Vad du kan göra med en beräkningsmodul 4

Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4) är ett fantastiskt litet kort och ett halvsyskon till Raspberry Pi 4-familjen som vi talade om förra veckan.

Och förra året publicerade vi en artikel om grunderna i Compute Module 4 här. Men så mycket har hänt under de senaste ett och ett halvt åren, så vi ville prata om Compute Module 4 och allt du kan göra med den 2023.

Compute Modules är trots allt utformade för personer som vill göra sitt eget skräddarsydda kretskort. Och Raspberry Pi tillverkar också officiella IO-kort som hjälper dig att komma igång med det arbetet!

Många har avfärdat dem som något för tillverkare och entusiaster. De säger saker som: "Ahhh, Compute Modules är bara för industrin." Och det är naturligtvis en rimlig inställning, eftersom tillverkare och entusiaster inte alltid tillverkar sina egna kretskort.

Men i den här artikeln vill jag visa att det fortfarande finns mycket som DU kan göra med en Raspberry Pi Beräkningsmodul 4.

Innan vi börjar måste jag säga att Compute Module 4-projekten vanligtvis inte är särskilt nybörjarvänliga. Men om du har beslutsamheten kommer de absolut att tjäna dig väl i många projekt!

Historia

Först är det värt att gå igenom en snabb historik över Compute Module-erbjudandena från Raspberry Pi.

Den första beräkningsmodulen presenterades 2014 av Raspberry Pi Ltd.

Som jag nämnde ovan var tanken bakom Compute Module att skapa något som var lite mer anpassningsbart och lite mer motståndskraftigt. På så sätt kan människor och företag skapa de kretskort de vill ha och ändå få den beräkningskraft som Raspberry Pi har.

Du kan alltså använda Raspberry Pi:s hård- och mjukvara i ditt eget system och din egen form.

Beräkningsmoduler har dessutom extra input-output-gränssnitt och kan levereras med särskilt flashminne.

Efter Compute Module 1 kom Compute Module 3 och Compute Module 3 Lite. Därefter följde Compute Module 3+ och Compute Module 3+ Lite.

3+ motsvarade uppdateringen av Raspberry Pi 3 B till Raspberry Pi 3 B+. som främst handlade om att öka CPU-klockan från 1200 MHz till 1400 MHz och förbättra nätverksfunktionerna.

Och Lite-versionerna är moduler som levereras utan eMMC-flashminne.

Och så, den 19 oktober 2020, lanserades Raspberry Pi Compute Module 4.

Specifikationer för CM4

Precis som Raspberry Pi 4 är Compute Module 4 superkraftfull och överträffar Compute Module 3+ i praktiskt taget alla mätningar.

Och precis som Raspberry Pi 4 använder den Broadcom BCM2711-chippet, med fyrkärnigt ARM Cortex-A72 (ARM v8) 64-bitars System on a Chip (SoC) på 1,5 GHz.

Den delar också variationerna i LPDDR4-3200 SDRAM med ECC, vilket innebär att du kan få en med 1 GB, 2 GB, 4 GB eller till och med 8 GB RAM-minne.

Compute Module 4 kan också bära en Cypress CYW43455 för WiFi och Bluetooth. Så om du är intresserad av WiFi 2,4 GHz eller 5,0 GHz och Bluetooth 5.0 eller BLE, då är det här alternativet för dig.

Den får en enda +5V-försörjning och kan sedan försörja kringutrustning med 600mA vid +3,3V och +1,8V.

På baksidan av CM4 finns två 100-stifts kort-till-kort-kontakter. Dessa är de primära anslutningarna för att koppla CM4 till valfritt kretskort.

Och en sista sak att notera är att Compute Module 4 kommer att tillverkas åtminstone fram till januari 2031. Eftersom Raspberry Pi 4 endast garanteras produktion fram till januari 2026 är skillnaden i tillförlitlighet särskilt uppenbar.

Beräkningsmodul vs. Raspberry Pi

Vad är skillnaden mellan en Raspberry Pi 4 och en Compute Module 4?

Är inte en Compute Module bara en Raspberry Pi utan portar?

