Gå til indholdet

Hardwarereference

Denne side indeholder de elektriske, mekaniske og miljømæssige specifikationer for HALPI2. Vejledning i fremgangsmåder (installation, vedligeholdelse, udskiftning) finder du i Hardwarevejledningen. Detaljer om grænsefladernes protokoller står i Grænseflader og forbindelser.

Oversigt over specifikationer

Parameter Værdi
Compute Module Raspberry Pi CM5 (CM4-kompatibel)
Bærekortets controller RP2040 (Arm Cortex-M0+, to kerner, 133 MHz)
Indgangsspænding 9–36 V DC (absolut maks. 38,6 V, transientbeskyttelse op til 100 V)
Strømforbrug 250 mA i tomgang til 590 mA under belastning (12 V indgang, HaLOS uden skærm)
Indstillinger for strømbegrænsning 0,9 A eller 2,5 A (kan vælges)
Superkondensatorbackup 4× 25 F / 2,7 V i serie (6,25 F effektivt ved maks. 10,8 V)
Driftstemperatur −20 °C … +60 °C
Kabinettets mål 200 × 130 × 60 mm (uden stik)
Kabinettets vægt TODO
Kabinettets materiale Pulverlakeret trykstøbt aluminium
Kapslingsklasse IP65
Licens CERN-OHL-S v2 (hardware)

Elektriske specifikationer

Strømforsyning

Strømforsyningen accepterer et bredt DC-indgangsområde og leverer regulerede 5 V- og 3,3 V-skinner til CM5 og perifere enheder. Indgangsbeskyttelsen omfatter beskyttelse mod omvendt polaritet (LM74800), overspændingsfrakobling ved 38,6 V, TVS-begrænsning og EMI-filtrering af både common mode og differentielle signaler.

Parameter Værdi
Anbefalet indgangsspænding 9–36 V DC
Absolut maksimal indgangsspænding 38,6 V (kontinuerligt), 100 V (transient, begrænset af TVS)
Maksimal indgangsstrøm 0,9 A eller 2,5 A (valgbar strømbegrænser)
Indgangssikring 7 A (kun fejlbeskyttelse)
10 V-mellemskinne 10,25 V nominelt (SiC463ED-buckomformer)
5 V-skinne 5,1 V / 4 A (TPS566238, forsyner CM5 og USB-portene)
3,3 V-skinne 3,33 V / 3 A (TPS566238, kan tændes og slukkes af controlleren fra v0.6.0)
UVLO-tærskel for 3,3 V 4,5 V på superkondensatoren
Tidlig 3,3 V-LDO SE8633K2 (til opstart af controlleren og superkondensatorbalanceringen)

Superkondensatorbackup

Superkondensatorbanken leverer reservestrøm til en kontrolleret nedlukning ved strømsvigt.

Parameter Værdi
Opbygning 4× 25 F / 2,7 V-celler i serie
Effektiv kapacitet 6,25 F ved maksimalt 10,8 V
Balancering Aktiv balancering
Ladespændingsområde 0–10,8 V (overvåges af controllerens ADC)
Tændetærskel 8,0 V (kan konfigureres i firmwaren)
Slukketærskel 5,5 V (kan konfigureres i firmwaren)

Strømforbrug

Målt ved 12 V indgangsspænding med et Raspberry Pi CM5, der kører HaLOS-imaget uden skærm (headless).

Tilstand Strømforbrug
Systemet i tomgang ~250 mA
Typisk belastning ~400 mA
Spidsbelastning ~590 mA

Bemærk

Disse målinger omfatter ikke forbruget i eksterne USB-enheder. Hver USB 3.0-port kan levere op til 0,93 A, så systemets samlede forbrug afhænger i høj grad af de tilsluttede perifere enheder.

Stikkenes benforbindelser

Strømindgangsstik

Phoenix MC-type, 3,81 mm benafstand, 2 ben. E7T-stikket på frontpanelet er forbundet til denne stikliste.

