

Андан кийин, сиз системаңызга rpiboot куралын курушуңуз керек, андыктан аны eMMCке кирүү үчүн колдоно аласыз. Бул үчүн сизге usbboot репозиторийинин көчүрмөсү керек, аны төмөнкүчө гитти колдонуп оңой эле алууга болот, git clone -тереңдик = 1 https://github.com/raspberrypi/usbboot && cd usbboot

Эми, rpibootту куруу үчүн libusb-1.0-0-dev экөөнүн тең тутумуңузга орнотулганына ынанууңуз керек. Ошентип, сиз Ubuntu сыяктуу Debian негизиндеги дистрибутту колдонуп жатасыз деп ойлосоңуз, sudo apt update && sudo apt install libusb-1.0-0-dev make

Эгерде сиз Debian негизиндеги дистрибутивди колдонбосоңуз, libusb-1.0.0-dev топтомунун аталышы башкача болушу мүмкүн, андыктан ал сиздин учурда кандайча аталып калганын тактаңыз. Курулуш көз карандылыгы орнотулгандан кийин, rpiboot экиликти жөн гана иштетүү менен түзө аласыз, жасоо

Курулуп бүткөндөн кийин rpiboot тамыры катары иштейт жана ал туташууну күтө баштайт, sudo./rpiboot

Эми IO тактасын компьютериңизге микро USB кабелин USB SLAVE портуна туташтырып, анан POWER IN портуна күчтү колдонуңуз. Бир нече секунддан кийин rpiboot эсептөө модулун аныктап, eMMCге кирүүгө уруксат бериши керек. Бул /dev астында жаңы блоктун түзүлүшүнүн пайда болушуна алып келиши керек. Сиз түзмөктүн атын табууга жардам берүү үчүн fdisk программасын колдоно аласыз, sudo fdisk -l

Диск /dev /sdi: 3.7 GiB, 3909091328 байт, 7634944 секторлор

Бирдиктер: 1 * 512 = 512 байт секторлору Сектордун өлчөмү (логикалык/физикалык): 512 байт/512 байт I/O өлчөмү (минималдуу/оптималдуу): 512 байт/512 байт Дисклейбелдин түрү: dos Дисктин идентификатору: 0x8e3a9721

Түзмөктү жүктөө баштоо аягы секторлорунун өлчөмү Id түрү

/dev/sdi1 8192 137215 129024 63M c W95 FAT32 (LBA)/dev/sdi2 137216 7634943 7497728 3.6G 83 Linux

Менин учурда бул /dev /sdi болчу, анткени менин тутумумда бир нече дисктер бар, бирок сиздики ар кандай болот.

Туура түзмөктүн аталышын тапканыңызга толук ишенгенден кийин, Raspbian Lite сүрөтүн eMMCге жаздыруу үчүн dd колдоно аласыз. Муну жасоодон мурун, системаңызда eMMCдин эч кандай бөлүмү жок экенин текшериңиз.

df -h

Эгерде сиз аларды төмөнкүдөй чечип алсаңыз, sudo umount /dev /sdXY

Эми өтө этият болуңуз, dd менен туура эмес түзмөк атын колдонуу сиздин системаңызды бузуп, маалыматтын жоголушуна алып келиши мүмкүн. Эмне кылып жатканыңызды толук билбесеңиз, кийинки кадамга барбаңыз. Эгер сизге кошумча маалымат керек болсо, анда бул боюнча документтерди карап көрүңүз.

sudo dd if = -raspbian-stretch-lite.img of =/dev/sdX bs = 4M && sync

Dd жана синхрондоштуруу командалары бүткөндөн кийин, IO тактасын компьютериңизден сууруп алышыңыз керек. Акыр -аягы, J4 секирүүчүсүн DIS абалына кайтарууну унутпаңыз жана сиздин Эсептөө модулуңуз биринчи жүктөө үчүн даяр болушу керек.

3 -кадам: Биринчи жүктөө

Биринчи жолу жүктөөдөн мурун, IO тактаңызга USB клавиатурасын жана HDMI мониторун туташтырыңыз. Эгерде баары күтүлгөндөй болсо жана сиздин Pi жүктөөңүздү аяктаса, анда аларды тиркеп койсоңуз, аны менен иштей аласыз.

Кирүү керек болгондо, колдонуучу аты үчүн "pi" жана сырсөз үчүн "малина" колдонуңуз, анткени бул демейки кирүү грамоталары. Баары сиз күткөндөй иштеп жатканына ынануу үчүн, кээ бир буйруктарды иштетсеңиз болот, бирок Интернет байланышы жок болгондуктан, эч нерсени орнотууга аракет кылбаңыз.

