Qu'est-ce que le Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4) ?

Si vous êtes nouveau dans la série de micro-ordinateurs Raspberry Pi, vous vous demandez peut-être si le Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4) conviendra à votre cas d'utilisation.

Qu'est-ce que le Raspberry Pi CM4 ?

Le Raspberry Pi Compute Module 4 ressemble beaucoup au Raspberry Pi 4.

Contrairement au Pi 4, le CM4 est vraiment conçu comme une base pour construire des applications embarquées. Vous pouvez le considérer comme les entrailles du Raspberry Pi 4, sans aucune caractéristique inutile.

Si vous voulez construire un prototype rapidement, vous pouvez utiliser la carte IO Raspberry Pi CM4, qui expose toutes les interfaces disponibles sur le Raspberry Pi CM4, y compris un emplacement PCI Express Gen 2 que vous n'aurez pas sur le Raspberry Pi 4.

En fin de compte, la finalité d'une CM4 est de vous permettre de l'intégrer dans des projets aussi simples que la signalisation numérique, les bureaux à distance (clients légers), l'automatisation et les robots.

Les utilisateurs industriels constituent l'un des principaux marchés cibles de la CM4, mais même les petites entreprises et les particuliers peuvent en bénéficier.

Raspberry Pi 4 vs Compute Module 4

La clé est la personnalisation.

Vous savez que certaines personnes aiment les Macs parce qu'ils fonctionnent tout simplement ? Vous ne pouvez pas beaucoup le personnaliser, mais vous avez l'assurance qu'il fonctionnera. D'un autre côté, d'autres aiment construire leur propre PC avec des pièces provenant de différents fabricants.

L'analogie explique la différence entre le Pi 4 et le CM4.

Lorsque vous achetez un Raspberry Pi 4, vous êtes contraint de disposer de 4 x USB 3.0, de ports Ethernet, de connecteurs CSI et d'USB-C pour l'alimentation, parmi de nombreux autres aspects prédéfinis par le Pi 4. Cependant, cette combinaison fonctionne de manière transparente.

Avec le Compute Module 4, vous pouvez acheter une carte porteuse qui vous permet de l'alimenter à l'aide de différentes méthodes, comme un connecteur en forme de barillet ou un connecteur USB-C, selon ce que vous achetez. Dans certaines situations, l'USB-C sur le Pi 4 peut ne pas suffire, par exemple, si vous avez une installation à haute intensité.

Une grande différence avec le Raspberry Pi 4 est la possibilité d'acheter une carte porteuse qui expose l'emplacement PCIe, ce qui permet une personnalisation beaucoup plus grande.

En ce qui concerne le stockage, alors que le CM4 a déjà une carte eMMC sur la plupart des cartes, ce qui est beaucoup plus fiable que la carte microSD sur le Pi 4, vous pouvez aller plus loin en ajoutant un SSD avec l'aide d'une carte porteuse appropriée.

Pourquoi l'industrie aime-t-elle tant le Pi CM4 ?

En fin de compte, c'est une question de personnalisation.

Revenons à l'argument selon lequel le CM4 et le Pi 4 sont tous deux très similaires.

Alors pourquoi le CM4 triomphe-t-il sur le Pi 4 ordinaire ?

Tout d'abord, l'ensemble de ses ports et de ses fonctionnalités sont vraiment destinés à un usage domestique. Par exemple, si vous utilisez le Pi 4 pour faire fonctionner un système d'arrosage de plantes à la maison, et que la carte microSD tombe en panne... eh bien, c'est une plante de moins.

D'autre part, les clients industriels peuvent faire fonctionner un composant critique dans une centrale électrique. On ne peut pas faire fonctionner une centrale électrique avec une carte microSD. En fait, c'est là que le CM4 est le plus fort, car il permet aux utilisateurs industriels de construire leur propre carte avec des redondances de stockage, une plus grande tolérance à la chaleur, des options de montage industriel standard, tout en bénéficiant de la faible consommation et de la petite taille du CM4.

