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Raspberry Pi CM4 : tout ce qu’il faut savoir sur le Compute Module 4

Raspberyy Pi

Le Raspberry Pi CM4 a été utilisé dans le secteur industriel en raison de son format. Sa capacité à remplacer et à mettre à jour facilement le matériel sur la carte mère est également des plus importantes. Les nouveaux Raspberry Pi Compute Module 4 et Compute Module 4 IO Board viennent d’être publiés le 19 octobre par la Fondation Raspberry Pi.

Vous avez probablement entendu parler de la carte Raspberry Pi 4 et de la façon dont elle peut servir à de nombreuses fins avantageuses. Elle peut en effet aider à remplacer votre ordinateur de bureau ou construire de nombreux projets différents allant des robots aux consoles de jeux rétro.

Mais avez-vous entendu parler de la série de modules de calcul Raspberry Pi ?

Qu’est-ce que le module de calcul Raspberry Pi CM4 ?

À première vue, vous pourriez penser que le Raspberry Pi Compute Module est similaire au Pi Zero, étant donné leurs facteurs de forme similaires. Cependant, ce n’est pas tout à fait le cas en réalité.

Vu la popularité du Raspberry Pi pour les systèmes et produits embarqués, la fondation Raspberry Pi a lancé le module de calcul. Celui-ci permet aux utilisateurs d’utiliser le cœur du Raspberry Pi dans un facteur de forme plus flexible et à moindre coût.

Le Compute Module est conçu pour être utilisé dans des dispositifs personnalisés où les capacités du Pi sont souhaitées, mais ne répondent pas à des exigences uniques. C’est le cas du facteur de forme ou d’entrées/sorties. Il s’agit donc un Raspberry Pi qui a été rétréci pour tenir sur un facteur de forme plus petit avec deux connecteurs mezzanine 100 broches haute vitesse et haute densité.

Vous pouvez alors associer les capacités de calcul à une carte porteuse de votre choix. Cela permet ainsi d’offrir le matériel et le package final exacts dont vous avez besoin pour votre application personnalisée.

Dans cette optique, le module de calcul est principalement conçu pour ceux qui vont créer leur propre circuit imprimé. De nombreuses cartes IO du module de calcul ont également été développées, comme celle présentée ci-dessous, pour aider les utilisateurs et les concepteurs à démarrer.

Que peut faire le module de calcul Raspberry Pi ?

Maintenant que vous savez à quel point le Compute Module est puissant, que peut-il faire ?

Ce que le Raspberry Pi CM4 est capable de faire est en grande partie liée à la carte mère avec laquelle vous l’associez. Avec la bonne carte mère, vous aurez des possibilités pratiquement illimitées grâce à la flexibilité du module. Voici quelques exemples de ses capacités :

Carte mère Dual Gigabit Ethernet pour RPi CM4

La carte mère Dual Gigabit Ethernet pour le Raspberry Pi Compute Module 4 vous permet de convertir votre Raspberry Pi Compute Module 4 en routeur logiciel. Ce dispositif possède deux ports Gigabit Ethernet et deux ports USB 3.0

Tout en conservant une taille extrêmement compacte, elle dispose également d’un :

  • riche ensemble de périphériques d’E/S
  • port USB 3.0 standard à 9 broches pour une extension USB supplémentaire
  • emplacement pour carte microSD
  • connecteur FPC

Le reTerminal est le dernier-né de la gamme de produits IoT de qualité industrielle de Seeed. Avec son écran LCD de 5 pouces, le reTerminal est conçu pour être l’interface personne-machine la plus complète, alimentée par le Raspberry Pi Compute Module 4. 

Il est également accompagné d’un grand nombre de capacités d’E/S, permettant des applications modernes dans n’importe quel contexte. Cela concerne également les villes intelligentes, la manufacture ou l’agriculture.

Conception de circuits imprimés personnalisés pour le Compute Module 4

Naturellement, vous pouvez également choisir de concevoir votre propre circuit imprimé pour votre Compute Module 4. Souhaitez-vous commencer à concevoir vos propres cartes et PCB avec le module Compute ? Vous pouvez faire appel au Fusion PCB & PCB Assembly. 

Seeed Fusion offre un service de prototypage unique pour la fabrication de circuits imprimés, l’assemblage de circuits imprimés et d’autres services personnalisés électroniques et mécaniques. C’est le cas du fraisage CNC, l’impression 3D et les services de mise en page de circuits imprimés.

Comment accéder aux différents ports périphériques du Raspberry Pi CM4 ?

Le plus grand choc chez le CM4 est le nouveau connecteur. Depuis que le premier Raspberry Pi a reçu son module de calcul, des connecteurs SO-DIMM à 200 broches ont été disponibles. Cela est assez semblable aux cartes mémoire DDR2 pour un ordinateur portable.