Ja och nej. Det finns tre viktiga saker som en CM4 kan erbjuda dig:

• eMMC flashminne
• ett PCIe-gränssnitt
• en anslutning för extern antenn

Det är värt att kortfattat fördjupa sig i alla dessa tre.

eMMC står för embedded MultiMediaCard. Det är en typ av icke-flyktigt flashminne som ofta används i små enheter som smartphones, surfplattor och enkortsdatorer som Compute Module 4.

CM4 har ett inbyggt eMMC-lagringschip som kan variera i kapacitet. Som jag nämnde ovan levereras Compute Module Lites inte med någon eMMC-lagring. Men det viktiga är att eMMC är mycket snabbare och mer tillförlitligt än de micro SD-kort som du behöver för en typisk Raspberry Pi.

PCIe står för Peripheral Component Interconnect Express. Det är ett höghastighetsgränssnitt för att ansluta hårdvarukomponenter inuti en dator. Compute Module 4 stöder PCIe via sina GPIO-stift (General-Purpose Input/Output).

Det innebär att du kan ansluta externa PCIe-enheter till CM4, t.ex. SSD-enheter (Solid State Drives), grafikkort eller andra expansionskort. Med PCIe kan du verkligen få otroligt höga dataöverföringshastigheter.

Jeff Geerlings PCIe GitHub-arkiv

Så nu till den externa antennen, som kan anslutas till CM4 för att förbättra den trådlösa kommunikationsförmågan.

Naturligtvis har vissa varianter av Compute Module 4 inbyggd Wi-Fi- och Bluetooth-funktionalitet.

För att förbättra den trådlösa anslutningen och räckvidden kan du dock ansluta en extern antenn till CM4:s antennkontakter.

Bortsett från dessa tre stora skillnader finns det också två anmärkningsvärda funktioner som skiljer Compute Module från en vanlig Raspberry Pi 4.

Den är också mer temperaturtålig. Driftstemperaturen för Raspberry Pi 4 är mellan 0°C och 50°C. Driftstemperaturen för Compute Module 4 är mellan -25°C och 80°C . Det är naturligtvis en enorm skillnad.

Men om du vill testa CM4 vid smältande temperaturer antar jag att du kan kolla in Waveshare CM4 Kylfläns.

Du kanske också har märkt från vår artikel "Allt du behöver veta om Raspberry Pi 4" att Raspberry Pi 4 uppgraderades från en standardklockhastighet på 1,5 GHz till 1,8 GHz den 9 november 2021.

Denna uppgradering gällde dock inte CM4. Som Eben klargjordes i kommentarerna till inlägget:

Jag bör nämna en sak som CM4 saknar jämfört med Raspberry Pi 4 och det är USB 3.0. Även om Raspberry Pi 4 har två USB 3.0-portar, kommer du inte att få några med CM4. Så det är verkligen en nackdel.

CM4 Variationer

En sak som sticker ut med Compute Module 4 är att du kan få 32 olika varianter av kortet.

Beroende på dina behov kan du bestämma om du vill ha WiFi eller inte, hur mycket RAM du vill ha och hur mycket eMMC-lagring du vill ha.

Vill du ha trådlös anslutning? Ja eller nej?

Hur mycket RAM-minne vill du ha? 1 GB, 2 GB, 4 GB eller 8 GB?

Vill du ha eMMC? Om ja, vill du ha 8 GB, 16 GB, 32 GB?

Det är också det som är så bra med CM4, du kan verkligen anpassa den till dina exakta specifikationer.

Beräkningsmodul Lite

Vid det här laget kanske du är nyfiken på Compute Module Lite. Om du inte får en Compute Module 4 med eMMC, vad använder den då för minne?

När det gäller Compute Module 4 Lite kommer du att behöva förlita dig på ett micro SD-kort. Det är därför det officiella I/O-kortet för Compute Module 4 har en kortplats för micro SD-kort.

Och om du vill ansluta CM4 till ett annat kort måste du se till att du kan få in ett micro SD-kort i det också.

CM4IO-kortet

Så nu när vi har klargjort det, låt oss prata om det officiella I/O-kortet - CM4IO-kortet.

CM4IO-kortet är ett breakout-kort med öppen källkod som gör att du kan leka med alla egenskaper och funktioner hos Compute Module.

Tanken är alltså att du ska kunna ansluta din CM4 till kortet och sedan testa allt som Compute Module kan göra innan du designar ditt eget kretskort.