Les certifications sont généralement l'une des plus grosses dépenses à engager pour faire approuver l'utilisation d'un système, et c'est l'une des raisons pour lesquelles la personnalisation du CM4 rend les choses très intéressantes pour les utilisateurs industriels.

Et peut-être une autre petite raison est la communauté que le CM4 a par rapport à ses concurrents. La communauté Raspberry Pi travaille ensemble pour faire fonctionner les différents aspects logiciels du noyau afin que tous les membres de la communauté industrielle puissent en bénéficier.

Comparez cela à ses concurrents à carte unique, pour lesquels il fallait faire beaucoup plus d'efforts pour que quelque chose fonctionne sur cet ordinateur à carte unique spécifique. Avec le Raspberry Pi CM4, il y a le soutien et la continuité de la communauté.

Spécifications du Raspberry Pi CM4

Les points forts de Raspberry Pi :

• Broadcom BCM2711 quad-core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.5GHz
• H.265 (HEVC) (jusqu'au décodage 4Kp60), H.264 (jusqu'au décodage 1080p60, codage 1080p30) 
• OpenGL ES 3.1, Vulkan 1.0
• Options pour 1GB, 2GB, 4GB ou 8GB LPDDR4-3200 SDRAM (selon la variante)
• Options de mémoire Flash eMMC de 0 Go ("Lite"), 8 Go, 16 Go ou 32 Go (selon la variante)
• Option pour un module radio entièrement certifié :
  2,4 GHz, 5,0 GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac sans fil ;
  Bluetooth 5.0, BLE ;
  Commutateur électronique embarqué permettant de sélectionner l'antenne externe ou l'antenne de traçage du circuit imprimé.

32 variantes du module de calcul 4

Le Raspberry Pi CM4 compte 32 variantes qui varient en termes de RAM, d'option WLAN et de capacité de stockage.

En fait, vous pouvez voir le combinaisons disponibles et prix correspondants (en euros) sur notre boutique.

Le Raspberry Pi CM4 est-il un remplacement du Pi normal ?

Pour une utilisation générale, il est préférable d'utiliser un Raspberry Pi 4 ordinaire.

Vous pouvez tout à fait faire les mêmes choses avec le Raspberry Pi CM4 plus la carte CM4IO qui vous donne des connecteurs tels que HDMI, ethernet, USB, des broches GPIO et beaucoup d'autres connecteurs que vous trouverez sur le Raspberry Pi.

Cependant, beaucoup de choses sont plus faciles sur le Raspberry Pi 4 que sur la carte CM4 plus IO :

Cela dit, il existe d'autres cartes porteuses qui sont plus adaptées pour faire du CM4 un ordinateur de bureau.

En fait, c'est là que la CM4 brille. Vous pouvez l'attacher à différentes cartes en fonction des ports et des fonctionnalités dont vous avez besoin.

Par exemple, le Adaptateur Raspberry Pi CM4 vers PI4B trouvé sur AliExpress peut convertir votre CM4 en un Raspberry Pi 4 avec le double micro-HDMI, 4x USB 3.0, GPIO, CSI et ethernet.

Le site Chipsee AIO-CM4-156 va un peu plus loin. Le principal ajout est l'emplacement pour SSD NVMe, une solution de stockage encore meilleure que l'eMMC du Compute Module 4. Ensuite, il y a les ports standard que vous attendez d'un ordinateur de bureau : Ports USB, port USB-C OTG, sortie HDMI, port Ethernet, emplacement microSD, sortie audio et GPIO.

Alimentation du Raspberry Pi CM4 (avec la carte IO)

L'alimentation du CM4 est un peu différente de celle des autres Raspberry Pis.

Sur les Raspberry Pi Zero, Pico et Pi 4, vous les alimenterez via l'entrée microUSB ou USB-C.

Sur la carte CM4 IO, vous avez plusieurs choix quant à la façon dont vous souhaitez alimenter la carte.

Connecteurs pour alimenter le module de calcul 4

Tout d'abord, parlons des connecteurs.

