Bảng mạch nền PCB Raspberry Pi CM4 từ Gumstix

Nền tảng phần cứng nhúng tiếp theo của bạn sẽ không tồn tại lâu trên thực địa nếu thiếu sức mạnh tính toán, và Raspberry Pi đã đáp ứng nhu cầu này với mô-đun máy tính mới CM4. Máy tính bảng đơn Raspberry Pi, bảng phát triển, và mô-đun CoM đã trở nên cực kỳ phổ biến trong cộng đồng nhúng. Chúng rất tuyệt vời cho việc phát triển phần mềm và firmware nhúng cho các thiết bị ngoại vi của bạn, và chúng có thể dễ dàng thu thập dữ liệu từ nhiều thiết bị qua các giao diện tiêu chuẩn (UART, GPIO, v.v.). Cũng có rất nhiều sự hỗ trợ từ cộng đồng khi làm việc với những bộ kit phát triển này.

Mô-đun Raspberry Pi CM4 mới đã mở rộng phạm vi các ứng dụng có thể dựa trên Pi, và một bộ kit phát triển CM4 là cách tốt nhất để bắt đầu phát triển một ứng dụng mới. Nếu bạn muốn phát triển một ứng dụng mới cho hệ thống dựa trên CM4 của mình, bạn sẽ không thể triển khai nó mà không có một bảng mạch chủ tùy chỉnh cho CM4 của bạn. Dưới đây là những gì bạn có thể làm với một bộ kit phát triển CM4, cách mô-đun CM4 khác biệt so với một bộ kit phát triển, và những gì cần thiết để thiết kế và sản xuất một bảng mạch chủ CM4 cho sản phẩm mới của bạn.

Những gì Đi Kèm trong một Bộ Kit Phát Triển Raspberry Pi CM4?

Bộ phát triển Raspberry Pi CM4 là một nền tảng phần cứng hoàn chỉnh để phát triển phần mềm nhúng và kết nối với nhiều mô-đun phần cứng bên ngoài. Bộ phát triển CM4 bạn sử dụng nên bao gồm quyền truy cập vào tất cả các thiết bị ngoại vi tích hợp trong một CM4 CoM. Điều này cho phép bạn tập trung vào việc phát triển phần mềm cho bảng CM4 của mình và firmware cho các mô-đun bên ngoài của bạn, thay vì lo lắng về những điểm tinh tế của thiết kế phần cứng trong quá trình phát triển.

Một mô-đun CM4 sẽ được gắn vào bảng phát triển thông qua bộ kết nối tiêu chuẩn mà sẽ được sử dụng trên một bảng mang tùy chỉnh. Điều này cung cấp cho người dùng quyền truy cập vào tất cả các thiết bị ngoại vi tiêu chuẩn trên mô-đun CM4:

• GPIO, UART, và các giao diện tiêu chuẩn khác
• Kết nối giao diện DSI và HDMI cho màn hình
• Google Edge TPU
• Giao diện CSI cho kết nối camera độ phân giải cao
• Gigabit Ethernet cho mạng
• Cổng USB Type-A và USB micro
• PCIe đơn làn, lý tưởng qua kết nối M.2 (M Key)

Tính năng Tích hợp trên Raspberry Pi CM4

Ngoài những giao diện này, bạn cũng sẽ có quyền truy cập vào các tính năng khác được tích hợp sẵn trong mô-đun CM4. Bao gồm Wifi và Bluetooth tích hợp, lên đến 8 GB RAM LPDDR4 và lên đến 32 GB bộ nhớ Flash eMMC. Bộ giao diện này và các tính năng trên bo mạch của mô-đun CM4 và bộ phát triển làm cho CM4 trở nên lý tưởng cho các máy chủ NAS nhỏ, bộ điều khiển nút cảm biến, sản phẩm nhà thông minh và sản phẩm tính toán biên.

Kết nối với Các Mô-đun Khác

Trước khi bạn xây dựng một bo mạch tùy chỉnh cho CM4 CoM của mình, bạn sẽ phải đảm bảo rằng CM4 sẽ tương thích với bất kỳ mô-đun bên ngoài nào bạn muốn trên bo mạch chủ của mình. Bộ phát triển tốt nhất nên bao gồm một cổng pin để truy cập các giao diện đơn cuối tốc độ chậm hơn (SPI/UART/I2C/SDIO), các kết nối có khóa cho làn PCIe, và thậm chí là các kết nối đồng trục để kết nối với thiết bị RF. Bạn có thể kết nối các bo phát triển cho các thành phần quan trọng khác thông qua các kết nối này và các giao diện tiêu chuẩn.

