Qué puede hacer con un módulo informático 4

La Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4) es una pequeña placa fantástica y hermanastra de la la familia Raspberry Pi 4 de la que hablamos la semana pasada.

Y el año pasado publicamos un artículo sobre los fundamentos del Módulo de cálculo 4 aquí. Pero han pasado muchas cosas en el último año y medio, así que queríamos hablar del Compute Module 4 y de todo lo que puedes hacer con él en 2023.

Después de todo, los Módulos Computacionales están diseñados para personas que quieren hacer su propia placa de circuito impreso personalizada. Y Raspberry Pi también produce placas IO oficiales para ayudarte a empezar en esa tarea.

Mucha gente los ha descartado para fabricantes y entusiastas. Dicen cosas como: "Ahhh, los módulos informáticos son sólo para la industria". Y es una opinión razonable, por supuesto, porque los fabricantes y los entusiastas no siempre fabrican sus propias placas de circuitos impresos.

Pero en este artículo quiero argumentar que todavía hay mucho que USTED puede hacer con un Módulo informático Raspberry Pi 4.

Es cierto que, antes de empezar, debo decir que los proyectos de Compute Module 4 no suelen ser muy adecuados para principiantes. Sin embargo, si tienes determinación, te servirán para muchos proyectos.

Historia

En primer lugar, merece la pena repasar rápidamente la historia de las ofertas de módulos informáticos de Raspberry Pi.

El módulo informático inicial fue presentado en 2014 por Raspberry Pi Ltd.

Como he mencionado anteriormente, la idea detrás del Compute Module era crear algo un poco más personalizable y un poco más resistente. De esta forma, las personas y las empresas pueden crear las placas de circuito impreso que deseen y seguir obteniendo la potencia de cálculo de la Raspberry Pi.

Así que usted puede utilizar el hardware y el software de la Raspberry Pi en su propio sistema y forma.

Además, los módulos informáticos disponen de interfaces de entrada-salida adicionales y pueden venir con una memoria flash especial.

Tras el Compute Module 1 llegaron el Compute Module 3 y el Compute Module 3 Lite. Le siguieron el Compute Module 3+ y el Compute Module 3+ Lite.

El 3+ correspondió a la actualización de la Raspberry Pi 3 B a la Raspberry Pi 3 B+. que giraba principalmente en torno al aumento del reloj de la CPU de 1200 MHz a 1400 MHz y la mejora de las capacidades de red.

Y las versiones Lite son módulos que vienen sin la memoria flash eMMC.

Y entonces, el 19 de octubre de 2020, se lanzó el Raspberry Pi Compute Module 4.

Especificaciones del CM4

Al igual que la Raspberry Pi 4, el Compute Module 4 es muy potente y supera al Compute Module 3+ en prácticamente todos los parámetros.

Y al igual que la Raspberry Pi 4, utiliza el chip Broadcom BCM2711, con cuatro núcleos ARM Cortex-A72 (ARM v8) de 64 bits System on a Chip (SoC) a 1,5 GHz.

También comparte las variaciones en SDRAM LPDDR4-3200 con ECC, lo que significa que podrías conseguir uno con 1 GB, 2 GB, 4 GB o incluso 8 GB de RAM.

El Compute Module 4 también puede llevar un Cypress CYW43455 para WiFi y Bluetooth. Así que si estás interesado en WiFi a 2,4 GHz o 5,0 GHz y Bluetooth 5.0 o BLE, esta es tu opción.

Toma una única alimentación de +5 V y puede alimentar dispositivos periféricos de 600 mA a +3,3 V y +1,8 V.

En la parte posterior del CM4, se puede ver que hay dos conectores de 100 pines de placa a placa. Estas son las conexiones principales para conectar el CM4 a la placa de circuito impreso de su elección.

Y, una última cosa a tener en cuenta es que el Compute Module 4 se producirá hasta al menos enero de 2031. La Raspberry Pi 4 solo se fabricará hasta enero de 2026, por lo que la diferencia de fiabilidad es especialmente obvia.

Módulo de cálculo frente a Raspberry Pi

¿Cuál es la diferencia entre una Raspberry Pi 4 y un Compute Module 4?

¿No es un módulo informático una Raspberry Pi sin puertos?