Sur la carte IO du Raspberry Pi CM4, il y a deux connecteurs marqués J19 et J20. Parlons d'eux séparément.

Entrée du PSU principal : Connecteur cylindrique J19

Vous pouvez connecter la carte Raspberry Pi IO à une alimentation électrique via le connecteur en forme de barillet.

Il accepte un connecteur DC à pointe barillet de 5,5×2,1 mm. Ces connecteurs sont très couramment utilisés sur les routeurs, les ordinateurs portables, les chargeurs et de nombreux appareils électroniques.

Vous devez fournir 12V à moins que vous ne prévoyiez pas d'utiliser le slot PCIe, le connecteur du PSU externe, ni un ventilateur 12V, auquel cas vous pouvez l'alimenter avec 7,5V à 28V. Voici la formulation exacte de la fiche technique du Raspberry Pi CM4,

"L'entrée +12V alimente directement le slot PCIe +12V, le connecteur du PSU externe et le connecteur du ventilateur. Si ces éléments ne sont pas utilisés, une alimentation plus large est possible (+7,5V à +28V)".

Connecteur J20 "Berg

J20 utilise le connecteur "Berg", référence AMP/TE Connectivity 171822-4 ou similaire. Vous pouvez également trouver ces connecteurs dans de vieux ordinateurs équipés d'une alimentation pour disquettes.

J20 a deux fonctions. Commençons par la façon dont vous pouvez alimenter votre CM4 avec ce connecteur.

Vous devrez fournir 12V via le fil jaune. N'alimentez pas le rouge en 5V.

L'autre utilisation de J20 est d'agir comme une alimentation pour les périphériques PCIe. Comme indiqué dans la fiche technique du CM4,

"Avec une alimentation +12V via le jack barillet DC, le connecteur PSU externe (J20 avec +5V et +12V) est idéal pour se connecter aux cartes PCIe qui nécessitent un PSU externe. Vous devez vous assurer que les PSUs ne sont pas surchargés"

Combien de courant ?

Raspberry Pi ne dispose pas d'une alimentation recommandée pour le CM4 et la carte IO.

Ils suggèrent de prévoir 9W (à 12V) pour le CM4 et d'ajouter un peu de marge pour les périphériques attachés au CM4.

Insertion du CM4 dans la carte IO

Afin d'insérer votre Raspberry Pi CM4 dans la carte IO, il faudra qu'il soit dans la bonne direction.

L'image ci-dessus montre comment le Raspberry Pi CM4 s'insère dans la carte IO.

La clé est de prendre note que le logo Raspberry Pi doit être plus éloigné de la carte PCIe. En d'autres termes, le port UFL (antenne sans fil externe) doit être plus proche de la carte PCIe.

Appuyez sur le Compute Module et vous devriez entendre deux clics indiquant que les deux rails ont été réglés.

Observez le profil du CM4 et de la carte IO et assurez-vous qu'ils sont parallèles l'un à l'autre. S'ils ne le sont pas, cela indique qu'un rail n'a pas été enfoncé correctement.

Ecriture d'un OS sur la carte CM4 avec IO

La carte IO a un slot pour carte SD... mais la seule fois où vous utiliserez ce slot pour carte SD est si vous avez acheté une CM4Lite sans stockage eMMC intégré.

Si vous disposez de la version Lite, il vous suffit de flasher une carte microSD comme vous le feriez sur un Raspberry Pi ordinaire.

Cependant, il se peut que vous ayez la version non-Lite qui nécessite quelques étapes supplémentaires avant de pouvoir monter le stockage eMMC.

Vous aurez besoin :

• Cavalier pour court-circuiter J2
• Câble MicroUSB pour la connexion à votre PC
• Alimentation électrique

Désactiver le démarrage eMMC

Si vous avez une eMMC, vous devez désactiver le démarrage eMMC afin de pouvoir monter la CM4 comme un disque amovible. Pour ce faire, ajoutez un cavalier sur la première colonne de J2. J2 est situé entre le CM4 et les points de fixation du câble de la caméra/écran.

