Mòdul de càlcul Raspberry Pi CM 1 4S

Informació del producte

Especificacions

• Característica: Processador
• Memòria d'accés aleatori: 1 GB
• Memòria MultiMediaCard incrustada (eMMC): 0/8/16/32 GB
• Ethernet: Sí
• Bus sèrie universal (USB): Sí
• HDMI: Sí
• Factor de forma: SODIMM

Instruccions d'ús del producte

Transició del mòdul de càlcul 1/3 al mòdul de càlcul 4S
Si esteu fent la transició del mòdul de càlcul de Raspberry Pi (CM) 1 o 3 a un Raspberry Pi CM 4S, seguiu aquests passos:

1. Assegureu-vos que teniu una imatge del sistema operatiu (SO) de Raspberry Pi compatible per a la nova plataforma.
2. Si utilitzeu un nucli personalitzat, review i ajustar-lo per a la compatibilitat amb el nou maquinari.
3. Tingueu en compte els canvis de maquinari descrits al manual per veure les diferències entre els models.

Detalls de la font d'alimentació
Assegureu-vos d'utilitzar una font d'alimentació adequada que compleixi els requisits d'alimentació del Raspberry Pi CM 4S per evitar problemes.

Ús d'E/S de propòsit general (GPIO) durant l'arrencada
Entendre el comportament de GPIO durant l'arrencada per garantir la inicialització i el funcionament correctes dels perifèrics o accessoris connectats.

Preguntes freqüents (FAQ)

P: Puc utilitzar un CM 1 o CM 3 en una ranura de memòria com a dispositiu SODIMM?
R: No, aquests dispositius no es poden utilitzar en una ranura de memòria com a dispositiu SODIMM. El factor de forma està dissenyat específicament per a la compatibilitat amb els models Raspberry Pi CM.

Introducció

Aquest document blanc és per a aquells que volen passar d'utilitzar un mòdul de càlcul Raspberry Pi (CM) 1 o 3 a un Raspberry Pi CM 4S. Hi ha diverses raons per les quals això podria ser desitjable:

• Major potència de càlcul
• Més memòria
• Sortida de més alta resolució fins a 4Kp60
• Millor disponibilitat
• Vida útil més llarga del producte (última compra no abans del gener de 2028)

Des de la perspectiva del programari, el pas de Raspberry Pi CM 1/3 a Raspberry Pi CM 4S és relativament indolor, ja que una imatge del sistema operatiu (SO) de Raspberry Pi hauria de funcionar a totes les plataformes. Tanmateix, si esteu utilitzant un nucli personalitzat, caldrà tenir en compte algunes coses en el moviment. Els canvis de maquinari són considerables i les diferències es descriuen en una secció posterior.

Terminologia
Pila de gràfics heretada: una pila de gràfics totalment implementada al blob de microprogramari VideoCore amb una interfície de programació d'aplicacions shim exposada al nucli. Això és el que s'ha utilitzat a la majoria dels dispositius Raspberry Pi Ltd Pi des del llançament, però s'està substituint gradualment per (F)KMS/DRM.
FKMS: Configuració del mode de nucli fals. Tot i que el microprogramari encara controla el maquinari de baix nivell (per exampcom els ports HDMI, la interfície sèrie de visualització, etc.), les biblioteques estàndard de Linux s'utilitzen al propi nucli.
KMS: el controlador complet de configuració del mode del nucli. Controla tot el procés de visualització, inclòs parlar directament amb el maquinari sense interacció amb el microprogramari.
DRM: Direct Rendering Manager, un subsistema del nucli Linux utilitzat per comunicar-se amb unitats de processament gràfic. S'utilitza en col·laboració amb FKMS i KMS.

Comparació de mòduls de càlcul

Diferències funcionals
La taula següent dóna una idea de les diferències elèctriques i funcionals bàsiques entre els models.