Pues sí y no. Hay tres cosas clave que un CM4 puede ofrecerte:

• Memoria flash eMMC
• una interfaz PCIe
• una conexión de antena externa

Merece la pena profundizar brevemente en los tres.

eMMC son las siglas de embedded MultiMediaCard. Es un tipo de almacenamiento flash no volátil utilizado habitualmente en dispositivos pequeños como smartphones, tabletas y ordenadores monoplaca como el Compute Module 4.

El CM4 tiene un chip de almacenamiento eMMC incorporado que puede variar en capacidad. Como he mencionado anteriormente, los Compute Module Lites no vienen con ningún almacenamiento eMMC. Pero lo importante es que eMMC es mucho más rápido y más fiable que las tarjetas micro SD que se necesitan para una Raspberry Pi típica.

PCIe son las siglas de Peripheral Component Interconnect Express. Es una interfaz de alta velocidad para conectar componentes de hardware dentro de un ordenador. El Compute Module 4 es compatible con PCIe a través de sus patillas GPIO (entrada/salida de propósito general).

Esto significa que puedes conectar dispositivos PCIe externos al CM4, como SSD (unidades de estado sólido), tarjetas gráficas u otras tarjetas de expansión. Con PCIe puedes conseguir velocidades de transferencia de datos increíblemente altas.

Repositorio PCIe GitHub de Jeff Geerling

Pasemos ahora a la antena externa, que puede conectarse al CM4 para mejorar las capacidades de comunicación inalámbrica.

Por supuesto, algunas variantes del Compute Module 4 incorporan Wi-Fi y Bluetooth.

Sin embargo, para mejorar la conectividad inalámbrica y el alcance, puedes conectar una antena externa a los conectores de antena del CM4.

Aparte de estas tres grandes distinciones, también hay dos características notables que distinguen el Compute Module de una Raspberry Pi 4 estándar.

También es más resistente a la temperatura. La temperatura de funcionamiento de la Raspberry Pi 4 oscila entre 0 °C y 50 °C. La temperatura de funcionamiento del Compute Module 4 oscila entre -25 °C y 80 °C . Obviamente, es una gran diferencia.

Aunque, si quieres probar el CM4 a temperaturas de fusión, supongo que podrías echar un vistazo al Disipador térmico Waveshare CM4.

También habrá notado en nuestro artículo "Todo lo que necesita saber sobre la Raspberry Pi 4" que la Raspberry Pi 4 se actualizó de una velocidad de reloj predeterminada de 1,5 GHz a 1,8 GHz el 9 de noviembre de 2021.

Sin embargo, esa actualización no se aplicó al CM4. Como Eben aclarado en los comentarios del post:

Debo mencionar una cosa que le falta a la CM4 en comparación con la Raspberry Pi 4 y es USB 3.0. Aunque la Raspberry Pi 4 tiene dos puertos USB 3.0, no tendrás ninguno con la CM4. Así que eso es sin duda un inconveniente.

Variaciones CM4

Una cosa que destaca del Compute Module 4 es que puedes conseguir 32 variaciones diferentes de la placa.

Dependiendo de tus necesidades, puedes decidir si quieres WiFi o no, cuánta RAM quieres y cuánto almacenamiento eMMC quieres.

¿Desea conexión inalámbrica? ¿Sí o no?

¿Cuánta RAM quieres? ¿1 GB, 2 GB, 4 GB u 8 GB?

¿Quiere eMMC? Si es así, ¿quieres 8 GB, 16 GB, 32 GB?

Una vez más, eso es lo bueno del CM4, que puedes personalizarlo según tus especificaciones exactas.

Módulo de cálculo Lite

Llegados a este punto, es posible que sienta curiosidad por el Compute Module Lite. Si no tienes un Compute Module 4 con eMMC, ¿qué memoria utiliza?

Pues bien, en el caso del Compute Module 4 Lite, vas a tener que recurrir a una tarjeta micro SD. Por eso la placa de E/S oficial del Compute Module 4 tiene una ranura para tarjetas micro SD.

Y si quieres conectar el CM4 a otra placa, tendrás que asegurarte de que también puedes introducir una tarjeta micro SD.

La placa CM4IO

Así que ahora que hemos aclarado eso, vamos a hablar de la placa oficial de E/S - la placa CM4IO.

La placa CM4IO es una placa de interconexión de código abierto que permite jugar con todas las características y funciones del Módulo Compute.

Así que la idea aquí es que usted puede conectar su CM4 a la placa y luego probar todo lo que el Módulo Compute puede hacer antes de diseñar su propia placa de circuito impreso.

