Potreba da se isprati Raspberry Pi 3 format i raspored elemenata otvorila je celu jednu ideju izrade SBC-ova sa različitim SoC-evima sa osnovnom namenom da se izvrši zamena u postojećem projektu. Ideja proizilazi iz realnosti da su Raspberry Pi projekti brojni, pa su konstruktori ploča došli na ideju da što je više moguće iskoriste tu bazu za svoje male računare sa drugim procesorima. Naum im je da istaknu komparativne prednosti SoC-eva koje koriste u odnosu na Broadcom-ove, što se svodi na tri parametra: procesorsku snagu (kombinacija CPU, GPU, NPU), komunikacione sposobnosti i cenu. Ipak, ono što teško može da se uopšte poredi je softverska podrška, koja zaista kako vreme prolazi zaista postaje sve robusnija, ali ipak i nosi mnogo problema koji u velikom broju slučajeva onemogućavaju iskorišćavanje onoga što hardver nudi. Iako su svi ovi sistemi izrađeni sa filozofijom otvorenog hardvera i softvera, njihove SoC-evi to nisu. Krivica, ako uopšte to tako možemo nazvati, pada na proizvođače čipova, među kojima su najpoznatiji Rockchip, Amlogic i Allwiner, koji braneći svoju intelektualnu svojinu ne otkrivaju dovoljno detalja potrebnih da se softverski iskoriste hardverske mogućnosti. Dobri drajveri i kvalitetni imidži operativnih sistema najveći su problem u ovom segmentu. Upravo je to ono što kompanija Raspberry Pi podrškom koju pruža svom harveru na bazičnom nivou omogućava zajednici i zašto se veliki broj razvojnih inženjera i mejkera kada se odlučuju za platformu na kojoj će razvijati budući proizvod, odlučuje za tu platformu. Međutim, daleko od toga da se na drugim modelima ne mogu razviti rešenja koja nisu kvalitetna. Neka rešenja nisu ni moguća na Raspberry Pi-u usled hardverskih ograničenja, cenovnog ranga ili potrebe za specifičnim komunikacionim linijama.
Mi smo se sreli sa Rockchip RK3568 SoC-om koji se nalazi i u ovom Geniatech XPI-3568 Industrial SBC-u tri puta do sada. Dve recenzije smo već napisali, jedna je o hardverski veoma kompletnom razvojnom sistemu baziranom na RK3568 modulu kompanije Youyeetoo sa oznakom YY3568 za koji imamo samo reči hvale, a drugi je odličan Android digitalni plejer Rikomagic RKM V7P koji predstavlja sam vrh mogućnosti u tom formatu. U ovom trenutku testiramo model kompanije Radxa OKdo ROCK 3 Compute Module (CM3) with Carrier Board koja je u načelu slična YY3568, ali sa modulom u Raspberry Pi CM formatu. U ovoj današnjoj recenziji imaćemo SBC koji izgledom nalikuje Raspberry Pi 3 SBC-u, ali je umesto Broadcom BCM2837B0 sa četiri ARM Cortex-A53 na 1.4GHz iskorišćen Rockchip RK3568J sa četiri ARM Cortex-A55 na 2 GHz (iako u specifikacijama na Geniatech sajtu stoji 1,8 GHz).
Hardver Geniatech XPI-3568 Industrial
Pomenuti Rockchip RK3568J u sebi ima CPU sa četiri ARM Cortex-A55 jezgra na 2 GHz, koja su u odnosu na Cortex-A53 jezgra oko 30% brža pri istom taktu. Poredeći ga u Sysbench CPU testu sa Raspberry Pi 3 modelom, vidimo da je brži od njega, ali da su mu procesorske performanse ipak ispod Raspberry Pi 4 modela. Naravno, najnovija petica je generacijski korak unapred i nema smisla porediti te modele. Ono gde vidimo direktnu korelaciju brzine i takta na kome radi procesor su hardverske kriptografske funkcije. Mi po pravilu proveravamo: CBC, GCM, SHA1 i SHA256. Moramo primetiti i nemamo za to objašnjenje da GCM kod Geniatech modela RK3566 i RK3568J postiže oko 25% lošije rezultate nego kod drugih proizvođača. Ostalih razlika nema sem da prilikom izrade imidža Geniatech tim ne obraća pažnju na AES-256-GCM.
