泽南、蛋酱报道

只需25美元,算力提升3倍:树莓派4计算模组上线

一年多之后,工业界开发者们终于等来了树莓派 4 的计算模组,即简装版树莓派 4 Model B。

对于每一代嵌入式电脑树莓派(Raspberry Pi)来说,官方都会在基础版推出一段时间后发布同架构的计算模组。树莓派 1 的计算模组在 2014 年推出,树莓派 3 和 3+ 的更新分别在 2017 年和 2019 年。只有最短命的树莓派 2 没有获得过这样的版本。

自 2019 年 6 月,号称达到了「PC 级」性能的树莓派 4 发布已经过去十六个月了,今天树莓派开发团队宣布推出 Compute Module 4,售价 25 美元起。

「每年卖出的超过 700 万台树莓派设备中,有超过半数都会被用于商业用途,从电子标签、简易客户端再到过程自动化系统,」树莓派基金会创始人 Eben Upton 在新产品发布的博客中说道。「人们常常优先使用树莓派做单片机应用,但对于需求更加紧凑、或特定环境、板载 eMMCC 存储的用户来说,计算模组可以提供一个介于树莓派原形到批量生产之间的形态。」

性能大幅提升

树莓派 4 的计算模组(Raspberry Pi Compute Module 4,CM4)构建在和树莓派 4 相同的 64 位四核博通 BCM2711 处理器之上,性能相对前一代产品有了不小的提升:它有更快的 CPU 核心,更好的多媒体性能,更多的借口,以及第一次可以选择多种 RAM 容量和无线网络连接方式。同时和树莓派 4 一样,新的计算模组已经可以通过双 HDMI 接口支持两个 4K 电脑屏幕实现 60 帧刷新率的显示。

官方列出了树莓派 4 计算模组的基本配置信息:

  • 1.5GHz 四核 Arm Cortex-A72 CPU

  • VideoCore VI 显卡,支持 OpenGL ES 3.x

  • 4k 60 帧硬件解码,支持 H.265 (HEVC)

  • 1080p 60 帧硬件解码,以及 1080p 30 帧硬件解码,支持 H.264 (AVC)

  • 双 HDMI 接口,分辨率达到 4K 分辨率

  • 单通道 PCI Express 2.0 接口

  • 双 MIPI DSI 显示和双 MIPI CSI-2 摄像头接口

  • 1GB、2GB、4GB 和 8GB LPDDR4-3200 SDRAM 内存

  • 可选 8GB、16GB、32GB eMMC 闪存

  • 可选 2.4GHz 和 5GHz IEEE 802.11b/g/n/ac 无线 LAN 和蓝牙 5.0

  • 带有千兆以太网 PHY 和 IEEE 1588 支持

  • 28 个 GPIO 针脚,以及 6 个 UART 接口、6 个 12C 接口和 5 个串行外设接口总线 SPI

前一代产品树莓派计算模组 3 (CM3)具有与 Pi 3 Model B 相同的 1.2GHz 四核博通 BCM2837 处理器,VideoCore IV GPU 和 1GB 内存。相比之下,新一代产品的性能提升约为 3 倍。

更多细节可参看:

https://www.raspberrypi.org/products/compute-module-4

树莓派 4 计算模块 Lite 版,不带 eMMC 闪存的型号。

全新外形,更加紧凑

必须注意的是,树莓派 4 计算模组引入了全新的外形,这与之前的模组产生了兼容性的中断。之前的模块采用 JEDEC DDR2 SODIMM 机械标准,在边缘连接器上带有 I/O 信号,现在新树莓派的 I/O 信号位于两个高密度正交的连接器上(一个用于电源和低速接口,一个用于高密度接口)。 

这种设计显著降低了模组的总尺寸(新的尺寸为 55mm×40mm),可以让你最终制成的产品体积更小。与之前的计算模组相比,树莓派 4 计算模组因为外形的变化,意味着你需要一个新的 Compute Module IO 板才能利用所有接口进行开发,后者售价 35 美元。

开发板反面的高密度连接器。

32 种变体

因为这次的计算模组有多种 RAM、闪存和无线连接选项,所以共计有 32 种不同版本。价格也从 25 美元(1GB RAM,无 WIFI 功能)一直到最高 90 美元(8GB RAM、32GB 闪存加 WIFI 功能)不等。

新系列最基础的四个 1GB RAM 型号和树莓派 3+ 的计算模组价格相同(分别是 25、30、35 和 40 美元)。

树莓派的「底座」:CM4 IO 板

与此同时,树莓派官方还推出了新的 IO 板,为用户提供了一个现成的开发平台和设计起点。

它的配置包括:

  • 两个常规尺寸 HDMI 接口;

  • 千兆以太网插口;

  • 两个 USB 2.0 接口;

  • MicroSD 卡座(仅限 Lite、no-eMMC Compute Module 4 型号);

  • PCI Express Gen 2 x1 插口;

  • 带有 40-pin GPIO 连接的 HAT footprint 和 PoE 接口;

  • 桶型插孔的 12V 输入(不使用 PCIe 的情况下最高支持 26V)

  • 摄像机和显示 FPC 连接;

  • 带电池实计时器。

IO 板的 CAD 采用 KiCad 格式,用户可以使用这个功能丰富的开源 PCB layout 包来设计自己的计算模块。官方也给出了操作手册。

手册地址:https://datasheets.raspberrypi.org/cm4io/cm4io-datasheet.pdf

安装在 IO 板上的 CM4。

这款 IO 板售价 35 美元,总体算下来,一个完整的包含计算模块的软件包售价为 60 美元起。

CM4 天线套件

一般来说,大部分无线 CM 变体用户都能凭借主板的 PCB 天线满足使用需求,但在某些情况下不能,比如产品是金属外壳,或者模块下无法实现必要的地平面切割,此时就需要一个外接天线。

CM4 的天线套件包括一根天线、一个螺丝固定件和连接到模块接口的 U.FL 连接器。

天线套件和 CM4。

总而言之,CM4 与树莓派 4 Model B 的所有功能一样,但采用了一种更加灵活、使用略为复杂的形式。从 1 GB 到 8 GB ,从 25 美元到 90 美元,用户可选择的规格多达 32 种,以至于听起来像是在吃火锅——有了锅底之后,你可以自由选择配菜。

参考内容:

https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi-compute-module-4/

产业树莓派计算模组
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