Módulo de computação Raspberry Pi CM 1 4S
Informações do produto
Especificações
- Recurso: Processador
- Memória de acesso aleatório: 1 GB
- Memória MultiMediaCard (eMMC) incorporada: 0/8/16/32 GB
- Ethernet: Sim
- Barramento serial universal (USB): Sim
- HDMI: Sim
- Fator de forma: SODIMM
Instruções de uso do produto
Transição do Módulo de Computação 1/3 para o Módulo de Computação 4S
Se você estiver migrando do Raspberry Pi Compute Module (CM) 1 ou 3 para um Raspberry Pi CM 4S, siga estas etapas:
- Certifique-se de ter uma imagem do sistema operacional (SO) Raspberry Pi compatível com a nova plataforma.
- Se estiver usando um kernel personalizado, review e ajustá-lo para compatibilidade com o novo hardware.
- Considere as alterações de hardware descritas no manual para verificar as diferenças entre os modelos.
Detalhes da fonte de alimentação
Certifique-se de usar uma fonte de alimentação adequada que atenda aos requisitos de energia do Raspberry Pi CM 4S para evitar problemas.
Uso de E/S de uso geral (GPIO) durante a inicialização
Entenda o comportamento do GPIO durante a inicialização para garantir a inicialização e o funcionamento adequados dos periféricos ou acessórios conectados.
Perguntas Frequentes (FAQ)
P: Posso usar um CM 1 ou CM 3 em um slot de memória como um dispositivo SODIMM?
R: Não, esses dispositivos não podem ser usados em um slot de memória como um dispositivo SODIMM. O fator de forma é projetado especificamente para compatibilidade com os modelos Raspberry Pi CM.
Introdução
Este whitepaper é para aqueles que desejam migrar do uso de um Raspberry Pi Compute Module (CM) 1 ou 3 para um Raspberry Pi CM 4S. Há vários motivos pelos quais isso pode ser desejável:
- Maior poder de computação
- Mais memória
- Saída de alta resolução de até 4Kp60
- Melhor disponibilidade
- Maior vida útil do produto (última compra não antes de janeiro de 2028)
De uma perspectiva de software, a mudança do Raspberry Pi CM 1/3 para o Raspberry Pi CM 4S é relativamente indolor, pois uma imagem do sistema operacional (SO) do Raspberry Pi deve funcionar em todas as plataformas. Se, no entanto, você estiver usando um kernel personalizado, algumas coisas precisarão ser consideradas na mudança. As mudanças de hardware são consideráveis, e as diferenças são descritas em uma seção posterior.
Terminologia
Pilha de gráficos legados: Uma pilha de gráficos totalmente implementada no blob de firmware VideoCore com uma interface de programação de aplicativo shim exposta ao kernel. É o que tem sido usado na maioria dos dispositivos Raspberry Pi Ltd Pi desde o lançamento, mas está sendo gradualmente substituído por (F)KMS/DRM.
FKMS: Configuração do modo kernel falso. Enquanto o firmware ainda controla o hardware de baixo nível (por exemploampPor exemplo, nas portas HDMI, Display Serial Interface, etc.), bibliotecas padrão do Linux são usadas no próprio kernel.
KMS: O driver Kernel Mode Setting completo. Controla todo o processo de exibição, incluindo a comunicação direta com o hardware, sem interação com firmware.
DRM: Direct Rendering Manager, um subsistema do kernel Linux usado para se comunicar com unidades de processamento gráfico. Usado em parceria com FKMS e KMS.