Vous pouvez utiliser un fil de liaison femelle-femelle disponible dans de nombreux kits de démarrage ou vous pouvez acheter un "cavalier de court-circuitage" spécialement conçu à cet effet.

Obtenir rpiboot

Lorsque vous flashez une carte SD, c'est très simple. Vous l'insérez dans votre ordinateur et le tour est joué.

Cependant, puisque nous parlons des versions eMMC des CM4, vous aurez besoin de rpiboot, qui permet à votre CM4 d'être lu comme un disque amovible.

Le site Le dépôt Github pour rpiboot est ici.

Montage de CM4 dans Windows

Si vous avez Windows, allez-y et téléchargez la version rpiboot ici.

Ensuite, extrayez le fichier ZIP et allez dans le répertoire win32, et exécutez rpiboot_setup.exe.

Windows Defender peut s'afficher pour vous avertir qu'un logiciel chargé latéralement peut être dangereux. Ignorez simplement l'avertissement.

Si votre alimentation CM4 et votre microUSB (J11) ne sont pas branchés, faites-le maintenant, et connectez l'USB à votre PC.

Lancez rpiboot. Après l'installation, vous devriez pouvoir le trouver dans votre menu de démarrage.

Laissez-le suivre ses étapes et vous verrez ceci :

Waiting for BCM2835/6/7/2711...
Loading embedded: bootcode4.bin
Sending bootcode.bin
Successful read 4 bytes
Waiting for BCM2835/6/7/2711...
Loading embedded: bootcode4.bin
Second stage boot server
Loading embedded: start4.elf
File read: start4.elf
Second stage boot server done

Il va s'éteindre automatiquement et vous devriez voir le volume du CM4 s'afficher.

Voici à quoi cela ressemble dans Raspberry Pi Imager.

Flash away, les amis !

Montage de CM4 sous Linux

Les instructions sur le repo Github de rpiboot l'expliquent clairement. Exécuter :

sudo apt install git libusb-1.0-0-dev pkg-config
git clone --depth=1 https://github.com/raspberrypi/usbboot
cd usbboot
make
sudo ./rpiboot

Raspberry Pi suggère que vous devez vous assurer que la date du système est correctement définie, sinon Git risque de générer une erreur.

CM4 sur macOS

Sur un macOS, les étapes sont les mêmes. Selon le repo Github, voici les étapes,

git clone --depth=1 https://github.com/raspberrypi/usbboot
cd usbboot
brew install libusb
brew install pkg-config
make
sudo ./rpiboot

Projets Raspberry Pi CM4

Le Raspberry Pi CM4 fournit le cerveau d'un projet et les gens l'ont utilisé pour leurs loisirs et leur travail. Voici quelques projets.

Gaming : Portable CM4

Cela me rappelle le Pi 400, mais en format console de jeu portable.

L'ordinateur de poche Raspberry Pi CM4 vient de Daniel Juckett qui l'a surnommé "Aegis".

Sur cet ordinateur de poche, Daniel a démontré que vous pouvez jouer à des jeux tels que Deus Ex : Mankind Divided et Doom 2016 avec Moonlight via Retropie. Vous pouvez également surfer sur le web et regarder des vidéos YouTube.

Aegis est un projet open source et vous pouvez consulter le Github ici.

En utilisant le CM4, Daniel a pu personnaliser la disposition des ports (par rapport à un Pi 4 dont la disposition des ports est fixe). Pour l'écran, il a utilisé l'écran officiel Raspberry Pi 7″. Pour les contrôleurs, il a utilisé les boutons et les joysticks de la Wii U. Et enfin, il a également utilisé des haut-parleurs et des moteurs de grondement.

Informatique personnelle : PiTray mini

Si vous aimez le Raspberry Pi 4 mais que vous préférez avoir un système plus utilisable, vous pouvez envisager d'utiliser l'option PiTray mini, conçu par Shengyuan Fang, Weihong Guan et vendu par Sourcekit.