Permítanme cubrir las especificaciones de la placa CM4IO, porque es mucho.

En primer lugar, dispone de una toma de alimentación externa (+12 V, +5 V), junto con dos puertos HDMI de tamaño completo, dos puertos USB 2.0 y Gigabit Ethernet RJ45 con soporte de alimentación a través de Ethernet (PoE).

También tienes un puerto Micro USB, un conector de ventilador estándar, una ranura para tarjetas Micro SD (en caso de que hayas elegido el CM4 Lite) y un zócalo PCIe (Generación 2).

Además, la placa CM4IO tiene dos conectores de pantalla MIPI DSI y dos conectores de cámara MIPI CSI. También está configurada perfectamente para Raspberry Pi HAT estándar y tiene un Reloj en Tiempo Real con una toma de batería.

Debo mencionar aquí que es una placa bastante grande, 160mm x 90mm, pero eso es sólo porque tiene todo lo que podrías desear para una placa de entrada-salida.

Raspberry Pi Ltd. también ha tenido la amabilidad de hacer que la placa sea de código abierto, como he mencionado anteriormente. Así que puedes descargar los archivos fuente y edítalos para que cumplan las especificaciones que desees (¡y también para que la placa sea más pequeña!).

Proyectos

Así que ahora viene la pregunta del millón: ¿Qué puede usted con el módulo informático 4?

Obviamente, si tienes un proyecto que podría beneficiarse de almacenamiento eMMC, una interfaz PCIe o una antena WiFi, entonces puede tener sentido utilizar un Compute Module 4 en lugar de una Raspberry Pi 4, por ejemplo.

Pero quiero mostrarte nueve proyectos realmente fantásticos que otros ya han realizado específicamente con el Módulo Compute 4.

Algunos de estos proyectos son de código abierto y, por desgracia, otros no.

Pero todos ellos despertarán su curiosidad y le animarán a empezar a construir.

Proyecto #1: Impresora 3D de módulos informáticos

El primer proyecto es una impresora 3D que utiliza el Compute Module 4 como controlador central. El CM4 está conectado a una placa de circuito impreso que controla todas las funciones de la impresora.

Puede ver un ejemplo de esto con Sigmoide S7P de Pascal Wistinghausen. Un proyecto similar está disponible en elemento14.

Uno de sus inconvenientes es que ninguno de ellos es de código abierto, por lo que tendrás que ponerte creativo y diseñar tu propia placa de circuito impreso. Pero al menos puedes inspirarte en ellos.

Proyecto #2: Módulo informático NAS

El almacenamiento conectado a red, o NAS, es un caso de uso muy común para el CM4, principalmente debido al PCIe 2.0 de un solo carril del que hablé anteriormente.

De nuevo, el PCIe hace que la transferencia de datos sea superrápida y sencilla, por lo que puedes convertir tu Módulo Compute en tu propia Nube personal.

A diferencia de los ejemplos de impresoras 3D, este proyecto está disponible gratuitamente en este repositorio CM4 NAS en GitHub. Y el repositorio incluye los archivos de los circuitos impresos. Así que solo tienes que descargarlos para obtener los tuyos de un fabricante de PCB.

Proyecto #3: Módulo informático TV Stick

¿Utilizas tu Raspberry Pi como centro multimedia o para jugar a juegos RetroPie?

Entonces deberías convertir tu Compute Module 4 en un TV Stick. Puedes obtener la misma potencia que con tu Raspberry Pi y conectarlo directamente a tu monitor o televisor.

Desecha ese cable HDMI, porque la placa lo conectará por ti. Puedes encontrar un ejemplo aquí.

Por desgracia, éste tampoco es de código abierto. Pero seguro que este proyecto te hace pensar.

Proyecto #4: Una cámara estereoscópica para módulos informáticos

Sin embargo, cuando se trata de proyectos de código abierto, éste es realmente fantástico.

Con el Compute Module 4 se pueden crear fotos en 3D, grabar vídeos estereoscópicos o incluso fabricar robots con sistemas operativos robóticos a bordo. Todo esto lo hace el StereoPi junto con el StereoPi v2 PoE Shield.

Y el StereoPi no está tan lejos de otro estereomicroscopio de código abierto llamado Ninja estéreo. Esto es lo valioso de tener acceso a la cámara MIPI CSI con el CM4.

