计算模块的功能 4

Raspberry Pi Compute Module 4（CM4）是一块神奇的小电路板，也是 Raspberry Pi 的同父异母兄弟。 我们上周讨论过的 Raspberry Pi 4 系列.

去年，我们发表了一篇关于计算模块基础知识的文章 4 这里.但在过去的一年半里发生了太多事情，所以我们想谈谈计算模块 4 以及 2023 年能用它做的一切。

毕竟，计算模块是专为那些想制作自己的定制印刷电路板的人设计的。Raspberry Pi 还生产官方 IO 板，帮助你开始这项工作！

很多人都认为它们不适合制造商和发烧友。他们会说："啊哈，计算模块只是工业用的"。当然，这种说法也有道理，因为制造商和发烧友并不总是自己制作印刷电路板。

但是，在这篇文章中，我想说明的是，你仍然可以用它做很多事情。 树莓派计算模块 4.

诚然，在我们开始之前，我应该说 Compute Module 4 项目通常不太适合初学者。但是，如果你有决心，它们绝对会在很多项目中为你提供良好的服务！

历史

首先，我们来简单回顾一下 Raspberry Pi 提供的计算模块的历史。

初始计算模块 由 Raspberry Pi 有限公司于 2014 年推出。

如上文所述，计算模块背后的理念是创造一种可定制性更强、弹性更大的产品。这样，人们和公司就可以创建自己想要的 PCB，同时还能获得 Raspberry Pi 的计算能力。

因此，你可以用自己的系统和形式使用 Raspberry Pi 的硬件和软件。

此外，计算模块还具有额外的输入输出接口，并可配备特殊的闪存。

继 Compute Module 1 之后，又推出了 Compute Module 3 和 Compute Module 3 Lite。随后又推出了 Compute Module 3+ 和 Compute Module 3+ Lite。

3+ 相当于将 Raspberry Pi 3 B 升级到 Raspberry Pi 3 B+，主要是将 CPU 时钟从 1200 MHz 提高到 1400 MHz，并改进网络功能。

而 Lite 版本则是不带 eMMC 闪存的模块。

然后，2020 年 10 月 19 日，Raspberry Pi 计算模块 4 发布。

CM4 规格

与 Raspberry Pi 4 一样，Compute Module 4 也是超级强大，几乎在所有指标上都超过了 Compute Module 3+。

与 Raspberry Pi 4 一样，它使用 Broadcom BCM2711 芯片，提供主频为 1.5 GHz 的四核 ARM Cortex-A72 (ARM v8) 64 位片上系统 (SoC)。

它还采用了不同的 LPDDR4-3200 SDRAM（带 ECC），这意味着你可以买到 1GB、2GB、4GB 甚至 8GB 的内存。

Compute Module 4 还可搭载用于 WiFi 和蓝牙的赛普拉斯 CYW43455。因此，如果您对 2.4 GHz 或 5.0 GHz WiFi 和蓝牙 5.0 或 BLE 感兴趣，那么这就是您的选择。

它采用 +5V 单电源供电，然后以 +3.3V 和 +1.8V 电压为外围设备提供 600mA 电流。

在 CM4 的背面，您可以看到有两个 100 引脚的板对板连接器。这是将 CM4 连接到您所选的印刷电路板的主要接口。

最后需要指出的是，计算模块 4 的生产至少要持续到 2031 年 1 月。而 Raspberry Pi 4 只能保证生产到 2026 年 1 月，可靠性方面的差异尤为明显。

计算模块与 Raspberry Pi

Raspberry Pi 4 和 Compute Module 4 有什么区别？

计算模块不就是没有端口的 Raspberry Pi 吗？

是，也不是。CM4 可以为您提供三个关键要素：

• eMMC 闪存
• 一个 PCIe 接口
• 外部天线连接

这三点都值得简单探讨一下。

eMMC 是嵌入式多媒体卡（embedded MultiMediaCard）的缩写。它是一种非易失性闪存，常用于智能手机、平板电脑等小型设备和计算模块 4 等单板计算机。

CM4 内置 eMMC 存储芯片，容量各不相同。如上所述，Compute Module Lites 没有配备任何 eMMC 存储设备。但重要的是，eMMC 比一般 Raspberry Pi 所需的 micro SD 卡更快、更可靠。

PCIe 是 Peripheral Component Interconnect Express 的缩写。它是连接计算机内部硬件组件的高速接口。计算模块 4 通过其 GPIO（通用输入/输出）引脚支持 PCIe。

这意味着您可以将外部 PCIe 设备连接到 CM4，如固态硬盘（SSD）、显卡或其他扩展卡。使用 PCIe，您确实可以获得超乎想象的高数据传输速率。

Jeff Geerling 的 PCIe GitHub 存储库

现在我们来看看外置天线，它可以连接到 CM4 上以提高无线通信能力。

当然，Compute Module 4 的某些型号还带有板载 Wi-Fi 和蓝牙功能。

不过，为了增强无线连接能力和范围，您可以在 CM4 的天线连接器上安装外置天线。

除了这三大区别外，计算模块还有两个显著特点与标准 Raspberry Pi 4 不同。

它的耐温性也更强。Raspberry Pi 4 的工作温度为 0°C 至 50°C。Compute Module 4 的工作温度介于 -25°C 和 80°C 之间。这显然是一个巨大的差别。

不过，如果您想在熔化温度下测试 CM4，我想您可以查看 Waveshare CM4 散热器.