Ben Funktion
1 GND
2 VIN (9–36 V DC)

CAN FD-stik

Phoenix MC-type, 3,81 mm benafstand, 4 ben. Galvanisk adskilt.

Ben Funktion
1 GND_CAN (adskilt jord)
2 —
3 CAN_H
4 CAN_L

Termineringsjumperen (mærket »120R«) aktiverer en termineringsmodstand på 120 Ω mellem CAN_H og CAN_L.

RS-485-stik

Phoenix MC-type, 3,81 mm benafstand, 5 ben. Galvanisk adskilt.

Ben Funktion
1 GND_RS485 (adskilt jord)
2 RX_A_C
3 RX_B_C
4 TX_A_C
5 TX_B_C

Knapstikliste

2×3-benet stikliste, 2,54 mm benafstand. Hvert knappepar består af GND + signal.

Benpar Funktion
Power Tænd/sluk-knap til CM5 (dobbeltklik = nedlukning, langt tryk = tvungen slukning)
Reset Hardwarereset af RP2040 (RUN-ben)
User Kan konfigureres af brugeren (afventer implementering i firmwaren)

HDMI-stik (HDMI0, HDMI1)

20-benede vandrette FPC-stik, 0,5 mm benafstand (FPC0.5-SMT-20P). Hver kanal har ESD-beskyttelse (RCLAMP0524P) og strømbegrænset 5 V-forsyning (AP2553W6-7).

MIPI CSI/DSI-stik (MIPI0, MIPI1)

22-benede vandrette FPC-stik, 0,5 mm benafstand. Hver kanal har ESD-beskyttelse (RCLAMP0524P). Kompatible med kamera- og skærmmoduler fra Raspberry Pi.

M.2 NVMe-slot (PCIe M.2 M-key)

M.2 Socket M til NVMe SSD'er, understøtter formfaktorerne 2230 til 2280. Tilsluttet via PCIe Gen 2 x1. Indeholder en dedikeret SUSCLK-oscillator, der sikrer kompatibilitet med suspend/resume på NVMe (tilføjet i v0.6.1).

Blæserstik (CM5 Fan)

4-benede PWM-blæserstik (HC-1.0-4PLT) findes både på over- og undersiden af bærekortet. De er forbundet parallelt — brug kun ét ad gangen.

Ben Funktion
1 +5 V
2 FAN_PWM
3 FAN_TACHO
4 GND

USB 3.0-porte

Stik Forbindelse Strømgrænse
USB3-0 Direkte til CM5'ens USB 3.0 0,93 A (AP22652W6-7)
USB3-1-0 USB3-hubbens port 1 (UPD720210) 0,93 A
USB3-1-1 USB3-hubbens port 2 0,93 A
USB3-1-2 USB3-hubbens port 3 0,93 A

Alle porte har ESD-beskyttelse (RCLAMP0524P) og filtrering med ferritperler.

Controllerens USB-port (MCU USB)

Micro-USB-hunstik, kun USB 2.0 i peripheral-tilstand. Bruges til firmwareopdateringer af RP2040 (UF2-flashning). ESD-beskyttet (RCLAMP0524P).

USB-boot-port (USB Boot)

USB Type-C-hunstik, USB 2.0 i peripheral-tilstand. Forbundet til CM5'ens USB 2.0 OTG-port, så systemet kan starte fra en USB-lagerenhed. ESD-beskyttet (RCLAMP0524P).

