Edatec ED-CM0NANO recenzija

Kvalitet recenzije, trebalo bi da se ogleda u našoj sposobnosti da otkrijemo ideje vodilje i proniknemo u razloge koji su ponele razvojne timove da odvoje vreme i novac da naprave još jedan od proizvoda – koji u krajnjoj liniji inženjerski svet čini raznovrsnijim. Kada stojite pred nekim umetničkim delom i ono vam se ne dopada ili ukoliko slušajući klasičnu muziku pomislite „da i nije nešto“, to ne znači da je delo „ružno“ ili muzika „loša“, već to znači da niste razumeli „poruku pesnika“. Analogno tome, ako za neki razvojni sistem pomislite da nema nikakvog razloga da postoji, to samo znači da niste u stanju da sagledate snove, potrebe i kreativnost developera koji su ga kreirali. Ne, nije Edatec ED-CM0NANO umetničko delo, da se odmah razumemo, ali nije ni redundantan proizvod koji će čamiti na nekoj polici, kao još jedan besmislen komad hardvera.

Edatec ED-CM0NANO je „napucani“ Raspberry Pi Zero 2 W posebno nabildovan kako bi zadovoljio industrijske zahteve. Da li se može zameniti Zerom? U kućnoj i konzjumerskoj upotrebi može, u industrijskoj – isto može uz određeni broj hardverskih dodataka. Može se i Ferarijem orati njiva, ali to i dalje ne znači da traktor nije bolje rešenje.

Raspberry Pi CM0 modul

Šta je to što je zajedničko ovim mikroprocesorskim sistemima? Prvo je to sam SiP RP3A0-AU sa četiri ARM Cortex-A53 jezgra na 1 GHz. Postoji priča koja provejava o oznaci AU koja potiče od simbola za zlato korišćeno za tanke provodnike unutar SiP-a. Oni povezuju BCM2710A1 procesor i 512 MB LPDDR2 RAM-a nalik sendviču – jedan su ispod drugog u dva sloja. Ovo je veoma slično rešenje kao i kod SunPlus SiP-a SP7021 koga smo videli u Tibbo industrijskim proizvodima i praktično njegovom jedinom razvojnom sistemu Banana Pi BPi-F2P. Ideja ovakve realizacije procesora i memorije unutar jednog čipa je da se pojednostavi i smanji PCB eliminisanjem velikog broja veoma brzih linija osetljivih na spoljne uticaje i njihovu geometriju koje se nalaze između procesora i memorije.

Kada RP34A0-AU radi na specificiranom taktu od 1 GHz nema potrebe za dodatnim hlađenjem – odnosno nema lega. I u najzahtevnijim aplikacijama temperatura RP3A0-AU, na našim testovima, nije prelazila 65°C. Mi bismo, bar zarad čuvanja silicijuma i njegove trajnosti, postavili pasivni hladnjak. Samo u ekstremnim uslovima ili ukoliko se odlučite za overklokovanje treba razmotriti i aktivno hlađenje. Ni na CM0 modulu, ni na ED-CM0NANO ploči nema namenskih pinova za napajanje i kontrolu rada aktivnog hlađenja, već se mogu koristiti neki od pinova GPIO hedera.

Rekli smo već da SiP u kome su CPU i memorija pojednostavljuje konačno hardversko rešenje. Sledeći korak u pojednostavljenu realizacije novog projekta koji bi koristio ovakav SiP je da se on montira na manju PCB ploču koja bi mogla jednostavno da se postavi na željenom mestu gotovog proizvoda – bilo da se lemi ili samo prosto utiskuje. U ovom slučaju mali Raspberry Pi CM0 modul veličine svega 33 x 39 mm se montira lemljenjem. Ono je zahtevnije od jednostavnog utiskivanja popularnog kod razvojnih timova, mejkera ili u STEM-u, ali kvalitet ostvarenih lemnih veza opravdava ovaj pristup u industriji. Opravdava i ukoliko se serijski izrađuje finalni proizvod.

Po pravilu na ploči ovako izrađenog modula se može, a ne mora dodati eMMC, bežični sub-modul ili neki treći interfejs koji se smatra adekvatnim za dati SiP, a isto vreme je i atraktivan potencijalnim kupcima.

