Módulo informático 4 de Raspberry Pi frente al Módulo informático 3

Raspberry Pi lanzó el Compute Module 4, como sucesor del Compute Module 3B+. El Compute Module 4 (CM4) es el llamado System on Module (SoM), que contiene las partes principales que componen una Raspberry Pi 4, por ejemplo, y además de eso eMMC Flash en diferentes tamaños (que van desde ninguno para la versión del módulo Lite hasta 32 GB).

El CM4 permite a los diseñadores integrar una potente solución informática en sus productos embebidos, sin tener que firmar acuerdos de confidencialidad con Broadcom ni comprometerse con grandes volúmenes de compra de SoC. También se benefician de la experiencia de diseño del equipo de diseño de hardware y software de Raspberry Pi y, por supuesto, de la comunidad Raspberry Pi y la amplia gama de soporte de software para la plataforma Raspberry Pi.

Principales diferencias en la nueva generación de módulos informáticos

nuevo factor de forma

En lugar de ser compatible mecánicamente con DDR2-SODIMM, como todos los módulos informáticos anteriores (1, 3, 3+), el nuevo CM4 se conecta a la placa base del módulo informático mediante dos conectores Hirose de alta densidad de 100 pines.

Esto le permite tener una huella más pequeña (55 mm x 40 mm x 4,7 mm, con 4 agujeros de montaje de M2,5), y proporcionar nuevas interfaces de alta velocidad. (De lo contrario, Raspberry Pi se habría quedado sin pines con el enfoque DDR2-SODIMM).

nuevas capacidades e interfaces

El nuevo CM4 dispone de interfaces adicionales:

• un puerto HDMI adicional; ambos puertos HDMI son capaces de dar salida a 4K y son compatibles con HDMI 2.0
• Interfaz PCI Express ( Gen 2 x1 = un carril)
• Interfaz GBit Ethernet (Broadcom BCM54210PE PHY incluido en el módulo informático): ¡sólo tiene que añadir un MagJack a su diseño!
• Soporte WLAN a bordo (en las versiones WiFi), con antena de trazado de PCB y antena externa opcional

diseño de la fuente de alimentación significativamente simplificado

Te sorprenderá lo sencillo que es diseñar para el nuevo módulo de computación Raspberry Pi: una sola alimentación de +5V es todo lo que se necesita, e incluso suministrará hasta 600 mA a 3,3V y 1,8V a los periféricos por ti.

Ya no es necesario añadir diferentes raíles de alimentación y secuenciarlos cuidadosamente: esto simplificará enormemente el diseño de tu propia placa base.

Diferencias de conexión entre el módulo informático 4 y el módulo informático 3

Hay diferentes grupos de pines en los módulos Compute, vamos a ver cada uno de ellos y sus diferencias entre las versiones a su vez.

Diferencias de pines GPIO entre los módulos de cálculo

En la siguiente tabla, he enumerado los pines GPIO disponibles en el módulo de computación 4 (CM4), en el módulo de computación 3 (cm3) y en la Raspberry Pi 4, con sus respectivos números de pin.

Los pines GPIO están divididos por bancos GPIO, en el SoC Raspberry Pi, los pines GPIO0 - GPIO27 están en el banco GPIO 1, mientras que los pines GPIO28 a GPIO45 están en el banco GPIO 2. Los bancos GPIO, en el CM3, pueden ser manejados con voltajes independientes (GPIO0-27_VREF y GPIO28-45_VREF).

En CM4 y Pi 4 sólo el primer banco GPIO (GPIO0 - GPIO27) están expuestos. Además de eso, el CM4 expone GPIO44 y GPIO45, que normalmente se utilizan para manejar la(s) cámara(s) oficial(es) de la Raspberry Pi y la pantalla de 7". ¡Por lo tanto, el CM4 carece de 16 pines GPIO en comparación con el CM3!