Característica	CM 1	CM 3/3+	CM 4S
Processador	BCM2835	BCM2837	BCM2711
Memòria d'accés aleatori	512 MB	1 GB	1 GB
Memòria MultiMediaCard incrustada (eMMC).	—	0/8/16/32 GB	0/8/16/32 GB
Ethernet	Cap	Cap	Cap
Bus sèrie universal (USB)	1 × USB 2.0	1 × USB 2.0	1 × USB 2.0
HDMI	1 × 1080 p60	1 × 1080 p60	1 × 4 K
Factor de forma	SODIMM	SODIMM	SODIMM

Diferències físiques
El factor de forma Raspberry Pi CM 1, CM 3/3+ i CM 4S es basa en un connector de mòdul de memòria en línia dual (SODIMM) de contorn petit. Això proporciona una ruta d'actualització físicament compatible entre aquests dispositius.

NOTA
Aquests dispositius no es poden utilitzar en una ranura de memòria com a dispositiu SODIMM.

Detalls de la font d'alimentació
El Raspberry Pi CM 3 requereix una font d'alimentació (PSU) externa d'1.8 V. El Raspberry Pi CM 4S ja no utilitza un carril PSU extern de 1.8 V, de manera que aquests pins del Raspberry Pi CM 4S ja no estan connectats. Això significa que els sòcols futurs no necessitaran instal·lar el regulador, la qual cosa simplifica la seqüenciació d'encesa. Si les plaques existents ja tenen una PSU de +1.8 V, no es produirà cap dany al Raspberry Pi CM 4S.
El Raspberry Pi CM 3 utilitza un sistema BCM2837 en un xip (SoC), mentre que el CM 4S utilitza el nou SoC BCM2711. El BCM2711 té una potència de processament significativament més gran disponible, de manera que és possible, de fet, probable que consumeixi més energia. Si això és un problema, limitar la velocitat màxima del rellotge a config.txt pot ajudar.

Ús d'E/S de propòsit general (GPIO) durant l'arrencada
L'arrencada intern de la Raspberry Pi CM 4S comença des d'una interfície perifèrica sèrie interna (SPI) esborrable electrònicament programable memòria de només lectura (EEPROM) utilitzant els pins BCM2711 GPIO40 a GPIO43; un cop finalitzat l'arrencada, els GPIO BCM2711 es canvien al connector SODIMM i, per tant, es comporten com al Raspberry Pi CM 3. A més, si es requereix una actualització interna de l'EEPROM (això no es recomana), els pins GPIO GPIO40 a GPIO43 del BCM2711 tornen a estar connectats a l'EEPROM SPI i, per tant, aquests pins GPIO del El connector SODIMM ja no està controlat pel BCM2711 durant el procés d'actualització.

Comportament de GPIO a l'encesa inicial
Les línies GPIO poden tenir un punt molt breu durant l'arrencada on no s'estiren ni baixen ni baixen, per tant, fa que el seu comportament sigui impredictible. Aquest comportament no determinista pot variar entre el CM3 i el CM4S, i també amb les variacions del lot de xips al mateix dispositiu. En la majoria dels casos d'ús, això no té cap efecte en l'ús, però, si teniu una porta MOSFET connectada a un GPIO de tres estats, això podria posar en perill que les capacitats perdudes mantinguin volts i s'encenguin qualsevol dispositiu connectat aigües avall. És una bona pràctica assegurar-se que s'incorpora una resistència de purga de la porta a terra al disseny de la placa, tant si s'utilitza CM3 com CM4S, de manera que aquestes càrregues capacitives s'eliminin.
Els valors suggerits per a la resistència estan entre 10K i 100K.

S'està desactivant eMMC
Al Raspberry Pi CM 3, EMMC_Disable_N impedeix elèctricament que els senyals accedeixin a l'eMMC. Al Raspberry Pi CM 4S, aquest senyal es llegeix durant l'arrencada per decidir si s'ha d'utilitzar l'eMMC o l'USB per arrencar. Aquest canvi hauria de ser transparent per a la majoria de les aplicacions.

EEPROM_WP_N
El Raspberry Pi CM 4S arrenca des d'una EEPROM integrada que es programa durant la fabricació. L'EEPROM té una funció de protecció contra escriptura que es pot activar mitjançant programari. També es proporciona un pin extern per donar suport a la protecció contra escriptura. Aquest pin del pinout del SODIMM era un pin de terra, de manera que, per defecte, si la protecció contra escriptura està habilitada mitjançant programari, l'EEPROM està protegida contra escriptura. No es recomana actualitzar l'EEPROM al camp. Un cop finalitzat el desenvolupament d'un sistema, l'EEPROM s'ha de protegir contra escriptura mitjançant programari per evitar canvis en el camp.