Po snazi CPU-a RK3568 možemo direktno uporediti sa RK3566 modelom, gde se gotovo uopšte i ne razlikuje, već samo u sposobnosti da koristi bogatiji izbor periferija. RK3566 smo sretali veći broj puta, pa možete pogledati naše recenzije: Orange Pi 3B, Geniatech XPI-3566-Zero, Radxa Zero 3E, Radxa Zero 3W. Model RK3568J izdvaja se svojim ECC kontrolerom memorije, te se on obično koristi za kritične aplikacije, kakvim se industrijske zapravo i smatraju. To je jedini razlog zašto bi se ovaj SBC nazvao u imenu Industrial. Detalj koji može napraviti razliku.
GPU u RK3568 čini dvojezgarni Mali-G52 MP2 GPU Bifrost arhitekture, koji zbog ugrađenog dekodera sposoban da prikaže 4K sliku pri 60 fps bez propuštenih frejmova. glxgears test nam je u zvaničnom Debian 11 OS-u postigao 78 fps, dok je glmark2-es2 –off-screen dao 327, a sa ispisom na ekran svega 102. Dovoljno za desktop upotrebu, daleko od onoga što G52 može.
Za elementarne aplikacije prepoznavanja predmeta ili lica može se koristiti NPU jedinica koja postiže po specifikacijama 1 (a trebalo bi biti 0,8) TOPS INT8. NPU je zasnovan na sopstvenoj arhitekturi i moraju se koristiti drajveri i biblioteke koje nisu otvorenog koda. Rockchip NPU SDK sastoji se iz dve cilne. Prva je rknn-toolkit2 koji služi za konverziju Caffe, TensorFlow, TensorFlow Lite, ONNX, DarkNet, PyTorch modela u Rokchip RKNN model, kao i za procenu performansi. Drugu celinu čini rknn runtime okruženje, koje je u stvari skup C API biblioteka i upravljačkih modula za komunikaciju izvršnog programa sa NPU-om.
Primerak Geniatech XPI-3568 Industrial koji smo dobili od proizvođača za pisanje ove recenzije ima 2 GB LPDDR4 memorije i u testovima performansi se pokazala u nivou sa ostalim proizvođačima. tinymembench je dao gotovo identične rezultate kao kod Youyeetoo YY3568, mada je on došao u konfiguraciji od 4 GB.
Na Sysbench RAM testu, performanse su bile jedva primetno lošije u poređenju sa većinom RK3568 i RK3566 ploča, ali toliko malo da je u marginama merljivog, te ne možemo biti sigurni da postoji ikakvo usporavanje. Ovo nam je bilo interesantno zbog ECC kontrolera u RK3568J SoC-u. Želeli smo da proverimo da li korekcija grešaka vidljivo usporava rad memorije. Odgovor je da mi nismo uspeli da to detektujemo.
Termalne karakteristike Geniatech XPI-3568 Industrial proverili smo s-tui aplikacijom kako bi videli na koju stranu je prevagnulo njihovo rešenje. Naime, RK356x sa svojim Cortex-A55 jezgrima nalazi se na samoj granici da mu je potrebno, odnosno da mu nije potrebno aktivno hlađenje. Uvideli smo da su dva činioca odlučujuća. Prvi je maksimalni takt procesora. Na modelima gde je maksimum 1,8 GHz, što je češće kod RK3566 modela, dovoljan je pasivni hladnjak. Kada je maksimalni takt 2 GHz, kao što je ovde slučaj (budimo precizni 1992 MHz) veoma je bitno da pasivni hladnjak bude dobro osmišljen i da se koriste kvalitetne termalne paste ili pedovi.
photo: magazin Mehatronika
Ukoliko to nije urađeno vrhunski, neophodno je dodatno aktivno hladiti SoC pri punom opterećenju jezgara. Mi smo uradili standardni s-tui stress test koji opterećuje sva četiri jezgra i uočili da sa ugrađenim pasivnih hladnjakom dolazi do pregrevanja, što je temperatura iznad 80 °C. Pokrenuli smo onda i Unixbench test i pratili njegov rad. On prva testira rad jednog jezgra, a nakon toga i rad sva četiri. Koliko god opteretili jedno jezgro, pregrevanja neće biti, ali pri potpunom opterećenju sva četiri jezgra, već u prvom Dhrystone testu dolazi do trotlovanja i maksimalni takt se spušta na 1800 MHz, što daje priliku procesoru da se ohladi. Obratite pažnju da u s-tui testu ne angažujemo GPU niti NPU deo procesora, te da će u realnom aplikativnom radu, do pregrevanja sigurno doći kod zahtevnih aplikacija. Rešenje je jasno, obavezno dodajte kuler. Problem može biti što ne postoji zaseban konektor za njega, već možete koristiti ili 40 pinski GPIO heder i realizovati PWM kontrolu ili iskoristiti konstantno napajanje sa UART hedera, ukoliko vam ne treba za bežični modul, recimo. Napomenuli bi ovde da je Industrial verzija specificirana da radi u opsegu -40°C ~ 85 °C, dok je standardna testirana za rad u opsegu temperatura 0°C ~ 70 °C. Ipak, smatramo da je svako zagrevanje preko 80 °C štetno za silicijum. Da zaključimo, iako specifikacije na Geniatech sajtu govore da SoC radi na 1,8 GHz, što bi garantovalo da nema trotlovanja, Debian 11 OS koji smo preuzeli iz download sekcije ipak „tera“ procesor na 2 GHz i on onda traži aktivno hlađenje da ne bi obarao radni takt.