您可能已经从我们的文章"您需要了解的有关 Raspberry Pi 4 的所有信息"在 2021 年 11 月 9 日，Raspberry Pi 4 的默认时钟频率从 1.5GHz 升级到了 1.8GHz。

但这种升级不适用于 CM4。正如 Eben 的评论中澄清:

与 Raspberry Pi 4 相比，CM4 少了一样东西，那就是 USB 3.0。虽然 Raspberry Pi 4 有两个 USB 3.0 端口，但 CM4 却没有。因此，这无疑是一个缺点。

CM4 变体

Compute Module 4 的一个显著特点是它有 32 种不同的板型。

您可以根据自己的需求决定是否需要 WiFi、内存容量和 eMMC 存储空间。

是否需要无线连接？要还是不要？

您需要多少内存？1GB、2GB、4GB 还是 8GB？

您需要 eMMC 吗？如果是，您想要 8GB、16GB 还是 32GB？

这也是 CM4 的优势所在，您可以根据自己的具体要求进行定制。

精简版计算模块

说到这里，你可能会对 Compute Module Lite 产生好奇。如果没有配备 eMMC 的 Compute Module 4，那么它的内存是多少？

那么，对于 Compute Module 4 Lite 来说，您就需要使用 micro SD 卡了。这就是为什么 Compute Module 4 的官方 I/O 板上有一个微型 SD 卡插槽。

如果要将 CM4 连接到另一块电路板上，还需要确保能将微型 SD 卡插入电路板。

CM4IO 电路板

既然我们已经弄清了这一点，那就来谈谈官方的 I/O 板吧。 CM4IO 板.

CM4IO 板是一个开源的突破板，可让您使用计算模块的所有特性和功能。

因此，我们的想法是，在设计自己的印刷电路板之前，您可以将 CM4 安装到电路板上，然后测试计算模块的所有功能。

让我来介绍一下 CM4IO 板的规格，因为它的规格很多。

首先是一个外部电源插孔（+12V、+5V）、两个全尺寸 HDMI 端口、两个 USB 2.0 端口和支持以太网供电（PoE）的千兆以太网 RJ45 接口。

此外，还有一个微型 USB 端口、一个标准风扇连接器、一个微型 SD 卡插槽（以防使用 CM4 Lite）和一个 PCIe（2 代）插槽。

此外，CM4IO 板还有两个 MIPI DSI 显示器连接器和两个 MIPI CSI 摄像头连接器。该电路板还可完美兼容标准 Raspberry Pi HAT，并配有一个带电池插座的实时时钟。

在这里我应该提到，这是一块相当大的电路板（160 毫米 x 90 毫米），但这只是因为它具备了输入输出电路板所需的一切功能。

如上所述，Raspberry Pi 有限公司也非常慷慨地将电路板开源。因此，您可以 下载源文件 并对其进行编辑，以满足您所需的规格要求（还可能使电路板更小！）。

项目

现在，百万美元的问题来了：怎样才能 你 如何使用计算模块 4？

显然，如果您的项目需要使用 eMMC 存储器、PCIe 接口或 WiFi 天线，那么使用 Compute Module 4 可能比 Raspberry Pi 4 更有意义。

不过，我想向大家展示九个非常棒的项目，这些项目都是其他人专门使用 Compute Module 4 完成的。

其中有些项目是开源的，遗憾的是，有些则不是。

但所有这些都保证会激起你的好奇心，激发你的建设热情！

项目 #1：计算模块 3D 打印机

第一个项目是使用计算模块 4 作为中央控制器的 3D 打印机。因此，CM4 与一块印刷电路板相连，然后由电路板控制打印机的所有功能。

您可以通过 帕斯卡尔-维斯丁豪森的西格蒙德 S7P.类似的项目可在 要素14.