Låt mig gå igenom specifikationerna för CM4IO-kortet, för det är en hel del.

Först och främst får du ett externt strömuttag (+12V, +5V), tillsammans med två fullstora HDMI-portar, två USB 2.0-portar och Gigabit Ethernet RJ45 med stöd för Power over Ethernet (PoE).

Du får också en Micro USB-port, en standardfläktkontakt, en Micro SD-kortplats (om du valde CM4 Lite) och en PCIe (Generation 2)-utgång.

CM4IO-kortet har dessutom två MIPI DSI-displayanslutningar och två MIPI CSI-kameraanslutningar. Det är också perfekt konfigurerat för standard Raspberry Pi HAT och har en realtidsklocka med batteriuttag.

Jag bör nämna att det är ett ganska stort kort, 160 mm x 90 mm, men det är bara för att det har allt man kan önska sig för ett input-output-kort.

Raspberry Pi Ltd. har också varit vänliga nog att göra kortet till öppen källkod, som jag nämnde ovan. Så du kan ladda ner källfilerna och redigera dem för att uppfylla dina önskade specifikationer (och eventuellt även göra kortet mindre!)

Projekt

Så nu kommer den stora frågan: Vad kan vi göra för att du göra med beräkningsmodul 4?

Om du har ett projekt som kan dra nytta av eMMC-lagring, ett PCIe-gränssnitt eller en WiFi-antenn kan det naturligtvis vara vettigt att använda en Compute Module 4 snarare än en Raspberry Pi 4, till exempel.

Men jag vill visa dig nio riktigt fantastiska projekt som andra redan har gjort specifikt med Compute Module 4.

Vissa av dessa projekt har öppen källkod och andra har tyvärr inte det.

Men alla kommer garanterat att väcka din nyfikenhet och inspirera dig att börja bygga!

Projekt #1: En 3D-skrivare för beräkningsmodul

Det första projektet är en 3D-skrivare som använder Compute Module 4 som en central styrenhet. CM4 är alltså ansluten till ett kretskort som sedan styr skrivarens alla funktioner.

Du kan se ett exempel på detta med Pascal Wistinghausens Sigmoid S7P. Ett liknande projekt finns tillgängligt på element14.

En nackdel med dessa är att ingen av dem är öppen källkod, så du kommer att behöva vara kreativ och designa ditt eget kretskort. Men du kan åtminstone vända dig till dessa för inspiration!

Projekt #2: Beräkningsmodul NAS

Network Attached Storage, eller NAS, är ett supervanligt användningsområde för CM4, främst på grund av PCIe 2.0 som jag pratade om ovan.

Återigen gör PCIe dataöverföringen snabb och enkel, så att du kan förvandla din Compute Module till ditt eget personliga moln.

Till skillnad från exemplen med 3D-skrivare är det här projektet fritt tillgängligt i detta CM4 NAS-förråd på GitHub. Och förvaret innehåller de tryckta kretskortsfilerna. Så du behöver bara ladda ner dem för att få dina från en PCB-tillverkare.

Projekt #3: En beräkningsmodul för TV-minne

Använder du din Raspberry Pi som mediacenter eller för att spela RetroPie-spel?

Då ska du förvandla din Compute Module 4 till en TV Stick. Du kan få samma kraft som du får med din Raspberry Pi och ansluta den direkt till din bildskärm eller TV.

Släng ut HDMI-kabeln, för kortet kommer att ansluta den åt dig. Du kan hitta ett exempel här.

Tyvärr är inte heller detta open source. Men det här projektet kommer garanterat att få din hjärna att flöda.

Projekt #4: En stereoskopisk kamera för beräkningsmodul

När det gäller projekt med öppen källkod är detta dock ett riktigt fantastiskt projekt.

Med Compute Module 4 kan du skapa 3D-foton, spela in stereoskopiska videor eller till och med bygga robotar med inbyggda robotoperativsystem. Allt detta görs av StereoPi tillsammans med StereoPi v2 PoE Shield.

Och StereoPi är inte så långt borta från ett annat stereomikroskop med öppen källkod som kallas Stereo Ninja. Det är detta som är så värdefullt med att ha tillgång till MIPI CSI-kameror med CM4.

Du kan verkligen använda det med stereoskopiska kameror.