40-benet GPIO-stikliste (Raspberry Pi GPIO-stikliste)

GPIO-stiklisten følger Raspberry Pi's standardlayout med 40 ben. Følgende ben bruges af HALPI2's indbyggede perifere enheder:

GPIO Ben Funktion Grænseflade Delt?
2 3 I2C1 SDA System-I2C Ja (adressen 0x6d er reserveret)
3 5 I2C1 SCL System-I2C Ja (adressen 0x6d er reserveret)
6 31 SPI0 CS CAN FD-controller Særskilt CS — kan sameksistere med standard-CS-benene
9 21 SPI0 MISO CAN FD-controller Delt SPI0-bus
10 19 SPI0 MOSI CAN FD-controller Delt SPI0-bus
11 23 SPI0 SCLK CAN FD-controller Delt SPI0-bus
12 32 UART4 TX RS-485 Fri, hvis RS-485 er deaktiveret
13 33 UART4 RX RS-485 Fri, hvis RS-485 er deaktiveret
24 18 RS-485 EN RS-485 (manuel tilstand) Fri i automatisk tilstand
26 37 CAN INT CAN FD-controller Nej

Alle øvrige GPIO-ben er til rådighed for HAT'er og brugerens egne applikationer. Se Hardwarevejledningen for detaljer om HAT-kompatibilitet og vejledning i at deaktivere de indbyggede grænseflader.

I2C-enheder

På system-I2C-bussen (I2C1, GPIO 2/3) sidder følgende enheder:

Adresse Enhed Funktion
0x4b TMP112A Temperatursensor på kortet
0x6d RP2040 Bærekortets controller (secondary-tilstand)

Controllerens I2C-bus (I2C0, intern på bærekortet) bruges til HDMI DDC og til kommunikation med MIPI-skærme og har pull-up-modstande på 2,2 kΩ.

Opbygning af den galvaniske adskillelse

CAN FD- og RS-485-grænsefladerne er galvanisk adskilt fra resten af systemet. Hver grænseflade har sin egen adskilte forsyning (B0505S-1WR3 DC-DC-omformer) og sin egen signaladskillelse.

Grænseflade Signaladskillelse Forsyningsadskillelse Adskilt jord
CAN FD ISO7721DR B0505S-1WR3 GND_CAN
RS-485 TI41M31 B0505S-1WR3 GND_RS485

Det betyder, at busfejl, jordsløjfer og støj på CAN- eller RS-485-netværkene hverken kan beskadige eller forstyrre hovedsystemet.

Mekaniske specifikationer

Kabinet

Parameter Værdi
Materiale Pulverlakeret trykstøbt aluminium
Mål 200 × 130 × 60 mm (uden stik)
Vægt TODO
Kapslingsklasse IP65
Indvendig frihøjde over bærekortet 45 mm (plads til op til 2 stablede HAT'er)
Skruer til låget 4× M4×10 undersænket, PH2-hoved
Pakning Lågpakning, der tætner mod vejrliget
Trykudligning Trykudligningsprop (må ikke fjernes)

Positioner på panelet

Frontpanelet har forborede positioner til:

  • 1× E7T-strømstik
  • 1× NMEA 2000 Micro-C-stik
  • 1× RJ45-ethernet
  • 2× HDMI Type-A
  • 2× USB 3.0 Type-A
  • 1× RP-SMA-antennestik (til Wi-Fi/Bluetooth)
  • 2× SMA-antennepositioner (leveres med blindpropper)
  • 1× trykudligningsprop
  • 3× positioner til PG7-kabelforskruninger (leveres med blindpropper)

Montering

  • Montering af bærekortet: 4× M4×6-skruer i kabinettets bund
  • Montering af HAT'er: 4× M2,5-gevindindsatser (fra v0.5.0; v0.4.0 kræver, at møtrikkerne monteres manuelt)
  • Montering af CM5: 4× M2,5-loddemøtrikker

Termisk styring

CM5 er monteret på undersiden af bærekortet. Varmen ledes fra CM5'ens SoC og RP1-chipsæt gennem termiske puder til kabinettets bund i aluminium, som fungerer som køleplade.

Komponent Tykkelse på termisk pude
SoC (BCM2712) 1 mm
RP1 2 mm
Strømforsyningens komponenter 2 mm

Standardkabinettet giver passiv køling uden blæser. Et 4-benet PWM-blæserstik er til rådighed til specialkabinetter eller anvendelser med høj omgivelsestemperatur.

Relaterede oplysninger