Pomenuti Unixbench testovi su još jedan dobar uvid u moguće performanse SBC-a baziran na potencijalu samog SoC-a. Poredeći sa drugim RK356x platformama koje smo prethodno testirali, Geniatech XPI-3568 Industrijal pokazuje malu prednost, što bi moglo pokazati da je „terminalski“ deo hardvera korektno urađen. Grafički deo smo videli da škripi još na testovima na početku, a i 2 GB RAM-a uzimaju svoj danak.
Posmatrajući ploču „od gore“, u oči će nam sigurno upasti dva MIPI konektora. Bliži procesoru, odnosno pasivnom hladnjaku je CSI namenjen za povezivanje kamere, a onaj bliži USB portovima je DSI za povezivanje displeja. Potražili smo na sajtu u dokumentaciji, ali nismo pronašli preporučene displeje i kamere koji bi se mogli koristit sa ovim SBC-om. To očekujemo od Geniatech tima što pre.
Zanimljiva je i mala MS621FE-FL11E Seiko punjiva baterija, koju zaista retko srećemo na SBC pločama i koja služi za napajanje sata realnog vremena (RTC), neophodnog za mnoge industrijske, ali ne samo industrijske, aplikacije.
photo: magazin Mehatronika
Uz jednu stranu SBC-a nalazi se 40 pinski GPIO heder, funkcionalno u skladu sa Raspberry Pi 40 pinskim hederom. Rešenje koje se veoma često pronalazi na pločama koje zadržavaju Raspberry Pi 3 formu. Pregledajući detaljno dokumentaciju vidimo da je preporučeno upravljanje ovim pinovima preko FS (fajl sistema), što je pomalo zastareo metod koji unosi značajne vremensku neodređenost. Nismo pronašli dodatne posebne biblioteke za C ili Python, ali smo u User manual-u našli uputstvo kako da se kreiraju funkcije u C-u kojim bi se upravljalo pinovima. Nismo ulazili u taj razvojni poduhvat.
photo: magazin Mehatronika
Uz ivicu sa suprotne strane ploče nalaze se nekoliko bitnih elemenata. USB-C port za napajanje na koji je po specifikacijama potrebno dovesti 5 V, 3 A napajanje. Ovde obratite pažnju. Standardno Raspberry Pi napajanje specificirano 5 V, 5.1 A, kao i svako drugo „pametno“ napajanje koje smo probali nije uključilo ploču. Obično 5 V, 4 A kakvo koristi inače Orange Pi na svojim pločama je uradilo posao bez problema.
photo: magazin Mehatronika
Sledeći konektor je HDMI izlaz na kome se može dobiti slika 4K pri 60 Hz, što je standard za RK35xx seriju. Uz sliku, naravno dobija se i zvučni signal. Odmah do HDMI porta nalazi se Rockchip RK809-5 kolo koje reguliše napajanje ploče, a tu su i tri rupe u kojima nije ništa postavljeno. Po uputstvu tu je trebao da se nalazi IR prijemnik, ali ga na našem primerku nema. Druge stvari koje nema je POWER dugme, koje bi trebalo da se nalazi odmah iza HDMI konektora. Sve je tu, samo dugmeta nema. Veliki nedostatak, jer svaki put moramo ploču da odvajamo i ponovo spajamo na napajanje kada želimo da je uključimo. Najzad u ćošku nalazi se malo dugme, čija je funkcija prebacivanje ploče u mod za flešovanje ugrađenog eMMC-a. Naš model je došao sa 16 GB eMMC-a na sebi, što je korektna količina za smeštanje Debian 11 OS-a, te preostaje dovoljno prostora za radne fajlove. Brzina čitanja sa eMMC-a je 144,5 MB/s.
