コンピュートモジュールでできること4

Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4)は素晴らしい小型ボードで、Raspberry Piの半分の兄弟です。 先週お話したRaspberry Pi 4ファミリー.

そして昨年、コンピュート・モジュール4の基本についての記事を掲載した。 これ.しかし、この1年半で多くのことが起こったので、2023年のコンピュート・モジュール4と、それを使ってできることすべてについてお話ししたいと思います。

結局のところ、コンピュートモジュールは、自分でカスタマイズしたプリント基板を作りたい人のために設計されています。また、ラズベリーパイは公式IOボードも製造しており、そのような試みを始めるのに役立ちます！

多くの人々は、コンピュート・モジュールをメーカーやエンスージアスト向けではないと見なしている。ああ、コンピュート・モジュールは産業用のものだ。もちろん、メーカーやマニアが自分でプリント基板を作るとは限らないからだ。

しかし、この記事では、まだ多くのことができることを主張したい。 Raspberry Piコンピュート・モジュール4.

確かに、始める前に言っておかなければならないのは、コンピュートモジュール4のプロジェクトは一般的にあまり初心者向けではないということです。しかし、もしあなたに決断力があれば、多くのプロジェクトで役に立つことでしょう！

歴史

まず、ラズベリー・パイが提供するコンピュート・モジュールの歴史を簡単に説明しておこう。

初期コンピュートモジュール は2014年にラズベリーパイ社によって発表された。

前述したように、コンピュート・モジュールの背後にあるアイデアは、もう少しカスタマイズ可能で、もう少し弾力性のあるものを作ることでした。そうすることで、人々や企業が望むPCBを作ることができ、なおかつRaspberry Piのコンピューティング・パワーを得ることができるのです。

そのため、ラズベリーパイのハードウェアとソフトウェアを、独自のシステムや形態で使用することができる。

さらに、コンピュート・モジュールには追加の入出力インターフェイスがあり、特別なフラッシュメモリを搭載することができる。

Compute Module 1の後、Compute Module 3とCompute Module 3 Liteが登場した。Compute Module 3+とCompute Module 3+ Liteがそれに続いた。

3+は、Raspberry Pi 3 BからRaspberry Pi 3 B+へのアップデートに相当し、主にCPUクロックを1200MHzから1400MHzに向上させ、ネットワーク機能を改善した。

Liteバージョンは、eMMCフラッシュメモリーなしのモジュールである。

そして2020年10月19日、Raspberry Pi Compute Module 4がリリースされた。

CM4のスペック

Raspberry Pi 4と同様、Compute Module 4は超強力で、事実上あらゆる指標でCompute Module 3+を上回っている。

また、Raspberry Pi 4と同様に、クアッドコアのARM Cortex-A72（ARM v8）64ビットSoC（System on a Chip）を1.5GHzで提供するBroadcom BCM2711チップを採用している。

また、ECC付きLPDDR4-3200 SDRAMのバリエーションも共通で、1GB、2GB、4GB、あるいは8GBのRAMを手に入れることができる。

Compute Module 4は、WiFiとBluetooth用にサイプレスのCYW43455を搭載することもできる。そのため、2.4GHzまたは5.0GHzのWiFiとBluetooth 5.0またはBLEに興味があるなら、このオプションが最適だ。

単一+5V電源を取り、周辺機器に+3.3Vと+1.8Vで600mAを供給できる。

CM4の背面には、2つの100ピン基板対基板コネクターがあります。これらは、CM4をお好みのプリント基板に接続するための主要な接続です。

そして、最後にもうひとつ注目すべきことは、Compute Module 4は少なくとも2031年1月まで生産されるということだ。Raspberry Pi 4は2026年1月までしか生産が保証されていないため、信頼性の差は特に明らかだ。