Es requereixen canvis de programari

Si utilitzeu un sistema operatiu Raspberry Pi totalment actualitzat, els canvis de programari necessaris quan us moveu entre qualsevol tauler de Raspberry Pi Ltd són mínims; el sistema detecta automàticament quina placa s'està executant i configurarà el sistema operatiu adequadament. Així, per exampi, podeu moure la vostra imatge del sistema operatiu d'un Raspberry Pi CM 3+ a un Raspberry Pi CM 4S i hauria de funcionar sense canvis.

NOTA
Hauríeu d'assegurar-vos que la vostra instal·lació del sistema operatiu Raspberry Pi estigui actualitzada mitjançant el mecanisme d'actualització estàndard. Això garantirà que tot el microprogramari i el programari del nucli siguin adequats per al dispositiu en ús.

Si esteu desenvolupant la vostra pròpia construcció mínima del nucli o teniu alguna personalització a la carpeta d'arrencada, pot ser que hi hagi algunes àrees on haureu d'assegurar-vos que feu servir la configuració, les superposicions i els controladors correctes.
Tot i que l'ús d'un sistema operatiu Raspberry Pi actualitzat hauria de significar que la transició és bastant transparent, per a algunes aplicacions "bare metal" és possible que algunes adreces de memòria hagin canviat i es requereixi una recompilació de l'aplicació. Consulteu la documentació dels perifèrics del BCM2711 per obtenir més detalls sobre les funcions addicionals del BCM2711 i les adreces de registre.

Actualització del firmware en un sistema antic
En algunes circumstàncies, és possible que no sigui possible actualitzar una imatge a la darrera versió del sistema operatiu Raspberry Pi. Tanmateix, la placa CM4S encara necessitarà un firmware actualitzat per funcionar correctament. Hi ha un document blanc disponible de Raspberry Pi Ltd que descriu l'actualització del firmware en detall, però, en resum, el procés és el següent:

Baixeu el firmware files de la següent ubicació: https://github.com/raspberrypi/firmware/archive/refs/heads/stable.zip
Aquesta cremallera file conté diversos elements diferents, però els que ens interessen en aquest stagi es troben a la carpeta d'arrencada.
El firmware files tenen noms de la forma start*.elf i el seu suport associat files fixup*.dat.
El principi bàsic és copiar l'inici i la reparació requerits files d'aquest zip file per substituir el mateix nom files a la imatge del sistema operatiu de destinació. El procés exacte dependrà de com s'hagi configurat el sistema operatiu, però com a exempleample, així és com es faria en una imatge del sistema operatiu Raspberry Pi.

1. Extraieu o obriu la cremallera file perquè pugueu accedir als requerits files.
2. Obriu la carpeta d'arrencada a la imatge del sistema operatiu de destinació (pot ser en una targeta SD o una còpia basada en disc).
3. Determineu quins start.elf i fixup.dat files estan presents a la imatge del sistema operatiu de destinació.
4. Copieu-los files de l'arxiu zip a la imatge de destinació.

Ara la imatge hauria d'estar llesta per utilitzar-la al CM4S.

Gràfics
De manera predeterminada, el Raspberry Pi CM 1–3+ utilitza la pila de gràfics heretat, mentre que el Raspberry Pi CM 4S utilitza la pila de gràfics KMS.
Tot i que és possible utilitzar la pila de gràfics heretat al Raspberry Pi CM 4S, això no admet l'acceleració 3D, per la qual cosa es recomana passar a KMS.

HDMI
Tot i que el BCM2711 té dos ports HDMI, només el HDMI-0 està disponible al Raspberry Pi CM 4S, i això es pot conduir fins a 4Kp60. La resta d'interfícies de visualització (DSI, DPI i compost) no canvien.

Raspberry Pi és una marca comercial de Raspberry Pi Ltd
Raspberry Pi Ltd

Documents/Recursos

Mòdul de càlcul Raspberry Pi CM 1 4S [pdfGuia de l'usuari CM 1, CM 1 Mòdul de càlcul 4S, mòdul de càlcul 4S, mòdul de càlcul, mòdul

Referències

• Manual d'usuari