它们的一个缺点是都不是开源的，所以你必须发挥创意，设计自己的印刷电路板。不过，你至少可以从这些产品中获得灵感！

项目 #2：NAS 计算模块

网络附加存储（NAS）是 CM4 的一个超级常见的使用案例，这主要是因为我上面提到的单通道 PCIe 2.0。

同样，PCIe 使数据传输变得超级快速和简单，因此您可以将计算模块变成自己的个人云。

与 3D 打印机示例不同的是，该项目可免费在 GitHub 上的此 CM4 NAS 存储库.资源库包括印刷电路板文件。因此，您只需下载这些文件，就能从印刷电路板制造商处获得您的印刷电路板。

项目 #3：计算模块电视棒

您是否将 Raspberry Pi 用作媒体中心或玩 RetroPie 游戏？

那么，你应该把你的计算模块 4 变成电视棒。您可以获得与 Raspberry Pi 相同的功率，并将其直接插入显示器或电视机。

扔掉 HDMI 电缆，因为电路板会为你连接好它。您可以找到一个示例 这里.

遗憾的是，这个项目也不是开源的。但这个项目一定会让你脑洞大开。

项目 #4：计算模块立体摄像机

不过，说到开源项目，这是一个非常了不起的项目。

使用计算模块 4，您可以创建 3D 照片、录制立体视频，甚至制作带有机器人操作系统的机器人。所有这些都可以通过 StereoPi 以及 StereoPi v2 PoE Shield。

而且，StereoPi 与另一款名为 立体声忍者.这就是 CM4 支持 MIPI CSI 摄像头访问的价值所在。

立体摄像机可以真正利用它。

项目 #5：计算模块硬件升级

我最喜欢的公司之一是 MNT，因为他们致力于开源硬件。例如，他们生产的笔记本电脑完全开源，可以自由调制和定制。

为此，他们不断分享人们改造其产品的方式。计算模块 4 就是其中之一。CM4 能为您提供的是一种廉价而简便的方法来 升级硬件.

当然，使用 CM4 不需要 MNT 设备。

但是，请将此作为升级设备硬件的灵感来源！

项目 #6：计算模块物联网本地服务器

使用 Compute Module 4 可以做的一件事就是将其用于家庭自动化服务器。在这里，可能没有比这更广为人知的了 黄色家庭助理.这个很酷的项目最初是一个众筹的定制印刷电路板。

他们提供在 CM4 上运行的开源家庭自动化服务器。 因此，您可以查看一下，并以此为起点。

项目 #7：计算模块 Cyberdeck

如果您是本博客的忠实读者，那么您就会知道我们 pi3g 对网络甲板情有独钟，这就是为什么我们发布了这么多关于超棒网络甲板的文章：

• Ham Radio Cyberdeck
• 机械键盘 Cyberdeck
• 终端 Cyberdeck
• 网络磁带甲板
• 迷你数码甲板

对于不了解的人，我得说明一下，赛博朋克电脑通常是一种便携式电脑，其设计既实用又美观。它们有点像赛博朋克笔记本电脑。

虽然有些人转向使用标准的 Raspberry Pis 来进行他们的 cyberdeck 项目，但也有些人表示 您可以用计算模块 4 创建一个非常酷的网络甲板.

项目 #8：计算模块集群

这实际上是计算模块最常用的用途之一。

如果您想同时运行多个单一用途的 Raspberry Pis，那么您可以考虑构建一个计算模块集群。计算模块集群是由多个相互连接的 Raspberry Pis 组成。

集群可用于多种用途--分布式计算、网络服务器、Docker Swarm、物联网网关，或者将计算模块集群用作 NAS 服务器。你还可以将其用于机器学习或应用测试。真的，选择是无限的。

计算模块集群最有名的例子无疑是 图灵 Pi如果您想了解更多详情，可以查看该网站。

项目 #9：计算模块化计算机

我最喜欢的计算模块 4 项目是 波基特 - 是一种手持模块化计算机。它以一块电路板为中心，您可以在上面添加磁性模块。

你可以移动这些模块，创建手持游戏机、LED 板，甚至是多 SSD NAS。这款产品仍在开发中，但您可以在这里查看演示视频：

以上只是您可以用 Raspberry Pi Compute Module 4 创建的几十个项目中的九个。现在，你已经感觉受到了启发，可以开始你的下一个 CM4 项目了！

哪里可以买到？

如果您还没有，请访问我们的姊妹公司、 buyzero.de.

在那里，您可以找到各种型号的计算模块和树莓派（Raspberry Pis）。

此外，我们还是 Raspberry Pis 的认可经销商。因此，我们完全保证产品的真实性和质量。

总结

在这篇文章中，我最想说的是，你可以用 Raspberry Pi Compute Module 4 做很多事情。

它不仅是工业用的东西，也是制造商和爱好者可以玩的东西。

这块小电路板超级实用，功能超级强大。它拥有 Raspberry Pi 4 的性能，但更耐用、更可靠。

最后，Compute Module 4 是您下一个项目的理想设备！