コンピュートモジュールとラズベリーパイの比較

Raspberry Pi 4とCompute Module 4の違いは何ですか？

コンピュート・モジュールとは、Raspberry Piからポートを取り除いたものではないのですか？

まあ、イエスでもありノーでもある。CM4が提供できる3つの重要なことがある：

• eMMCフラッシュメモリー
• PCIeインターフェース
• 外部アンテナ接続

この3つを簡単に掘り下げてみる価値はあるだろう。

eMMCはembedded MultiMediaCardの略。スマートフォン、タブレット、Compute Module 4のようなシングルボードコンピュータなどの小型デバイスで一般的に使用されている不揮発性フラッシュストレージの一種です。

CM4には、容量の異なるeMMCストレージチップが内蔵されている。前述したように、Compute Module LitesにはeMMCストレージは付属していません。しかし重要なのは、eMMCは一般的なRaspberry Piに必要なマイクロSDカードよりもはるかに高速で信頼性が高いということです。

PCIeはPeripheral Component Interconnect Expressの略。コンピュータ内部のハードウェアコンポーネントを接続するための高速インターフェースです。Compute Module 4は、GPIO（汎用入出力）ピンを通じてPCIeをサポートしています。

つまり、SSD（ソリッド・ステート・ドライブ）やグラフィックカード、その他の拡張カードなどの外部PCIeデバイスをCM4に接続することができます。PCIeを使用すれば、信じられないほど高速なデータ転送レートを実現できます。

Jeff Geerling氏のPCIe GitHubリポジトリ

CM4に接続することで、ワイヤレス通信機能を向上させることができる。

もちろん、コンピュート・モジュール4にはWi-Fiとブルートゥース機能が搭載されているものもある。

しかし、ワイヤレス接続とワイヤレス通信距離を向上させるために、CM4のアンテナコネクターに外部アンテナを取り付けることができます。

これら3つの大きな違いの他に、コンピュート・モジュールが標準的なRaspberry Pi 4と異なる注目すべき特徴が2つある。

温度耐性も向上している。Raspberry Pi 4の動作温度は0°C～50°Cです。Compute Module 4の動作温度は-25°Cから80°Cです。これは明らかに大きな違いだ。

CM4を溶融温度でテストしたいのであれば、以下のサイトをチェックしてみてほしい。 Waveshare CM4 ヒートシンク.

また、我々の記事"Raspberry Pi 4について知っておくべきすべてのこと「2021年11月9日、Raspberry Pi 4はデフォルトのクロック速度1.5GHzから1.8GHzにアップグレードされた。

しかし、このアップグレードはCM4には適用されなかった。エベン この記事のコメントで明らかにされた:

CM4はRaspberry Pi 4に比べてUSB 3.0が足りない。Raspberry Pi 4には2つのUSB 3.0ポートがあるが、CM4にはない。これは確かに欠点だ。

CM4バリエーション

コンピュート・モジュール4で際立っているのは、32種類のボードバリエーションが用意されていることだ。

ニーズに応じて、WiFiの有無、RAMの容量、eMMCストレージの容量を決めることができる。

ワイヤレス接続をご希望ですか？はい、いいえ？

RAMの容量は？1GB、2GB、4GB、それとも8GB？

eMMCが必要ですか？その場合、8GB、16GB、32GBのどれが必要ですか？

繰り返しになるが、これがCM4の素晴らしいところだ。

コンピュート・モジュール・ライト

この時点で、あなたはCompute Module Liteについて興味があるかもしれない。もしeMMCを搭載したCompute Module 4を手に入れなければ、メモリには何を使うのだろうか？

Compute Module 4 Liteの場合は、マイクロSDカードに頼ることになる。このため、Compute Module 4の公式I/Oボードには、マイクロSDカードスロットが搭載されている。

また、CM4を他のボードに接続する場合は、マイクロSDカードを接続できるようにする必要がある。

CM4IOボード

というわけで、そのあたりをクリアにしたところで、公式I/Oボードについて話そう。 CM4IOボード.