Raspberry Pi se na svom CM0 modulu odlučio za dva dodatka. Jedan je eMMC 5.1 koji je kod našeg model a od 8 GB sa oznakom KLM8G1GETF-B041. CM0 modul tako može biti: bez eMMC-a, kao naš sa 8 GB eMMC-a i najveći sa eMMC modulom od 1 GB. Brzina čitanja podataka koji smo mi izmerili sa njega je 23.7 MB/s, dok je upis na njemu dostizao svega 13.9 MB/s. Ukoliko modul ima eMMC na sebi, nije moguće korisiti SD karticu, bez obzira što ploča razvojnog sistema može da ima utor za nju. Dilemu koja postoji, a vezana je za životni vek eMMC-a – da li koristiti modul sa eMMC-om ili je bolje imati izmenjivu SD karticu – prepuštamo vama, a rešenje treba da bude u skladu očekivanim aplikativnim zahtevima.

Drugi mogući dodatak na Raspberry Pi CM0 je 2.4 Wi-Fi i Bluetooth 4.2 BLE sub-modul. Nema ugrađene antene na PCB-u, već se ona isporučuje zasebno i povezuje preko U.FL konektora na Raspberry Pi CM0 ploči. Dual-band antena koja se dobija u kompletu nosi oznaku HD0110-WIFI-ANT 2.0. Po specifikacijama, ona u opsegu 2.4 do 2.5 GHz ima pojačanje 3.5 dBi, dok je u opsegu 5.15 do 5.85 GHz njeno pojačanje nešto veće: 3.1 dBi. Na našim testovima brzina Wi-Fi prenosa je bila svega 42.20 Mbps, dok je upload išao na oko 38.80 Mbps.

Hardver Edatec ED-CM0NANO

Raspberry Pi CM0 modul se lemi na projektnu ploču ili neki vaš PCB ivičnim kontaktima kojih ima 132, što je za 108 više nego na Raspberry Pi Zero 2 modeli. Dakle imamo daleko veći broj dostupnih procesorskih pinova. Ovde ne govorimo o GPIO hederu koji je u oba slučaja identičan, tj. 40-pinski. No, na Raspberry Pi Zero 2 imamo i HDMI izlaz i dva USB interfejsa. To sve ovde nemamo na CM0 modulu, već su oni izmešteni na velikoj ED-CM0NANO ploči.

Da bismo dobili ove neophodne interfejse, Edatec je i proizveo ovaj ED-CM0NANO kog naziva Low Cost SBC-om. Dimenzije su mu 100 x 85 mm, što je gotovo dvostruko veća površina od Raspberry Pi Model B SBC-a, odnosno četiri puta je veći od Raspberry Pi 2 W modela. Na Edatec sajtu smo među slikama uočili još jedan proizvod, nešto kompaktniji od ED-CM0NANO na kome piše da je u pitanju CM0 Development Board. Mislimo da oba rešenja praktično služe istoj nameni i mi bi ih posmatrali kao razvojne ploče za CM0 modul, pre nego SBC-ove. Naravno, zbog malih dimenzija, mogu se i oni tako ucelo embedovati u neko naše rešenje.

Krenimo recenziju hardvera od napajanja. Potrošnja CM0 modula u mirovanju je oko 1 W, dok se u piku penje na 3 W, bar tako piše u specifikacijama. Ono što možemo potvrditi je da se u potrošnja celog ED-CM0NANO kreće do 3.6 W, ukoliko se ne koristi aktivno hlađenje. Napajanje se vrši preko USB-C porta. Taj port može služiti i za flešovanje eMMC-a, ali u tom slučaju morate prebaciti jedini prekidač na ploči iz položaja RUN u položaj RPI_BOOT. Nemojte da zaboravite da ga posle i vratite u početni položaj.

Do njega je HDMI 1.3a izlaz preko koga se može dobiti slika maksimalne rezolucije 1080p sa 30 fps. Ugrađeni VPU-a ima hardversko H264 kodiranje i dekodiranje slike do te rezolucije. Procesor u SiP-u ima integrisan VideoCore IV GPU koji podržava OpenGL ES 1.1/2.0. Na glxgears testu on postiže 474 fps, što je minimalni rezultat – imajte na umu da Raspberry Pi 5 postiže preko 5500 fps.