Một khi bạn đã xây dựng phần mềm nhúng cho ứng dụng CM4 của mình, bạn có thể tiếp tục thiết kế một bo mạch chủ tùy chỉnh cho CM4 CoM của mình. Bước cuối cùng trong quá trình phát triển này là một trong những bước quan trọng nhất để triển khai sản phẩm nhúng được kích hoạt bởi CM4 của bạn.

Thiết kế Bo Mạch CM4 của Riêng Bạn với Upverter

Nếu bạn muốn phát triển bảng mạch chủ của mình cho Raspberry Pi CM4, bạn không cần phải là một chuyên gia thiết kế PCB. Upverter là một nền tảng thiết kế trực tuyến cho phép bạn nhanh chóng thiết kế một bảng mạch chủ cho CM4 CoM và đưa nó vào sản xuất ngay lập tức. Khi bạn đang xây dựng bảng mạch chủ CM4 của mình trên Upverter, bạn có thể thêm một số kết nối và thiết bị ngoại vi vào bảng mạch mà không cần lo lắng về các nhiệm vụ phức tạp liên quan đến bố trí PCB. Một số mô-đun bạn có thể thêm vào bảng mạch của mình bao gồm:

• mô-đun GPS/GNSS, bộ thu phát LoRaWAN và các mô-đun radio khác
• Camera độ phân giải cao thông qua các kết nối dọc và ribbon
• Thẻ mở rộng SD để tăng thêm bộ nhớ
• Google Edge TPU được thiết kế để thực hiện suy luận tại biên
• Các loại đầu nối pin, khối đầu nối và các kết nối giữa các bảng mạch khác

Giao diện kéo và thả cho phép bạn áp dụng cách tiếp cận thiết kế khối mô-đun cho các bảng mạch chủ CM4 sử dụng các mô-đun phần cứng đã được chứng minh. Điều tốt nhất là, những công cụ này có thể truy cập ngay trong trình duyệt của bạn; không cần tải xuống hay cài đặt gì cả, và bạn có thể nhập các tệp thiết kế của mình vào phần mềm thiết kế PCB khi cần.

Hình ảnh trên đây cho thấy phiên bản chỉnh sửa của bảng phát triển Gumstix Raspberry Pi CM4. Bạn có thể bắt đầu thiết kế tùy chỉnh từ một mẫu bảng phát triển CM4. Các giao diện tiêu chuẩn cho pin header và hiển thị đã được loại bỏ, một cổng thử nghiệm đã được thêm vào để kết nối chắc chắn với các bảng ngoại vi, và kích thước bảng mạch đã được giảm nhẹ. Các loại chỉnh sửa như vậy có thể dễ dàng được thêm vào mà không cần lo lắng về việc sắp xếp và định tuyến trong các chương trình thiết kế PCB, và một thiết kế có thể nhanh chóng được đưa vào sản xuất và lắp ráp trong Upverter.

Cuối cùng, bạn sẽ cần phải chuyển từ bộ kit phát triển Raspberry Pi CM4 và bắt đầu làm việc với một nền tảng phần cứng độc quyền. Nếu bạn không phải là một nhà thiết kế PCB chuyên nghiệp, Upverter cung cấp cho bạn các công cụ cần thiết để nhanh chóng tạo ra một bảng mạch chủ tùy chỉnh cho ứng dụng nhúng tiếp theo của bạn. Bạn sẽ có quyền truy cập vào một bảng CM4 và các COM tiêu chuẩn trong ngành và các mô-đun phổ biến trong giao diện trình duyệt kéo và thả. Lần sau khi bạn cần nhanh chóng tạo một bảng mạch chủ mới và đưa nó vào sản xuất, hãy thử sử dụng các công cụ thiết kế điện tử mô-đun trong Upverter.

Hãy xem tất cả các bo mạch Gumstix Raspberry Pi hoặc liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để tìm hiểu thêm về sản phẩm, công cụ thiết kế và dịch vụ của chúng tôi.