Gå till innehållet

Hårdvarureferens

Den här sidan innehåller HALPI2:s elektriska, mekaniska och miljörelaterade specifikationer. För arbetsgångar (installation, underhåll, byte), se Hårdvaruguiden. För detaljer om gränssnittens protokoll, se Gränssnitt och anslutningar.

Specifikationer i korthet

Parameter Värde
Beräkningsmodul Raspberry Pi CM5 (kompatibel med CM4)
Bärkortets styrkrets RP2040 (Arm Cortex-M0+, två kärnor, 133 MHz)
Inspänning 9–36 V DC (absolut max 38,6 V, transientskydd upp till 100 V)
Effektförbrukning 250 mA i vila till 590 mA under belastning (12 V ingång, HaLOS utan skärm)
Inställningar för strömbegränsning 0,9 A eller 2,5 A (valbart)
Backup med superkondensatorer 4× 25 F / 2,7 V i serie (effektivt 6,25 F vid högst 10,8 V)
Driftstemperatur −20 °C … +60 °C
Kapslingens mått 200 × 130 × 60 mm (utan kontakter)
Kapslingens vikt TODO
Kapslingens material Pulverlackerad pressgjuten aluminium
Kapslingsklass IP65
Licens CERN-OHL-S v2 (hårdvara)

Elektriska specifikationer

Strömförsörjning

Strömförsörjningen tar emot ett brett likspänningsområde och ger reglerade 5 V- och 3,3 V-skenor till CM5 och kringenheterna. Ingångsskyddet omfattar skydd mot omvänd polaritet (LM74800), överspänningsfrånkoppling vid 38,6 V, TVS-begränsning samt EMI-filtrering för både common mode och differentiella störningar.

Parameter Värde
Rekommenderad inspänning 9–36 V DC
Absolut högsta inspänning 38,6 V (kontinuerligt), 100 V (transient, TVS-begränsad)
Högsta inström 0,9 A eller 2,5 A (valbar strömbegränsare)
Ingångssäkring 7 A (endast felskydd)
10 V-mellanskena nominellt 10,25 V (nedomvandlare SiC463ED)
5 V-skena 5,1 V / 4 A (TPS566238, matar CM5 och USB-portarna)
3,3 V-skena 3,33 V / 3 A (TPS566238, styrkretsstyrd från v0.6.0)
Underspänningströskel 3,3 V 4,5 V på superkondensatorerna
Tidig 3,3 V-LDO SE8633K2 (för start av styrkrets och balanseringskrets)

Backup med superkondensatorer

Superkondensatorbanken ger backupström för en kontrollerad avstängning vid spänningsbortfall.

Parameter Värde
Uppbyggnad 4 celler 25 F / 2,7 V i serie
Effektiv kapacitans 6,25 F vid högst 10,8 V
Balansering Aktiv balansering
Laddspänningsområde 0–10,8 V (övervakas av styrkretsens AD-omvandlare)
Påslagströskel 8,0 V (ställbar i firmwaren)
Avstängningströskel 5,5 V (ställbar i firmwaren)

Strömförbrukning

Uppmätt vid 12 V inspänning med en Raspberry Pi CM5 som kör HaLOS-avbilden utan skärm.

Tillstånd Strömuttag
Systemet i vila ca 250 mA
Typisk belastning ca 400 mA
Toppbelastning ca 590 mA

Obs

Mätvärdena omfattar inte förbrukningen hos externa USB-enheter. Varje USB 3.0-port kan leverera upp till 0,93 A, så systemets totala strömuttag beror i hög grad på anslutna kringenheter.

Kontakternas stiftlägen

Kontakt för strömförsörjning

Typ Phoenix MC, delning 3,81 mm, 2-polig. På frontpanelen ansluts E7T-hålkontakten till den här anslutningen.

Stift Funktion
1 GND
2 VIN (9–36 V DC)

CAN FD-kontakt

Typ Phoenix MC, delning 3,81 mm, 4-polig. Galvaniskt isolerad.

Stift Funktion
1 GND_CAN (isolerad jord)
2 —
3 CAN_H
4 CAN_L

Termineringsbygeln (märkt ”120R”) kopplar in ett termineringsmotstånd på 120 Ω mellan CAN_H och CAN_L.

RS-485-kontakt

Typ Phoenix MC, delning 3,81 mm, 5-polig. Galvaniskt isolerad.

Stift Funktion
1 GND_RS485 (isolerad jord)
2 RX_A_C
3 RX_B_C
4 TX_A_C
5 TX_B_C

Knappanslutning

2×3-polig stiftlist, delning 2,54 mm. Varje knappar utgörs av GND och en signal.

Stiftpar Funktion
Power CM5:ns strömknapp (dubbelklick = avstängning, långt tryck = framtvingad avstängning)
Reset Hårdvarureset av RP2040 (RUN-stiftet)
User Konfigurerbar av användaren (väntar på implementation i firmwaren)

HDMI-kontakter (HDMI0, HDMI1)

20-poliga vågräta FFC-kontakter, delning 0,5 mm (FPC0.5-SMT-20P). Varje kanal har ESD-skydd (RCLAMP0524P) och strömbegränsad 5 V-matning (AP2553W6-7).

MIPI CSI/DSI-kontakter (MIPI0, MIPI1)

22-poliga vågräta FFC-kontakter, delning 0,5 mm. Varje kanal har ESD-skydd (RCLAMP0524P). Kompatibla med Raspberry Pi:s kamera- och skärmmoduler.

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

M.2 Socket M för NVMe SSD-enheter, stöder formaten 2230 till 2280. Ansluten via PCIe Gen 2 x1. Har en egen SUSCLK-oscillator för kompatibilitet med NVMe-enheters viloläge (tillagd i v0.6.1).

