GumstixからのRaspberry Pi CM4 PCBキャリアボード

新しい組み込みハードウェアプラットフォームは、コンピューティングパワーがなければ現場で長持ちしません。Raspberry Piは、新しいCM4コンピュータオンモジュール（CoM）でその課題に応えました。Raspberry Piのシングルボードコンピュータ、開発ボード、CoMは、組み込みコミュニティで大人気です。周辺機器の組み込みソフトウェアやファームウェアを開発するのに適しており、標準インターフェース（UART、GPIOなど）を介してさまざまなデバイスから簡単にデータを取得できます。これらの開発キットを使用する際のコミュニティサポートも充実しています。

新しいRaspberry Pi CM4は、Piベースのアプリケーションの可能性を広げ、CM4開発キットは新しいアプリケーションの開発を始めるのに最適な方法です。CM4ベースのシステム用の新しいアプリケーションを開発したい場合、CM4用のカスタムキャリアボードがなければ展開できません。CM4開発キットで何ができるか、CM4モジュールが開発キットとどう違うか、そして新製品のCM4キャリアボードを設計・製造するために何が必要かについて説明します。

Raspberry Pi CM4 開発キットには何が含まれていますか？

Raspberry Pi CM4 開発キットは、組み込みソフトウェアの開発やさまざまな外部ハードウェアモジュールとのインターフェースを行うための完全なハードウェアプラットフォームです。使用するCM4開発キットには、CM4 CoMのすべての内蔵周辺機器へのアクセスが含まれている必要があります。これにより、開発中にハードウェア設計の詳細を気にすることなく、CM4ボードのソフトウェアや外部モジュールのファームウェアの開発に集中できます。

CM4モジュールは、カスタムキャリアボードで使用される標準コネクタを通じて開発ボードに接続されます。これにより、ユーザーはCM4モジュールのすべての標準周辺機器にアクセスできます:

• GPIO、UART、およびその他の標準インターフェース
• ディスプレイ用のDSIおよびHDMIインターフェースコネクタ
• Google Edge TPU
• 高解像度カメラ接続用のCSIインターフェース
• ネットワーキング用のギガビットイーサネット
• USB Type-AおよびUSB microポート
• シングルレーンPCIe、理想的にはM.2（Mキー）コネクタを介して

Raspberry Pi CM4オンボード機能

これらのインターフェースに加えて、CM4モジュールに組み込まれた他の機能にもアクセスできます。これには、内蔵WifiとBluetooth、最大8GBのLPDDR4 RAM、最大32GBのeMMCフラッシュストレージが含まれます。CM4モジュールと開発キットに搭載されたこのセットのインターフェースとオンボード機能は、小型NASサーバー、センサーノードコントローラー、スマートホーム製品、エッジコンピューティング製品に最適です。

他のモジュールとのインターフェース

CM4 CoM用のカスタムボードを構築する前に、キャリアボードに搭載したい外部モジュールとCM4が互換性があることを確認する必要があります。最適な開発キットには、低速のシングルエンドインターフェース（SPI/UART/I2C/SDIO）にアクセスするためのピンヘッダー、PCIeレーン用のキードコネクター、RF機器とのインターフェース用の同軸コネクターが含まれているべきです。これらのコネクターと標準インターフェースを通じて、他の重要なコンポーネントの開発ボードを接続できます。

CM4アプリケーション用の組み込みソフトウェアを構築したら、CM4 CoM用のカスタムキャリアボードの設計に進むことができます。この開発プロセスの最後のステップは、CM4対応の組み込み製品を展開する上で最も重要なものの一つです。

Upverterで自分のCM4ボードを設計する

Raspberry Pi CM4用のキャリアボードを開発したい場合、PCB設計の専門家である必要はありません。Upverterはオンライン設計プラットフォームで、CM4 CoM用のキャリアボードを迅速に設計し、直接製造に移行させることができます。UpverterでCM4キャリアボードを構築する際には、複雑なPCBレイアウト作業を心配することなく、多数のコネクターや周辺機器をボードに追加できます。ボードに追加できるモジュールには、

• GPS/GNSSモジュール、LoRaWANトランシーバー、その他の無線モジュール
• 高解像度カメラ（垂直およびリボンコネクターを介して）
• 追加メモリ用のSD拡張カード
• エッジでの推論を実行するために設計されたGoogle Edge TPU
• ピンヘッダー、端子ブロック、その他のボード間コネクター

ドラッグアンドドロップインターフェースにより、実証済みのハードウェアモジュールを使用してCM4キャリアボードにモジュラーブロック設計アプローチを取ることができます。何よりも、これらのツールはブラウザ内でアクセス可能であり、ダウンロードやインストールは不要で、必要に応じて設計ファイルをPCB設計ソフトウェアにインポートできます。

上の画像は、Gumstix Raspberry Pi CM4開発ボードの改良版を示しています。CM4開発ボードのテンプレートからカスタムデザインを開始することができます。標準のピンヘッダーとディスプレイインターフェースが取り除かれ、外部ボードへの頑丈な接続用にテスト端子が追加され、ボードサイズがわずかに縮小されました。このような変更は、PCB設計プログラムでのレイアウトやルーティングを心配することなく簡単に追加でき、設計を迅速に製造および組み立てに移行できます。

最終的には、Raspberry Pi CM4開発キットから離れ、独自のハードウェアプラットフォームで作業を開始する必要があります。もし、あなたがプロのPCBデザイナーでない場合でも、Upverterは次の組み込みアプリケーション用のカスタムキャリアボードを迅速に作成するために必要なツールを提供します。CM4ボードやその他の業界標準のCOMおよび人気のモジュールに、ドラッグアンドドロップのブラウザインターフェースでアクセスできます。次に新しいキャリアボードを迅速に作成して生産に移行する必要があるときは、Upverterのモジュラー電子設計ツールを使用してみてください。

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