Пиңизди өчүрүүдөн мурун кылышыңыз керек болгон маанилүү нерсе - SSH иштетүү, андыктан кийинки жүктөөдөн кийин ага компьютериңизден туташа аласыз. Сиз муну raspi-config буйругун колдонуу менен оңой жасай аласыз, sudo raspi-config

SSHди иштетүү үчүн Interfacing Options'ке өтүңүз, SSHди тандаңыз, YES, OK жана Finish тандаңыз. Сизден баш тартууну кайра жүктөө керекпи деп суралат. Пиңизди өчүрүп бүткөндөн кийин жана ал бүткөндөн кийин кубатты алып салыңыз.

Sudo өчүрүү -h азыр

Андан кийин, сизде болушу керек болгон USB Ethernet адаптерин колдонуу менен Интернетке туташуу керек. Эгерде сиздин адаптериңизде USB борбору болсо, аны кааласаңыз клавиатураңызды туташтыруу үчүн колдонсоңуз болот, антпесе сиз SSH аркылуу Пиңизге туташа аласыз. Кандай болбосун, жүктөө процесси күтүлгөндөй аяктаганына ынануу үчүн HDMI мониторун жок дегенде азырынча сайып туруңуз.

Ошондой эле, аягында ал сиздин Пи DHCP серверинен алган IP дарегин көрсөтүшү керек. Пиңизге SSH аркылуу туташуу үчүн муну колдонуп көрүңүз.

ssh pi@

Пиңизге SSH аркылуу ийгиликтүү туташкандан кийин, сизге монитор менен клавиатуранын кереги жок болуп калды, андыктан кааласаңыз, аларды сууруп коюудан тартынбаңыз. Бул жерде сиз өзүңүздүн Пиңизден Интернетке кирүү мүмкүнчүлүгүнө ээ болушуңуз керек, аны текшерүү үчүн google.com сыяктуу бир нерсени пингге салып көрүңүз. Интернетке кирүү мүмкүнчүлүгүңүз бар экенине ынангандан кийин, системаны иштетүү менен жаңыртуу жакшы, sudo apt update && sudo apt upgrade

4 -кадам: Камераны конфигурациялоо

Кадимки Raspberry Pi тактасы менен Эсептөө модулунун эң чоң айырмасы, кийинчерээк raspi-конфигурацияны колдонуу менен камераны иштетүүдөн тышкары, сизге керектүү түзмөк дарагынын файлы да керек болот.

Документтерде камера менен колдонуу үчүн Эсептөө модулунун конфигурациясы тууралуу көбүрөөк маалыматты таба аласыз. Бирок, жалпысынан алганда, камеранын туташтыргычында 4 башкаруу казыгы бар, аларды Compute Module'деги 4 GPIO казыгына туташтыруу керек, жана сиз өзүңүздүн жеке тактаңызды иштеп чыгууда өзүңүз чечесиз.

Менин учурда, тактаны иштеп чыгууда мен GPIO28, CD1_SCL GPIO29, CAM1_IO1 GPIO30 жана CAM1_IO0 GPIO31 ге өтүү үчүн CD1_SDA тандап алам. Мен так ушул GPIO төөнөгүчтөрүн тандап алам, анткени тактайымда 40 пиндүү GPIO аталышы бар болчу, бул кадимки Raspberry Pi такталарынын GPIO туташтыргычы менен шайкештигин сактайт. Ошол себептен, мен камера үчүн колдонгон GPIO төөнөгүчтөрү GPIO аталышында да жок экенин текшеришим керек болчу.

Ошентип, камера туташтыргычынын зымдарына өзгөртүү киргизүүнү чечпесеңиз, сизге /boot/dt-blob.bin керек, ал Piңизге GPIO28-31ди жогоруда айтылгандай конфигурациялоону айтат. Ал эми бинардык файл болгон dt-blob.bin түзүү үчүн сизге dt-blob.dts компиляциялоо керек. Оңой кылуу үчүн, мен сизге dt-blob.dts менен камсыз кылам, аны сиз колдонсоңуз болот, керек болсо сиздин керектөөлөрүңүзгө ылайыкташтырсаңыз болот.

Түзмөк дарагынын файлын түзүү үчүн, түзмөк дарагынын компиляторун төмөнкүчө колдонуңуз, dtc -I dts -O dtb -o dt -blob.bin dt -blob.dts

Эмнеге экенин билбейм, бирок жогоруда айтылгандар бир нече эскертүүлөргө алып келиши керек, бирок dt-blob.bin ийгиликтүү түзүлгөндөн кийин баары жакшы болушу керек. Эми, сиз аткарган dt-blob.bin'ди /bootке жылдырыңыз, sudo mv dt-blob.bin /boot/dt-blob.bin

Жогорудагылар сизге төмөндөгүдөй эскертүү берет, mv: '/boot/dt-blob.bin' үчүн менчик сакталбай калды: Операцияга уруксат жок

Бул жөн эле mv, файлдын менчик укугун сактап кала албайт деп нааразы болуп жатат, анткени /boot - күтүлүүчү FAT бөлүгү. Сиз /boot/dt-blob.bin демейки түрдө жок экенин байкагандырсыз, себеби Pi анын ордуна орнотулган түзмөк дарагын колдонот. Өзүңүздүн ички /жүктөөңүздү кошуу, анын ичинде орнотулганын жокко чыгарат жана анын пининин функциясын сиз каалагандай конфигурациялоого мүмкүндүк берет. Документтерден түзмөк дарагы жөнүндө көбүрөөк биле аласыз.