Le CM4 change d’avis et opte pour deux connecteurs mezzanine 100 broches à haute vitesse et haute densité. Rompre avec la tradition est douloureux, et cela peut se traduire par un placard rempli de prises SO-DIMM, mais les concepteurs l’ont fait pour une bonne cause. 

Vous ne pouvez pas accéder aux ports GPIO, HDMI, et PCI-E directement à partir de la CM4. Vous avez besoin d’une carte d’extension pour accéder à ces périphériques. Le CM4 a des connecteurs à 100 broches sur la face arrière de la carte. Cette connexion est également appelée la connexion Mezzanine.

Le système sur une puce (SOC) que la famille Pi 4 utilise, le Broadcom BCM2711, a ajouté encore plus de capacités périphériques au groupe (PDF). Ainsi, le Pi 4 Modèle B a obtenu un deuxième connecteur HDMI, l’USB 3.0 et le Gigabit Ethernet. Pourtant, il méritait bien plus que cela . Par exemple, il n’a pas fallu longtemps pour que des hackers entreprenants découvrent que l’USB 3.0 se trouvait sur un bus PCIe. Ils ont donc échangé l’USB 3.0 contre le PCIe. C’était possible, mais compliqué, avec quelques retouches complexes sur la carte.

En quoi le connecteur CM4 est-il meilleur que le précédent connecteur CM3 ?

La conception du CM4 met en œuvre une bonne rupture entre les périphériques basse vitesse et haute vitesse avec deux connexions mezzanine au lieu d’un SO-DIMM. D’un côté, on trouve les traditionnels GPIOs Raspberry Pi, l’alimentation, la carte SD et le port Ethernet. 

D’autre part, les caméras d’affichage PCIe, USB, HDMI, MIPI CSI et DSI sont contrôlées par deux d’entre elles. Cela indique, d’une part, qu’il y a beaucoup d’entrées-sorties avec lesquelles jouer. D’autre part, si vous n’avez pas de matériel à haut débit, vous pouvez vous en sortir avec une configuration de base à un seul connecteur.

Les nouveaux connecteurs permettent de réduire la taille du module et de le monter dans votre unité, avec des hauteurs et des poids de carte inférieurs. Ils rendent les domaines à haute et basse vitesse plus distincts, ce qui les rend plus faciles à programmer. Ils coûtent la paire beaucoup moins chère que l’ancien socket de SO-DIMM. Et suite à l’affaire PCIe, cette transition est des plus acclamées.

Comment accéder aux broches GPIO du Compute Module 4 ?

Vous ne pouvez pas accéder aux broches GPIO directement sur le Raspberry Pi Compute Module 4. Vous aurez besoin d’une carte d’extension CM4 pour accéder à ce périphérique sur le Compute Module 4. Pour connecter cette carte d’extension, le CM4 a mis au point une fonctionnalité totalement nouvelle qui ne se trouve dans aucun autre module de calcul précédent. Le nom de cette fonctionnalité est le connecteur 100 broches que vous pouvez trouver sur le côté arrière de votre carte CM4 IO.

Vous pouvez lier la carte d’extension à la carte CM4 IO à l’aide de ce connecteur à 100 broches. Cela permet d’accéder aux broches GPIO sur le Compute Module 4 et cette connexion est également appelée connexion Mezzanine.

Comment accéder aux ports USB 3.0 et HDMI du Raspberry Pi  CM4 ?

Tout comme pour les broches GPIO, il n’y a pas de moyen direct d’accéder aux ports USB 3.0 et HDMI sur le Raspberry Pi CM4. Donc, si vous souhaitez accéder aux ports USB 3.0 et HDMI sur CM4, vous pouvez utiliser l’alternative d’établir une connexion Mezzanine. 

De cette façon, vous pouvez accéder aux ports USB 3.0 et HDMI sur la CM4 indirectement, car il n’y a pas de connexion directe possible à travers la CM4.

Comment connecter un périphérique PCIE au Compute Module 4 ?

L’interface x1 PCI Express (PCIe) Gen 2 est une amélioration intéressante, puisqu’elle ouvre la plateforme à une extension majeure. L’inclusion d’un commutateur PCI Express permettrait à la carte mère d’introduire une gamme d’interfaces à haut débit. La contrainte de Gen 2 ou x1 n’est pas si importante, car la sortie de l’hôte est le facteur déterminant.

Le Compute Module 4 peut supporter PCIE2.0. On peut y accéder facilement en connectant simplement le CM4 à la carte d’expansion. La carte d’extension CM4 a une interface PCIE2.0 X1. L’interface PCIE-Gen-2.0 1x supporte une vitesse de débit de 4 Gb/s. En dehors de la carte d’extension officielle CM4, il existe d’autres cartes d’extension PCIE sur le marché.

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