Projekt #5: Uppgradering av hårdvaran i en beräkningsmodul

Ett av mina favoritföretag är MNT för deras engagemang för hårdvara med öppen källkod. De skapar till exempel bärbara datorer som är helt baserade på öppen källkod och fritt tillgängliga för modifiering och anpassning.

Därför delar de ständigt med sig av de sätt på vilka människor omvandlar deras produkter. Och en enhet som vissa har använt sig av är Compute Module 4. Vad CM4 kan erbjuda dig är ett billigt och enkelt sätt att uppgradera din hårdvara.

Och naturligtvis behöver du inte en MNT-enhet för att använda CM4.

Men använd detta som inspiration för att uppgradera din enhets hårdvara!

Projekt #6: En lokal IoT-server med beräkningsmodul

En sak du kan göra med en Compute Module 4 är att använda den i en hemautomationsserver. Och här finns det förmodligen inget mer välkänt än Hemassistent gul. Detta mycket coola projekt började sitt liv som ett crowd-finansierat kretskort.

De erbjuder en hemautomationsserver med öppen källkod som körs på CM4. Så du kan kolla in det och använda det som en startpunkt.

Projekt #7: Cyberdeck för en beräkningsmodul

Om du är en flitig läsare av den här bloggen vet du att vi på pi3g har en verklig passion för cyberdäck, vilket är anledningen till att vi har publicerat så många artiklar om fantastiska cyberdäck:

• Hamradio Cyberdeck
• Mekaniskt tangentbord Cyberdeck
• Terminal Cyberdeck
• Cyber-Tape-Deck
• Mini Cyberdeck

För den oinvigde bör jag klargöra att cyberdecks vanligtvis är bärbara datorer som är utformade för att vara både användbara och estetiskt tilltalande. De är ungefär som cyberpunk-laptops.

Och medan vissa använder vanliga Raspberry Pis för sina cyberdeck-projekt, har andra visat att du kan skapa ett mycket coolt cyberdäck med en Compute Module 4.

Projekt #8: Ett kluster av beräkningsmoduler

Detta är faktiskt en av de mest populära användningarna av beräkningsmoduler.

Om du vill köra flera Raspberry Pis samtidigt kan du överväga att bygga ett Compute Module Cluster. Ett kluster är ett antal Raspberry Pis som är kopplade till varandra.

Kluster kan användas för en rad olika ändamål - distribuerad databehandling, webbservrar, en Docker Swarm, en gateway för IoT, eller så kan du använda ett Compute Module-kluster som en NAS-server. Du kan också använda det för maskininlärning eller applikationstestning. Alternativen är verkligen obegränsade.

Det mest kända exemplet på ett Compute Module-kluster är utan tvekan Turing Pi, så du kan kolla in det om du vill ha mer information.

Projekt #9: En modulär dator med Compute-modul

Mitt absoluta favoritprojekt med Compute Module 4 är Pockit - en handhållen modulär dator. Den är uppbyggd kring ett kort som man sedan kan lägga till magnetiska moduler på.

Du kan flytta runt dessa moduler för att t.ex. skapa en handhållen spelkonsol, ett LED-kort eller till och med en multi-SSD NAS. Det är fortfarande ett pågående arbete, men du kan kolla in en demonstrationsvideo här:

Det här är bara nio av dussintals projekt som du kan skapa med Raspberry Pi Compute Module 4. Så nu när du känner dig inspirerad kan du sätta igång med ditt nästa CM4-projekt!

Var kan jag få tag på en?

Om du inte redan har ett kan du kolla in vårt systerföretag, buyzero.de.

Där kan du hitta Compute Modules och Raspberry Pis av alla sorter i lager.

Dessutom är vi en godkänd återförsäljare av Raspberry Pis. Så du får en fullständig garanti för deras äkthet och kvalitet.

Slutsats

Den stora poängen jag ville göra med den här artikeln är att det finns saker som du kan göra med Raspberry Pi Compute Module 4.

Det är inte bara något för industrin, utan det är också något som tillverkare och entusiaster kan leka med.

Det här lilla kortet är superanvändbart och superkraftfullt. Den har samma styrka som en Raspberry Pi 4, men den är mycket mer hållbar och tillförlitlig.

I slutändan är Compute Module 4 en utmärkt enhet för ditt nästa projekt!