CM4IOボードは、オープンソースのブレークアウトボードで、コンピュートモジュールのすべての機能と特徴を遊ぶことができます。

つまり、プリント基板を設計する前に、CM4を基板に取り付け、コンピュート・モジュールでできることをすべて試すことができるというわけだ。

CM4IOボードの仕様を説明しよう。

まず、外部電源ジャック（+12V、+5V）、2つのフルサイズHDMIポート、2つのUSB 2.0ポート、PoE（Power over Ethernet）対応のギガビット・イーサネットRJ45がある。

また、Micro USBポート、標準ファン・コネクター、Micro SDカード・スロット（CM4 Liteの場合）、PCIe（ジェネレーション2）ソケットも装備している。

さらに、CM4IOボードには2つのMIPI DSIディスプレイコネクタと2つのMIPI CSIカメラコネクタがあります。また、標準的なRaspberry Pi HATのセットアップも完璧で、バッテリーソケット付きのリアルタイムクロックを搭載しています。

160mm×90mmというかなり大きなボードであることをここで述べておかなければならないが、それは入出力ボードとして必要なものがすべて揃っているからにほかならない。

Raspberry Pi Ltd.は、前述したように、このボードをオープンソースにしてくれた。だから、あなたは ソースファイルをダウンロードする そして、希望の仕様に合うように編集する（ボードを小さくできる可能性もある！）。

プロジェクト

さて、ここで100万ドルの問題が出てくる：何ができるのか？ あなた コンピュートモジュール4で何をするのですか？

もちろん、eMMCストレージ、PCIeインターフェース、WiFiアンテナなどの恩恵を受けられるプロジェクトであれば、例えばRaspberry Pi 4ではなくCompute Module 4を使うのが理にかなっているかもしれない。

しかし今回は、他の人たちがすでにコンピュート・モジュール4を使って行った、本当に素晴らしい9つのプロジェクトをお見せしたいと思います。

これらのプロジェクトの中にはオープンソースのものもあれば、残念ながらそうでないものもある。

しかし、そのどれもが、あなたの好奇心を刺激し、建築への意欲をかき立てること請け合いだ！

プロジェクト#1コンピュート・モジュール3Dプリンタ

最初のプロジェクトは、コンピュート・モジュール4を中央コントローラーとして使用する3Dプリンターだ。CM4はプリント回路基板に接続され、プリンターのすべての機能を制御します。

この例は パスカル・ヴィスティングハウゼンのシグモイドS7P.同じようなプロジェクトが 要素14.

これらの欠点は、どちらもオープンソースではないということだ。しかし、少なくともインスピレーションを得るためにこれらを利用することはできる！

プロジェクト #2: コンピュート・モジュール NAS

ネットワーク・アタッチド・ストレージ（NAS）は、CM4にとって極めて一般的なユースケースである。

PCIeはデータ転送を素早く簡単にするので、コンピュート・モジュールを自分専用のクラウドに変えることができる。

3Dプリンターの例とは異なり、このプロジェクトは以下のサイトで自由に利用できる。 GitHubのCM4 NASリポジトリ.そして、リポジトリは、プリント回路基板のファイルが含まれています。そのため、プリント基板メーカーから自分のものを入手するには、それらをダウンロードするだけでよいのです。

プロジェクト#3コンピュート・モジュールTVスティック

Raspberry Piをメディアセンターとして、あるいはRetroPieゲームをプレイするために使っていますか？

それなら、Compute Module 4をTV Stickにするべきだ。Raspberry Piと同じパワーが得られ、モニターやテレビに直接接続できます。

HDMIケーブルは捨ててしまいましょう。例をご覧ください これ.

残念ながら、これもオープンソースではない。しかし、このプロジェクトはあなたの脳を活性化させるに違いない。

プロジェクト#4コンピュートモジュール立体カメラ

オープンソースのプロジェクトに関しては、これは本当に素晴らしいものだ。

コンピュート・モジュール4を使えば、3D写真の作成、立体ビデオの録画、さらにはロボット・オペレーティング・システムを搭載したロボットの作成も可能だ。これらはすべて ステレオピ StereoPi v2 PoEシールドと共に。

また、StereoPiは、オープンソースのステレオ顕微鏡である ステレオ忍者.これが、CM4でMIPI CSIカメラにアクセスできることの価値である。

ステレオスコピックカメラを使えば、本当に活用できる。

プロジェクト#5：コンピュート・モジュールのハードウェア・アップグレード

私が好きな会社のひとつに、オープンソースハードウェアに取り組んでいるMNTがある。例えば、彼らは完全にオープンソースで、自由に改造やカスタマイズが可能なノートパソコンを作っている。

そのために、彼らは人々がどのように製品を変えているかを常に共有している。そのひとつがコンピュート・モジュール4だ。CM4が提供できるのは、安価で簡単な方法だ。 ハードウェアのアップグレード.