Fläktanslutningar (CM5 Fan)

4-poliga PWM-fläktanslutningar (HC-1.0-4PLT) finns på bärkortets över- och undersida. De är parallellkopplade — använd bara en åt gången.

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

USB 3.0-portar

Kontakt Anslutning Strömbegränsning
USB3-0 Direkt till CM5:ns USB 3.0 0,93 A (AP22652W6-7)
USB3-1-0 Port 1 på USB3-hubben (UPD720210) 0,93 A
USB3-1-1 Port 2 på USB3-hubben 0,93 A
USB3-1-2 Port 3 på USB3-hubben 0,93 A

Alla portar har ESD-skydd (RCLAMP0524P) och filtrering med ferritpärlor.

Styrkretsens USB-port (MCU USB)

Micro-USB-uttag, endast USB 2.0 i enhetsläge. Används för firmwareuppdatering av RP2040 (UF2-flashning). ESD-skyddad (RCLAMP0524P).

USB-startport (USB Boot)

USB Type-C-uttag, USB 2.0 i enhetsläge. Ansluten till CM5:ns USB 2.0 OTG-port för start från USB-masslagring. ESD-skyddad (RCLAMP0524P).

40-polig GPIO-stiftlist (Raspberry Pi GPIO Header)

GPIO-stiftlisten följer Raspberry Pi:s vanliga 40-poliga utförande. Följande stift används av HALPI2:s inbyggda kringenheter:

GPIO Stift Funktion Gränssnitt Delas?
2 3 I2C1 SDA Systemets I2C Ja (adress 0x6d reserverad)
3 5 I2C1 SCL Systemets I2C Ja (adress 0x6d reserverad)
6 31 SPI0 CS CAN FD-styrkrets Eget kretsval — kan samexistera med standardstiften för CS
9 21 SPI0 MISO CAN FD-styrkrets Delad SPI0-buss
10 19 SPI0 MOSI CAN FD-styrkrets Delad SPI0-buss
11 23 SPI0 SCLK CAN FD-styrkrets Delad SPI0-buss
12 32 UART4 TX RS-485 Ledigt om RS-485 är avstängt
13 33 UART4 RX RS-485 Ledigt om RS-485 är avstängt
24 18 RS-485 EN RS-485 (manuellt läge) Ledigt i automatiskt läge
26 37 CAN INT CAN FD-styrkrets Nej

Alla övriga GPIO-stift är tillgängliga för HAT-kort och egna tillämpningar. Hårdvaruguiden beskriver HAT-kompatibiliteten och hur de inbyggda gränssnitten stängs av.

I2C-enheter

På systemets I2C-buss (I2C1, GPIO 2/3) sitter följande enheter:

Adress Enhet Funktion
0x4b TMP112A Temperatursensor på kortet
0x6d RP2040 Bärkortets styrkrets (slavläge)

Styrkretsens I2C-buss (I2C0, intern på bärkortet) används för HDMI:s DDC-kommunikation och för MIPI-skärmar, med pull-up-motstånd på 2,2 kΩ.

Isolationens uppbyggnad

CAN FD- och RS-485-gränssnitten är galvaniskt isolerade från resten av systemet. Varje gränssnitt har egen isolerad matning (DC-DC-omvandlare B0505S-1WR3) och egen signalisolation.

Gränssnitt Signalisolation Matningsisolation Isolerad jord
CAN FD ISO7721DR B0505S-1WR3 GND_CAN
RS-485 TI41M31 B0505S-1WR3 GND_RS485

Fel på bussen, jordslingor och störningar i CAN- eller RS-485-nätverken kan därför varken skada huvudsystemet eller störa det.

Mekaniska specifikationer

Kapsling

Parameter Värde
Material Pulverlackerad pressgjuten aluminium
Mått 200 × 130 × 60 mm (utan kontakter)
Vikt TODO
IP-klass IP65
Fri höjd ovanför bärkortet 45 mm (rymmer upp till två staplade HAT-kort)
Lockets skruvar 4× M4×10 försänkt skalle, PH2
Packning Lockpackning för väderbeständighet
Tryckutjämning Tryckutjämningsplugg (får inte tas bort)

Platser på frontpanelen

Frontpanelen har förborrade platser för:

  • 1× E7T-strömkontakt
  • 1× NMEA 2000 Micro-C-kontakt
  • 1× RJ45-ethernet
  • 2× HDMI Type-A
  • 2× USB 3.0 Type-A
  • 1× RP-SMA-antennkontakt (WiFi/Bluetooth)
  • 2× SMA-antennplatser (levereras med blindpluggar)
  • 1× tryckutjämningsplugg
  • 3× platser för PG7-kabelgenomföring (levereras med blindpluggar)

Montering

  • Montering av bärkortet: 4× M4×6-skruvar i kapslingens botten
  • Montering av HAT-kort: 4× M2.5-gänginsatser (från v0.5.0; v0.4.0 kräver att muttrarna sätts för hand)
  • Montering av CM5: 4× M2.5-lödmuttrar

Värmehantering

CM5 sitter på bärkortets undersida. Värmen från CM5:ns SoC och RP1-kretsuppsättning leds via värmeledande dynor till kapslingens aluminiumbotten, som fungerar som kylfläns.

Komponent Dynans tjocklek
SoC (BCM2712) 1 mm
RP1 2 mm
Strömförsörjningens komponenter 2 mm

Standardkapslingen kyls passivt, utan fläkt. En 4-polig PWM-fläktanslutning finns för egna kapslingar eller tillämpningar med hög omgivningstemperatur.

Relaterad information