photo: magazin Mehatronika
Ukoliko se za OS ne koristi eMMC, sistem se može pokrenuti sa SD kartice. Ležište se nalazi sa donje strane ploče i push-pull je tipa. SD kartica, kada je ubačena do kraja, uopšte na izlazi van gabarita ploče, te nema opasnosti od slučajnog lomljenja ili izvlačenja. Iako nije fensi rešenje, funkcioniše besprekorno. Sa Flexxon FxAdv II SD karticama koje koristimo za testiranje postiže se brzina čitanja od 59,94 MB/s, što je skoro tri puta lošije od eMMC-a.
photo: magazin Mehatronika
Sa donje strane ploče, sem SD ležišta i GL850G USB 2.0 kontrolera nema apsolutno ničega, što bi značilo da je ta strana slobodna za montažu sa malim odstojnicima koje bi je pričvrstili zavrtnjima kroz četiri rupe u svakom od uglova.
photo: magazin Mehatronika
Sa strane gde su komunikacioni portovi nalazi se Rj45 port za Gigabitni Ethernet čiji rad kontroliše Realtek RTL8211. Uobičajeno rešenje na ovakvim pločama. Na iperf3 testu, dobili smo rezultate 930 Mbps za download, 919 Mbps za upload. U bidirekcionom radu ove vrednosti su bile 930/475 Mbps, obratite na to pažnju.
USB-A portovi su podeljeni na dve grupe. Beli USB-A 2.0 sa brzinama čitanja i pisanja 31 MB/s i 3,1 MB/s koje bi trebalo koristiti za spore periferije tipa tastature ili miša. Druga dva su plava i u pitanju su USB-A 3.0 portovi koji postižu 420 MB/s pri čitanju i 402 MB/s pri upisu. Donji plavi port je u isto vreme i onaj preko koga se flešuje eMMC. Veoma je bitno, ako imate samo USB-C port na računaru kojim flešujete eMMC da ne koristite USB-C/USB-A kabl. Mi nismo uspeli ni sa jednim takvim kablom da uspešno izvedemo upis OS-a na eMMC. Obavezno koristite USB-A/USB-A kabl, a sa USB-C portom na računaru ga spojite pomoću konvertora A-U-C.
photo: magazin Mehatronika
Pogledamo li SBC sa „zadnje“ strane uz ivicu vidimo samo četiri pina koji pripadaju UART hederu. Izuzetno koristan za priključivanje debug sonde. Jedino na šta treba obratiti pažnju je da je brzina komunikacije 15000000 baud-a, što je Rockchip definisao kao standard za sve SoC-eve serija RK35xx.
photo: magazin Mehatronika
Naš Geniatech XPI-3568 Industrial je došao sa ugrađenim Wi-Fi/BT modulom. Prvi put se srećemo sa Marvell Avastar 88W8897M-NMj2 802.11ac Wi-Fi 2×2 MIMO Combo čipom koji se inače nalazi i u Microsoft Xbox One konzoli. On objedinjuje 2,4/5 Gb Wi-Fi, NFC (near field communications), Bluetooth 4.0, TxBF i Wi-Fi Certified Miracast tehnologiju. Nigde u uputstvu nema detaljnih podataka o ovom modulu sem načelne Wi-Fi i Bluetooth specifikacije. O NFC-u nema ni pomena. Nažalost na našim testovima, bez obzira što se dobijaju eksterne antene, 2,4 Gb mreža nije uspevala uopšte da prenese podatke, dok je 5 Gb uspevala da to uradi brzinom od 15.7 Mbps u download-u i svega 0,97 Mbps u upload-u. Koristili smo standardni Debian 11 OS imidž sa Geniatech sajta i nismo ulazili u razlog ovome, smatrajući da je i sama ploča još u razvoju i da treba dati prilike timu da koriguju softver ili zamene Wi-Fi modul u budućim revizijama.
Modul se inače montira na četvoropinski heder sa USB signalima, ali umesto da to bude izvedeno tako da možemo da ga uklonimo po želji, njegovi pinovi su zalemljeni za modul, što ne omogućava laku zamenu. Sa druge strane ovako postavljen otežava montažu aktivnog hlađenja, a na sve to, modul se pri radu izuzetno zagreva i usled toga sam ugasi. Dakle, vidimo dosta prostora za reviziju ovog rešenja.
photo: magazin Mehatronika
Softver
Iako po pravilu za temu softvera otvaramo podnaslov, u ovom slučaju poglavlje će nažalost biti izuzetno kratko. Postoji samo jedan funkcionalan i upotrebljiv imidž i to Debian 11. Dakle ne baš najnoviji, ali sa XFCE desktopom na njemu koji se pokazao kao najbolji izbor posle Raspbian OS-a. Radi korektno i postiže 4020 poena na Octane 2.0 testu, što ipak nije u vrhu rezultata na RK356x platformama.