Comparação de módulos de computação
Diferenças funcionais
A tabela a seguir dá uma ideia das diferenças elétricas e funcionais básicas entre os modelos.
| Recurso | CM 1 | CM 3/3+ | CM 4S |
| Processador | BCM2835 | BCM2837 | BCM2711 |
| Memória de acesso aleatório | 512MB | 1 GB | 1 GB |
| Memória MultiMediaCard (eMMC) incorporada | — | 0/8/16/32 GB | 0/8/16/32 GB |
| Ethernet | Nenhum | Nenhum | Nenhum |
| Barramento serial universal (USB) | 1 × USB 2.0 | 1 × USB 2.0 | 1 × USB 2.0 |
| HDMI | 1 × 1080p60 | 1 × 1080p60 | 1 × 4K |
| Fator de forma | SODIMM | SODIMM | SODIMM |
Diferenças físicas
O fator de forma do Raspberry Pi CM 1, CM 3/3+ e CM 4S é baseado em um conector de módulo de memória dual inline de contorno pequeno (SODIMM). Isso fornece um caminho de atualização fisicamente compatível entre esses dispositivos.
OBSERVAÇÃO
Esses dispositivos não podem ser usados em um slot de memória como um dispositivo SODIMM.
Detalhes da fonte de alimentação
O Raspberry Pi CM 3 requer uma unidade de fonte de alimentação externa de 1.8 V (PSU). O Raspberry Pi CM 4S não usa mais um trilho de PSU externo de 1.8 V, então esses pinos no Raspberry Pi CM 4S não estão mais conectados. Isso significa que futuras placas de base não precisarão do regulador instalado, o que simplifica o sequenciamento de inicialização. Se as placas existentes já tiverem uma PSU de +1.8 V, nenhum dano ocorrerá ao Raspberry Pi CM 4S.
O Raspberry Pi CM 3 usa um sistema BCM2837 em um chip (SoC), enquanto o CM 4S usa o novo BCM2711 SoC. O BCM2711 tem significativamente mais poder de processamento disponível, então é possível, de fato provável, que ele consuma mais energia. Se isso for uma preocupação, limitar a taxa máxima de clock em config.txt pode ajudar.
Uso de E/S de propósito geral (GPIO) durante a inicialização
A inicialização interna do Raspberry Pi CM 4S começa a partir de uma interface periférica serial interna (SPI) de memória somente leitura programável e apagável eletronicamente (EEPROM) usando os pinos BCM2711 GPIO40 a GPIO43; uma vez concluída a inicialização, os GPIOs do BCM2711 são alternados para o conector SODIMM e, portanto, se comportam como no Raspberry Pi CM 3. Além disso, se uma atualização do EEPROM no sistema for necessária (isso não é recomendado), os pinos GPIO GPIO40 a GPIO43 do BCM2711 voltam a ser conectados à EEPROM SPI e, portanto, esses pinos GPIO no conector SODIMM não são mais controlados pelo BCM2711 durante o processo de atualização.
Comportamento do GPIO na inicialização
As linhas GPIO podem ter um ponto muito breve durante a inicialização em que não são puxadas para baixo ou para cima, tornando seu comportamento imprevisível. Esse comportamento não determinístico pode variar entre o CM3 e o CM4S, e também com variações de lote de chip no mesmo dispositivo. Na maioria dos casos de uso, isso não tem efeito no uso, no entanto, se você tiver um gate MOSFET conectado a um GPIO tri-state, isso pode arriscar quaisquer capacitâncias parasitas segurando volts e ligando qualquer dispositivo conectado a jusante. É uma boa prática garantir que um resistor de sangria de gate para o aterramento seja incorporado ao design da placa, seja usando CM3 ou CM4S, para que essas cargas capacitivas sejam sangradas.
Os valores sugeridos para o resistor estão entre 10K e 100K.
Desabilitando eMMC
No Raspberry Pi CM 3, EMMC_Disable_N impede eletricamente que sinais acessem o eMMC. No Raspberry Pi CM 4S, esse sinal é lido durante a inicialização para decidir se o eMMC ou USB deve ser usado para inicialização. Essa alteração deve ser transparente para a maioria dos aplicativos.
EEPROM_WP_N
O Raspberry Pi CM 4S inicializa a partir de uma EEPROM onboard que é programada durante a fabricação. A EEPROM tem um recurso de proteção contra gravação que pode ser habilitado via software. Um pino externo também é fornecido para dar suporte à proteção contra gravação. Este pino na pinagem do SODIMM era um pino de aterramento, então, por padrão, se a proteção contra gravação for habilitada via software, a EEPROM estará protegida contra gravação. Não é recomendado que a EEPROM seja atualizada em campo. Uma vez que o desenvolvimento de um sistema esteja concluído, a EEPROM deve ser protegida contra gravação via software para evitar alterações em campo.