Najzad, tu su i dva USB-A 2.0 porta. Pre svega su zamišljena za povezivanje sporijih periferija, a po potrebi mogu se koristiti i za USB diskove, sa time da treba računati da je brzina čitanja oko 33.4 MB/s, dok je brzina upisa samo 3.2 MB/s. USB portovi su izvedeni preko FE1.1 USB 2.0 High Speed 4-Port Hub kontrolera, koji je poznato rešenje za ove namene u svetu SBC-a.

Tu je i 10/100 Ethernet RJ45 konektor preko koga smo na našim testovima brzine prenosa postizali 92.7 Mbps, dok smo u bidirekcionom radu rezultati bili 90.8/79.8 Mbps, što je oko tri puta bolje od Wi-Fi performansi. Za Ethernet je na ED-CM0NANO iskorišćen CoreChips SR9900A USB 2.0 to 100 Ethernet kontroler. 10/100 Ethernet, brzina korektna za industrijske komunikacije, je jedna od odlika ovog sistema koja ga izdvaja u odnosu na Raspberry Pi Zero 2 W.

ED-CM0NANO nema on/off dugme, već samo reset – gašenje se vrši spajanjem dva pina na specijalnom ederu, o čemu ćemo kasnije. Ako ga posmatramo kao razvojni sistem ili rešenje koje se ne „gasi“, onda to i može da ima opravdanja.

Najzad, još jedan USB 2.0 interfejs se vidi na slici ispod i realizovan je u formi pet pinova. Ovaj set pinova, bi zgodno mogao da posluži za povezivanje USB-to-RS485 ili USB-to-RS232 konvertera, mada se mogu koristiti i eksterni preko postojećih USB-A portova. Tako se ploča potpuno prilagođava industrijskim komunikacionim standardima.

Na ploči su i dva LED-a, zeleni i crveni. Jedan za signalizaciju prisustva napajanja, drugi je korisnički kontrolisan.

Pri pregledu ploče lako se uočava još jedan set pinova koji su u paru. Njihove funkcije su ostavljene za neka kasnija proširenja, a u ovom trenutku se kratkim spajanjem određenih parova pinova, sistem može ugasiti, ugasiti Wi-Fi ili Bluetooth, odnosno probuditi sistem iz sleep moda.

Na slici iza pinova se vidi držač za CR2032 bateriju RTC-a. Baterijski napajan sat realnog vremena uz Watchdog tajmer ovoj ploči otvara niz aplikativnih oblasti i u industriji, ali i svuda gde napajanje može biti prekinuto ili imamo duge periode neaktivnosti iz kojih se izlazi u unapred predviđenim vremenskim periodima. Watchdog i RTC nisu u ponudi kod Raspberry Pi Zero 2 W-a.

Na snimku odozgo vidimo i jedan standardni Raspberry pi MIPI DSI konektor za tač displej i jedan MIPI CSI za povezivanje Raspberry Pi kamere. Ovo rešenje displeja je često u integrisanim rešenjima kakvi su recimo info ekrani ili prenosni uređaji sa ekranom.

Uz desnu ivicu vidimo i četiri pina koja formiraju kvadrat. To su pinovi za PoE HAT. Generalno, svi Raspberry Pi HAT-ovi koji koriste 40 pinski GPIO će raditi i na ovom ED-CM0NANO. Ovime je obezbeđeno napajanje i komunikacije jednim kablom, veoma zgodno za edge primenu, gde ne postoji napojna mreža na lokaciji gde je neophodno postaviti računar.

Softver

Sve što radi na Raspberry Pi Zero 2 W radiće i na ED-CM0NANO. Radiće generalno i na samom Raspberry Pi CM0 modulu, uz potrebu da se hardverski realizuju interfejsi koji nedostaju na samom modulu. Raspberry Pi CM0 modul, kao i Edatec ED-CM0NANO mogu pokrenuti standardne Raspberry Pi OS-ove. Sa time da je potrebno dodatno instalirati softver – drajvere za periferije koje se nalaze na ED-CM0NANO ploči. Na sajtu Edatec-a dato je uputstvo kako instalirati potreban softver.