GPIO BCM ID	CM4 Pin#	CM3 Pin#	Pi 4 Pin#	Nota
GPIO0	36 (ID_SD)	3	27	ID_SD = SDA0
GPIO1	35 (ID_SC)	5	28	ID_SC = SCL0
GPIO2	58	9	3	SDA1
GPIO3	56	11	5	SCL1
GPIO4	54	15	7	GPCLK0
GPIO5	34	17	29	GPCLK1
GPIO6	30	21	31	GPCLK2
GPIO7	37	23	26	SPI0_CE1_N
GPIO8	39	27	24	SPI0_CE0_N
GPIO9	40	29	21	SPI0_MISO
GPIO10	44	33	19	SPI0_MOSI
GPIO11	38	35	23	SPI0_SCLK
GPIO12	31	45	32	PWM0
GPIO13	28	47	33	PWM1
GPIO14	55	51	8	TXD0 / TXD1
GPIO15	51	53	10	RXD0 / RXD1
GPIO16	29	57	36
GPIO17	50	59	11
GPIO18	49	63	12	PCM_CLK
GPIO19	26	65	35	PCM_FS
GPIO20	27	69	38	PCM_DIN
GPIO21	25	71	40	PCM_DOUT
GPIO22	46	75	15
GPIO23	47	77	16
GPIO24	45	81	18
GPIO25	41	83	22
GPIO26	24	87	37
GPIO27	48	89	13
GPIO28		28		SDA0
GPIO29		30		SCL0
GPIO30		34
GPIO31		36
GPIO32		46		GPCLK0 TXD0 / TXD1
GPIO33		48		RXD0 / RXD1
GPIO34		52		GPCLK0
GPIO35		54		SPI0_CE1_N
GPIO36		58		SPI0_CE0_N TXD0
GPIO37		60		SPI0_MISO RXD0
GPIO38		64		SPI0_MOSI
GPIO39		66		SPI0_SCLK
GPIO40		70		PWM0 / TXD1 SPI2_MISO
GPIO41		72		PWM1 / RXD1 SPI2_MOSI
GPIO42		76		GPCLK1 SPI2_SCLK
GPIO43		78		GPCLK2 SPI2_CE0_N
GPIO44	82 (SDA0)	82		cam / disp SDA0 / SDA1 GPCLK1 SPI2_CE1_N
GPIO45	80 (SCL0)	84		cam / disp SCL0 / SCL1 SPI2_CE2_N

Hay dos buses I2C especiales - uno en GPIO0 y GPIO1, que se utiliza para HAT EEPROMs (ID_SD / ID_SC), y uno en GPIO44 y GPIO45, que se utiliza normalmente para conectar la cámara y la pantalla.

Tenga en cuenta también, que en CM4 tiene la capacidad de establecer el voltaje de salida GPIO, utilizando GPIO_VREF - esto puede ser conectado a +1,8V o +3,3V para 1,8V o 3,3V de señalización, respectivamente. De la hoja de datos, no está claro, sin embargo, cómo esto afectará a GPIO44 y GPIO45, ¡ya que están en el Banco GPIO 1!

En el CM4, GPIO2 y GPIO3 (utilizados para I2C) tienen resistencias pull up de 1,8K.

El Compute Module 3+ permite el acceso al bus SPI2, que no está expuesto en ningún otro lugar - en el CM4, sólo tendrá acceso a SPI0 y SPI1.

El CM4 no permiten el acceso simultáneo a la UART0 (TXD0, RXD0) y a la miniUART, UART1 (TXD1, RXD1). Aquí ambas están expuestas en GPIO14 y GPIO15 como alternativas.

CM4, sin embargo, al igual que la Raspberry Pi 4, incluye UARTs adicionales (hasta 6 UARTs en total), puertos SPI (hasta 6 puertos SPI en total, cinco de los cuales están expuestos en Pi 4 y CM4) y puertos I2C (hasta 6 x I2C). Estos están disponibles como opciones adicionales de pin mux en el Banco 0 de GPIO.

Más información

• Ficha técnica del Módulo de cálculo 4
• Periféricos BCM2711 (Pi 4 y CM4) Ficha técnica
• Documentación del BCM2711
• Ficha técnica de la Raspberry Pi 4 (hoja de datos preliminar)
• Ficha técnica del módulo de cálculo 3B+
• Pinout GPIO de Raspberry Pi