Бул аяктагандан кийин камераны иштетүү керек, sudo raspi-config

Интерфейстин параметрлерине өтүңүз, Камераны тандаңыз, Ооба, ОК жана Аяктоону тандаңыз. Сизден баш тартууну кайра жүктөө керекпи деп суралат. Эми Пиңизди өчүрүп, кубатты өчүрүңүз.

Күч IO тактасынан алынгандан кийин, 4 ургаачыдан секирүүчү зымдарды колдонуу GPIO28 үчүн казыктарды CD1_SDAга, GPIO29ду CD1_SCLге, GPIO30ды CAM1_IO1ге жана GPIO31ди CAM1_IO0го туташтырат. Акырында, камера модулуңузду CAM1 туташтыргычына камеранын адаптер тактасын же Raspberry Pi Zero үчүн иштелип чыккан камера кабелин колдонуп, кубаттуулукту колдонуңуз.

Эгерде баары Pi өтүгүнөн кийин күтүлгөндөй иштесе, анда сиз камераны колдоно алышыңыз керек. Пиңизге SSH иштетүү аркылуу туташкандан кийин сүрөт тартууга аракет кылуу үчүн, raspistill -o test.jpg

Эгерде буйрук катасыз бүтсө жана test-j.webp

sftp pi@

sftp> get test.jpg sftp> чыгуу

5 -кадам: IO тактасынан ыңгайлаштырылган ПХБга өтүү

Эми сиз бардык негизги конфигурация менен бүткөндөн кийин, эсептөө модулуна негизделген жеке тактаңызды иштеп чыгууга өтсөңүз болот. Бул сиздин биринчи долбооруңуз болгондуктан, мен сизди менин дизайнымды кармап, аны сизге жаккан кошумча жабдууларды кошууга кеңейтүүгө чакырам.

Тактанын арткы бөлүгүндө өзүңүздүн компоненттериңизди кошуу үчүн көп орун бар жана салыштырмалуу кичинекей долбоорлор үчүн тактанын өлчөмүн көбөйтүүнүн кажети жок. Ошондой эле, эгерде бул өз алдынча долбоор болсо жана тактаңызга физикалык GPIO аталышынын кереги жок болсо, сиз андан оңой арылып, ПХБнын үстү жагында боштукту сактай аласыз. GPIO аталышы экинчи ички катмар аркылуу өтүүчү жана аны алып салуучу жалгыз компонент.

Мен тактайлардын бирин ийгиликтүү чогултуп, сынап көргөмүн белгилеп кетишим керек жана камера жана HDMI чыгуусу менен кошо баары күтүлгөндөй иштеп жаткандыгын тастыктадым. Ошентип, сиз менин жолума эч кандай чоң өзгөрүүлөрдү киргизбесеңиз, сизде эч кандай маселе болбошу керек.

Кандайдыр бир чоң өзгөрүүлөрдү жасоого туура келсе, HDMI жана камера туташтыргычтарына түшкөн издердин көбү 100 Ом дифференциалдык жуп катары багытталганын унутпаңыз. Бул тактада аларды жылдыруу керек болгондо муну эске алуу керек дегенди билдирет. Ошондой эле, бул GPIO башын дизайныңыздан алып салсаңыз дагы, ички катмарларда эч кандай из калбайт дегенди билдирет, сиз 100 Омго жакын дифференциалдык импеданска жетүү үчүн дагы эле 4 катмардуу ПХБга муктаж экениңизди билдирет. Эгерде сиз HDMI чыгарууну жана камераны колдонууну каалабасаңыз, анда алардан арылуу менен 2 катмарлуу такта менен барууңуз керек жана такталардын баасын бир аз төмөндөтүңүз.

Маалымат үчүн, тактайлар ALLPCBден жалпы калыңдыгы 1,6 мм болгон буйрутма менен алынган жана мен импеданс көзөмөлүн сураган жокмун, анткени бул бааны бир аз жогорулатат жана мен дагы мааниси бар экенин көргүм келген. Мен ошондой эле туташтыргычтарды кол менен ширетүүнү жеңилдетүү үчүн чөмүлдүрүүчү алтын түстү тандап алдым, анткени ал бардык төшөмөлөр жакшы жана жалпак болорун кепилдейт.