Postoji i Yocto Kirkstone Image koji smatramo demonstraciono vrednim i najzad tu je RK356X Linux SDK za stari Debian 10 za koji postoji i uputstvo za izgradnju imidža. Dakle, rudimentarna softverska podrška je tu. U dva uputstva: RK3568 Debian User Manual i RK3568 Debian Software Development Guide ima dovoljno informacija za pokretanje ploče, flešovanje eMMC-a, rad sa osnovnim GPIO linijama i osnovna uputstva za izgradnju Debian OS imidža. Sve to je dobar početak, ali ipak dovoljan samo za one koji su u materiji, nikako za početnike koji nisu imali drugih iskustava sa istim ili sličnim ekosistemom.
Zaključak
Geniatech XPI-3568 Industrial je korektan SBC u formatu Raspberry Pi 3 baziran na RK3568J procesoru. Njegova glavna odlika u odnosu na druge RK356x modele je ECC kontroler memorije. Budući da je u pitanju RK3568, on ima bogatu hardversku podršku za IO portove, što kod ovog modela, zbog ograničenosti prostora i odluke da se oponaša Raspberry Pi 3 nije bilo moguće izvesti. Izgubljen je recimo SSD, drugi Ethernet port, heder za kuler, pa možda čak i odvojen audio izlaz. No, na ovaj način se dobio kompaktan proizvod sa, možemo reći, elementarno bitnom ponudom periferija.
Geekbench 5 test koji se može uzeti kao pokazatelj gde se platforma nalazi sa OS-om koji je na njoj, daje bolje rezultate za Geniatech XPI-3566 Zero model koji je na RK3566 SoC-u, što je indikativno i poziva na dodatno poliranje ovog, jačeg, modela.
Mora se poraditi na dokumentaciji u smislu definisanja kompatibilnih MIPI kamera i displeja, kako bi portovi bili upotrebljivi. Neophodno je rešiti problem sa Wi-Fi/BT modulom koji po specifikacijama treba da obezbedi i NFC što je izuzetno interesantno. Najzad, treba razmisliti kako se odnositi prema 2 GHz taktu, kome je ipak potrebno aktivno hlađenje, za razliku od standarnih 1,8 GHz. Nedostatak POWER dugmeta i IR prijemnika smatramo posledicom rane verzije ploče koju smo dobili od proizvođača i verujemo da će sve biti tu u prodajnim primercima.
Najzad, neophodno je imati i veći broj funkcionalnih OS-ova (najavljen je Raspbian OS) i poraditi da verzije budu ažurnije. Ovde ne samo da je Debian 11, već je i kernel 5.10.160 pomalo zastareo. Slažemo se da koraci u industrijskoj primeni moraju ići polako i da je pre svega funkcionalnost i pouzdanost bitna, ali koraci se moraju praviti i dozvoliti drugima da, posebno kod otvorene zajednice, doprinesu razvoju.
Smatramo da je ovo interesantna ploča, jedna od ređih u ovom formatu sa RK3568, koji zbog svojih mnogih linija nekako traži veće formate, ali ako se pravilno rasporede PCIe linije tako da komunikacije budu nezavisne, da USB protok ne zagušuje Ethernet recimo dolazimo do opravdanja da se RK3568 koristi i na pločama manjeg formata. Upravo je tu logiku imao Rikomagic sa početka recenzije gradeći media plejer sposoban da se izbori sa velikom količinom podataka u realnom vremenu. Uz ECC memoriju, ovaj SBC bi mogao mnogo. Samo da Geniatech svojim znanjem i iskustvom čvrsto stane iza njega, kao što je to uradio kod odličnog Geniatech XPI-3566-Zero modela i cena od $80 bi mogla biti odlično odmerena.
Sa pozadinom u električnom inženjeringu i dugom istorijom rada u stručnim časopisima, on se fokusira na ključnom sadržaju magazina Mehatronika i stoji iza brojnih inicijativa.
- Prvih 100 igus bicikli kreće na put : RCYL bicikl - 13/09/2024
- ACQ580 frekventni pretvarač za industriju voda - 13/09/2024
- Schunk: Nova lokacija u Meksiku podržava snažan industrijski rast - 13/09/2024