Iako je moguće pokrenuti desktop verzije OS-a, ipak je adekvatno koristiti serverske instalacije. Sa 512 MB memorije moguće je pokrenuti browser – iako će sistem sam alarmirati da je to premalo – ali će performanse biti zaista niske. Možete probati neki od lakih linux brauzera, poput Midori ili NetSurf-a, ali oni imaju limitiranu podršku za JavaScript, a danas i nema web lokacija koje ga ne koriste.

Node-Red, QT, Codesys, Python su samo neki od softverskih paketa – okruženja – jezika, koji su potpuno podržani u Raspberry Pi OS-u i koji će vam omogućiti brzi i daleko lakši razvoj aplikacija na ovoj platformi. Industrijski IoT i/ili BLE gateway, serverless computing, rešenja koja ne zahtevaju veliku snagu procesora a oslanjaju se na Linux OS idealne su aplikativne primene.

Zaključak

Jednu od primena možete naći i kod Edatec-a. To je IPC1000 serija industrijskih kompjutera za montažu na DIN šinu, čiji bi osnovni aplikativni zadatak mogao biti prikupljanje i laka obrada podataka u polju i slanje obrađenih informacija žičnom ili bežičnom mrežom glavnom serveru. Dosadašnja slična rešenja, poput Edatec IPC3120 sa Raspberry Pi CM5 modulom ili Alpon Sixfab X4 sa Raspberry Pi CM4 modulom su iako procesorski snažnija, u isto vreme i energetski zahtevnija i daleko skuplja. Zato su u najnižem segmentu, gde nije potreban zahtevan kompjuting i gde je problem angažovane energije evidentan, ovaj bazični CM0 modul nameće kao odlično rešenje.

Edatec ED-CM0NANO treba posmatrati kao razvojni sistem za ovaj modul. Da je i sam primenjiv, pokazuje Edatec svojom IPC1000 serijom u kome ga ugrađuje celog u metalno kućište i tada on postaje rezervni deo, a ne zaseban proizvod.

Postoji, doduše, jedna „caka“. Raspberry Pi CM0 modul dostupan je samo na teritoriji Kine i to samo kod Edatec-a. Jedino kao deo Edatec ED-CM0NANO, naravno i u okviru drugih proizvoda baziranim na CM0, on se može nabaviti bilo gde na svetu. Mi ne znamo kakav interni dogovor o globalnoj dostupnosti stoji iza ove politike. Sada stvari stoje tako da možete nabaviti razvojni sistem za Raspberry Pi CM0 modul, na njemu bazirati sopstveno rešenje, a onda svoj krajnji proizvod načiniti u Kini. Naravno, uvek postoji i Raspberry Pi Zero 2 W koji isto može preuzeti ulogu CM0 modula – doduše pinout nije isti, pa bi i vaše hardversko rešenje, iako sa istim SiP-om bilo drugačije.

Cena Raspberry Pi CM0 modula je od 128 Juana (oko 18 USD) pa naviše, što zavisi od količine memorije i prisutnosti Wi-Fi modula. Edatec ED-CM0NANO je za oko 40 USD skuplji, pa mu se cena u ovom trenutku kreće od 54 USD pa sve do 65 USD. Poređenja radi Raspberry Pi Zero 2 W se može naći po ceni od 15 USD. On realno nudi više od Raspberry Pi CM0 modula za manje novca. Sa druge strane, ako je ideja industrijska primena ili embedovanje u nekom finalnom proizvodu, ceo Edatec ED-CM0NANO je već dobrano prilagođeno rešenje. Treba ga posmatrati i kao promotivni proizvod Edatec-a za CM0 modul. Kako to mislimo? Pa Edatec nudi ne samo Raspberry Pi CM0 modul, već i pomoć prilikom prilagođavanja ovog modula vašem rešenju, saradnju u razvoju rešenja baziranih na ovom modulu i usaglašenih sa vašim idejama i potrebama. IPC1000 je onda ne samo laki industrijski računar, već i odlična reklama.