Se le puede sacar mucho partido con las cámaras estereoscópicas.

Proyecto #5: Actualización del hardware de un módulo informático

Una de mis empresas favoritas es MNT por su compromiso con el hardware de código abierto. Por ejemplo, crean portátiles totalmente de código abierto y de libre acceso para modularlos y personalizarlos.

Para ello, comparten constantemente las formas en que la gente está transformando sus productos. Y un dispositivo al que algunos han recurrido es el Compute Module 4. Lo que el CM4 puede ofrecerte es una forma barata y fácil de actualice su hardware.

Y, por supuesto, no necesita un dispositivo MNT para utilizar el CM4.

No obstante, ¡utilícelo como inspiración para actualizar el hardware de su dispositivo!

Proyecto #6: Servidor local IoT de módulo informático

Una cosa que se puede hacer con un Compute Module 4 es utilizarlo en un servidor domótico. Y aquí probablemente no haya nada más conocido que Auxiliar de hogar amarillo. Este genial proyecto comenzó su andadura como una placa de circuito impreso personalizada financiada por el público.

Ofrecen un servidor de automatización del hogar de código abierto que se ejecuta en el CM4. Así que puedes comprobarlo y utilizarlo como punto de partida.

Proyecto #7: Un módulo informático Cyberdeck

Si eres un ávido lector de este blog, sabrás que en pi3g sentimos verdadera pasión por los ciberdiscos, y por eso hemos publicado tantos artículos sobre ciberdiscos impresionantes:

• Cibercubierta para radioaficionados
• Teclado mecánico Cyberdeck
• Terminal Cyberdeck
• Ciber-Tape-Deck
• Mini Cyberdeck

Para los no iniciados, debo aclarar que los cyberdecks suelen ser ordenadores portátiles diseñados para ser útiles y estéticamente agradables. Son algo así como ordenadores portátiles ciberpunk.

Y mientras algunas personas se decantan por Raspberry Pis estándar para sus proyectos de ciberdeck, otras han demostrado que puedes crear un cyberdeck muy chulo con un Compute Module 4.

Proyecto #8: un clúster de módulos informáticos

Este es uno de los usos más populares de los módulos de cálculo.

Si estás buscando ejecutar múltiples Raspberry Pis de propósito único simultáneamente, entonces podrías considerar construir un Cluster de Módulos de Computación. Un clúster es un número de Raspberry Pis conectados entre sí.

Los clústeres se pueden utilizar por varios motivos: informática distribuida, servidores web, un enjambre Docker, una pasarela para IoT, o podrías utilizar un clúster Compute Module como servidor NAS. También podrías utilizarlo para aprendizaje automático o pruebas de aplicaciones. Realmente, las opciones son ilimitadas.

El ejemplo más famoso de clúster de módulos informáticos es seguramente el Turing Piasí que puede consultarlo si desea más información.

Proyecto #9: Un ordenador modular con módulo de cálculo

Mi proyecto favorito de todos los tiempos con el Compute Module 4 es Pockit - un ordenador modular portátil. Se centra en una placa a la que se pueden añadir módulos magnéticos.

Puedes mover estos módulos para crear una consola de juegos portátil, una placa LED o incluso un NAS multiSSD. Todavía está en fase de desarrollo, pero puedes ver un vídeo de demostración aquí:

Estos son sólo nueve de las docenas y docenas de proyectos que se pueden crear con el Raspberry Pi Compute Module 4. Así que ahora que te sientes inspirado, ¡puedes ponerte manos a la obra con tu próximo proyecto CM4!

¿Dónde puedo conseguir uno?

Si aún no tiene uno, visite nuestra empresa asociada, buyzero.de.

Allí encontrará en stock módulos de cálculo y Raspberry Pis de todas las variedades.

Además, somos revendedores autorizados de Raspberry Pis. Así que usted está recibiendo una garantía total de su autenticidad y calidad.

Conclusión:

El gran punto que quería hacer con este artículo es que hay cosas que puedes hacer con el Raspberry Pi Compute Module 4.

No es sólo algo para la industria, sino también algo con lo que pueden jugar fabricantes y entusiastas.

Esta pequeña placa es súper útil y súper potente. Tiene la fuerza de una Raspberry Pi 4, pero es mucho más duradera y mucho más fiable.

En definitiva, el Compute Module 4 es un gran dispositivo para su próximo proyecto.