La taille de la carte est similaire à celle du Raspberry Pi 4, mais il ne s'agit pas d'un remplacement 1:1 du Pi 4.

Comme vous pouvez le constater, on retrouve le bon vieux GPIO, l'Ethernet et l'emplacement microSD, mais vous n'avez qu'un seul port USB et un port HDMI standard (contre 4 ports USB et 2 microHDMI sur le Pi 4). Vous ne disposez pas non plus des ports DSI, CSI, de la prise audio ou des hubs USB 3.0.

Certains cas d'utilisation sont la construction de clusters et l'exploitation des avantages de l'eMMC du CM4 par rapport à la carte SD du Pi 4 pour une plus grande stabilité et vitesse.

La PiTray est une solution économique par rapport à la carte IO officielle, car elle est beaucoup moins chère.

Serveur auto-hébergé : Turing Pi 2

Le Turing Pi 2 est une solution simple pour les personnes qui souhaitent héberger leurs propres serveurs et exécuter des services tels qu'un assistant domestique, le streaming multimédia, des serveurs de jeux, des VPN, un serveur IoT, et bien plus encore.

Grâce au Raspberry Pi CM4, vous pouvez augmenter ou diminuer la charge de votre serveur. Cela présente l'avantage de garantir que votre serveur est aussi équipé qu'il le faut pour effectuer ses tâches, tout en veillant à ce qu'il ne soit pas surchargé.

Que puis-je faire avec l'emplacement PCIe ?

Théoriquement, vous pouvez installer n'importe quelle carte qui utilise PCIe.

Cela inclut les cartes graphiques, les cartes de stockage via M.2, NVMe ou SATA, les cartes WiFi, les cartes USB, et bien d'autres encore.

Le facteur limitant est la compatibilité avec la CM4, le système d'exploitation et la disponibilité des pilotes.

Par exemple, les cartes graphiques sont généralement plus difficiles à faire fonctionner sur la carte IO que quelque chose de plus simple comme une carte USB. La première nécessite presque toujours un pilote et la fonctionnalité n'est pas garantie, tandis que la seconde ne nécessite aucun pilote et vous bénéficiez d'une fonctionnalité complète.

Une liste complète a été compilée par Jeff Geerling, disponible ici. Ce site Web répertorie les catégories suivantes de cartes PCIe :

• GPU (cartes graphiques)
• Cartes USB
• Adaptateurs M.2 et NVMe
• Cartes réseau (NIC) et adaptateurs WiFi
• Cartes multimédia (A/V) et cartes son
• Cartes SATA et stockage
• Commutateurs et adaptateurs PCIe
• Autres cartes (FireWire, carte de temps, etc.)

Cartes de transport alternatives à la carte officielle IO

Il existe de nombreuses cartes porteuses qui fournissent différents ports et fonctions à la carte IO.

Vous pouvez trouver un compilation de cartes porteuses qui pourraient mieux convenir à votre cas d'utilisation ici.

Galerie des cartes CM4 et IO

Carte IO officielle

Où puis-je acheter un CM4 ?

Vous pouvez acheter des cartes CM4 sur notre site frère, buyzero.de.

Module de calcul 4 (CM4)

Carte CM4IO pour Compute Module 4 (carte d'évaluation CM4)

Kit d'antenne pour Compute Module 4 (CM4 Antenna Kit)

Utilisateurs industriels : Commandes groupées et solutions CM4

Si vous êtes un utilisateur industriel de la CM4 et que vous avez besoin de solutions logicielles et matérielles, vous devriez contactez-nous pour les commandes en gros et les conseils.

Nous pouvons concevoir des solutions logicielles et matérielles personnalisées autour de la CM4.

En cette période de pénurie, nous allouons toujours une partie de notre stock de CM4 à des fins de conception et de recherche.

Vous souhaitez en savoir plus sur d'autres produits Raspberry Pi ? Consultez notre article sur le Raspberry Pi Pico W, ici.