Alterações de software necessárias
Se você estiver usando um Raspberry Pi OS totalmente atualizado, as alterações de software necessárias ao mover entre quaisquer placas Raspberry Pi Ltd são mínimas; o sistema detecta automaticamente qual placa está em execução e configurará o sistema operacional adequadamente. Então, por exemploampou seja, você pode mover a imagem do seu sistema operacional de um Raspberry Pi CM 3+ para um Raspberry Pi CM 4S e ele deve funcionar sem alterações.
OBSERVAÇÃO
Você deve garantir que a instalação do seu Raspberry Pi OS esteja atualizada passando pelo mecanismo de atualização padrão. Isso garantirá que todo o firmware e software kernel sejam apropriados para o dispositivo em uso.
Se você estiver desenvolvendo sua própria compilação mínima do kernel ou tiver alguma personalização na pasta de inicialização, pode haver algumas áreas em que você precisará garantir que está usando a configuração, as sobreposições e os drivers corretos.
Embora usar um Raspberry Pi OS atualizado deva significar que a transição é bastante transparente, para alguns aplicativos 'bare metal' é possível que alguns endereços de memória tenham mudado e uma recompilação do aplicativo seja necessária. Veja a documentação dos periféricos BCM2711 para mais detalhes sobre os recursos extras do BCM2711 e endereços de registro.
Atualizando o firmware em um sistema mais antigo
Em algumas circunstâncias, pode não ser possível atualizar uma imagem para a versão mais recente do Raspberry Pi OS. No entanto, a placa CM4S ainda precisará de firmware atualizado para funcionar corretamente. Há um whitepaper disponível da Raspberry Pi Ltd que descreve a atualização do firmware em detalhes, no entanto, resumidamente, o processo é o seguinte:
Baixe o firmware files do seguinte local: https://github.com/raspberrypi/firmware/archive/refs/heads/stable.zip
Este zip file contém vários itens diferentes, mas aqueles em que estamos interessados neste stage estão na pasta de inicialização.
O firmware files têm nomes do formulário start*.elf e seu suporte associado files correção*.dat.
O princípio básico é copiar o início e a correção necessários files deste zip file para substituir o mesmo nome files na imagem do sistema operacional de destino. O processo exato dependerá de como o sistema operacional foi configurado, mas como um exemploampé assim que seria feito em uma imagem do sistema operacional Raspberry Pi.
- Extrair ou abrir o zip file para que você possa acessar o necessário files.
- Abra a pasta de inicialização na imagem do sistema operacional de destino (pode estar em um cartão SD ou em uma cópia baseada em disco).
- Determine qual start.elf e fixup.dat files estão presentes na imagem do sistema operacional de destino.
- Copie aqueles files do arquivo zip para a imagem de destino.
A imagem agora deve estar pronta para uso no CM4S.
Gráficos
Por padrão, o Raspberry Pi CM 1–3+ usa a pilha gráfica legada, enquanto o Raspberry Pi CM 4S usa a pilha gráfica KMS.
Embora seja possível usar a pilha gráfica legada no Raspberry Pi CM 4S, ela não oferece suporte à aceleração 3D, portanto, é recomendável migrar para o KMS.
HDMI
Enquanto o BCM2711 tem duas portas HDMI, apenas HDMI-0 está disponível no Raspberry Pi CM 4S, e isso pode ser conduzido em até 4Kp60. Todas as outras interfaces de exibição (DSI, DPI e composto) permanecem inalteradas.
Raspberry Pi é uma marca registrada da Raspberry Pi Ltd
Raspberry Pi Ltda
Documentos / Recursos
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Módulo de computação Raspberry Pi CM 1 4S [pdf] Guia do Usuário CM 1, Módulo de Computação CM 1 4S, Módulo de Computação 4S, Módulo de Computação, Módulo |