もちろん、CM4を使うのにMNT機器は必要ない。

しかし、これをヒントに、あなたのデバイスのハードウェアをアップグレードしてみてはいかがだろうか！

プロジェクト#6：コンピュート・モジュールIoTローカル・サーバー

コンピュート・モジュール4でできることのひとつに、ホームオートメーションサーバーでの使用がある。そして、これほど有名なものはないでしょう。 ホームアシスタント イエロー.この非常にクールなプロジェクトは、クラウドファンディングでカスタムプリント基板として始まった。

彼らはCM4上で動作するオープンソースのホームオートメーションサーバーを提供している。 それをチェックアウトして、出発点として使うことができる。

プロジェクト #7: コンピュートモジュール・サイバーデッキ

このブログの熱心な読者であれば、私たちpi3gがサイバーデッキに本当に情熱を持っていることはご存知だろう：

• ハムラジオ・サイバーデッキ
• メカニカルキーボード サイバーデッキ
• ターミナル・サイバーデッキ
• サイバーテープデッキ
• ミニ・サイバーデッキ

サイバーデッキとは、持ち運びが可能なコンピュータのことで、使い勝手の良さと見た目の美しさを追求したものである。サイバーパンクのノートパソコンのようなものだ。

また、サイバーデッキ・プロジェクトに標準的なラズベリー・ピスを使う人もいるが、次のような人もいる。 コンピュート・モジュール4を使って、とてもクールなサイバーデッキを作ることができる。.

プロジェクト #8: コンピュート・モジュール・クラスタ

これはコンピュート・モジュールの最も一般的な使い方のひとつである。

複数の単一目的のRaspberry Pisを同時に動かしたいのであれば、コンピュートモジュール・クラスターの構築を検討してみてはいかがでしょうか。クラスタとは、複数のRaspberry Pisを互いにリンクさせたものです。

分散コンピューティング、ウェブサーバー、Docker Swarm、IoTのゲートウェイ、あるいはCompute ModuleクラスタをNASサーバーとして使用することもできる。また、機械学習やアプリケーションのテストにも使えます。選択肢は無限です。

コンピュート・モジュール・クラスタの最も有名な例としては、次のようなものが挙げられる。 チューリング・パイ詳細が知りたければ、そちらを参照してほしい。

プロジェクト #9: コンピュート・モジュール型コンピュータ

コンピュート・モジュール4を使った私のお気に入りのプロジェクトは次の通りだ。 ポキット - ハンドヘルド・モジュラー・コンピューター。ボードを中心に、マグネット式モジュールを追加できる。

これらのモジュールを動かして、携帯ゲーム機やLEDボード、あるいはマルチSSD NASなどを作ることができる。まだ未完成ですが、デモビデオをこちらでご覧ください：

これらは、Raspberry Pi Compute Module 4で作成できる何十ものプロジェクトのうちの9つにすぎません。さあ、インスピレーションを感じたら、次のCM4プロジェクトに取り掛かりましょう！

どこで買える？

まだお持ちでない方は、当社の姉妹会社をご覧ください、 buyzero.de.

コンピュート・モジュールやラズベリー・ピスの在庫も豊富だ。

さらに、弊社はラズベリーピスの認定再販業者です。そのため、本物であること、品質が保証されています。

結論

この記事で言いたかったことは、Raspberry Pi Compute Module 4でできることがあるということだ。

それは産業界だけのものではなく、メーカーや愛好家が遊べるものでもある。

この小さなボードは超便利で超強力だ。Raspberry Pi 4のような強度を持ちながら、より耐久性があり、より信頼できる。

結局のところ、コンピュート・モジュール4は、あなたの次のプロジェクトに最適なデバイスなのだ！