Compute Module 4: преимущества и применение для компактных встраиваемых систем

Ищете модуль для разработки коммерческого продукта, который встанет в стандартный SODIMM-разъем? Нужен компактный форм-фактор, недоступный для обычных Raspberry Pi? Compute Module 4 (CM4) — именно то, что нужно.

Эта статья объясняет, что такое Compute Module, как его использовать, и отвечает на ключевые вопросы для старта.

Что такое Compute Module?

Compute Module — это промышленный форм-фактор Raspberry Pi. Внутри: тот же процессор (BCM2711, 4-ядерный Cortex-A72 @ 1,5 ГГц), память (LPDDR4), eMMC (вместо microSD), но без периферии — только два высокоплотных 100-пинных mezzanine-разъема для подключения к вашей carrier board (базовой плате).

CM4 и Pi Zero похожи по размеру, но функционально разные: CM4 — для встраивания в кастомные платы, Pi Zero — самостоятельный SBC.

Вы проектируете свою PCB с нужными разъемами, интерфейсами, форм-фактором — и ставите на неё CM4. Полная свобода дизайна.

Применение Compute Module

Идеален для встраиваемых систем и промышленности:

• Промышленные контроллеры и ПЛК
• IoT-шлюзы и边缘-вычисления
• Тонкие клиенты (thin clients)
• Цифровая реклама (digital signage)
• Домашняя автоматизация
• Кластерные вычисления (блейд-системы)
• Ручные/портативные устройства

Преимущества Compute Module 4

1. Готов к серийному производству (productization).
2. Компактная плата → компактные конечные изделия.
3. На борту eMMC (8/16/32 ГБ) — надежнее microSD.
4. Богатый набор интерфейсов на mezzanine-разъемах:

• GPIO — 48 линий
• I2C — 2
• SPI — 2
• UART — 2
• USB 2.0 OTG/Host — 1
• PCIe Gen 2 ×1 — 1 (для NVMe SSD, модемов и др.)
• HDMI 1.3a — 1 (до 4Kp30)
• DSI (дисплей) — 2 двухполосных или 1 четырехполосный (до 1 Гбит/с на полосу)
• CSI (камера) — 2 двухполосных или 1 четырехполосный (до 1 Гбит/с на полосу)
• DPI (Parallel RGB Display) — 1
• SDIO/SD — 2
• SMI (NAND) — 1

Спецификации Raspberry Pi Compute Module 4

Ключевые отличия от Pi 4: нет встроенных USB 3.0, Gigabit Ethernet, 4-х USB, полноразмерных HDMI — всё это выносится на carrier board. Есть PCIe (нет на Pi 4). Варианты: с/без Wi-Fi/BT, с/без eMMC (Lite), разный объем RAM (1/2/4/8 ГБ).

Compute Module 4 IO Board (оценочная плата разработки)

CM4 не работает без carrier board. CM4 IO Board — официальная плата разработки для прототипирования.

На IO Board:

• 2× CSI (камера), 2× DSI (дисплей) — можно 2 официальных дисплея одновременно
• 40-пин GPIO (как на обычном Pi) — работают HATы, в т.ч. PoE HAT
• 2× USB 2.0 (полноразмерные)
• 2× полноразмерный HDMI
• Gigabit Ethernet (RJ45)
• microUSB (для прошивки eMMC через rpiboot)
• microSD слот (для CM4 Lite без eMMC)
• 12В DC вход (качественное питание всей системы)
• PCIe Gen 2 ×1 слот (NVMe SSD и др.)
• Разъемы вентилятора (J17) и внешнего питания (J20)

Сравнение: CM4 vs Raspberry Pi 3 vs Pi 4

Pi 3: BCM2837, 4×Cortex-A53 @ 1,2 ГГц. Pi 4: BCM2711, 4×Cortex-A72 @ 1,5–1,8 ГГц (быстрее). CM4: тот же BCM2711, но форм-фактор SODIMM, eMMC, PCIe, нет встроенной периферии.

Проекты на Compute Module

Домашняя система безопасности на Raspberry Pi

Дешевая альтернатива умным системам безопасности.

Материалы: Twilio, AWS S3, Raspberry Pi Camera Module V2. Полный туториал.

Собственный компьютер на CM4

Можно собрать ПК: монтаж фото/видео, 2× 4K экрана, Bluetooth 5.0, 2× USB 3.0 (через PCIe-карту на IO Board).

Набор Raspberry Pi 4 Desktop Kit:

• Мини беспроводная клавиатура с тачпадом
• microSD 32 ГБ (Class 10) + ридер
• Raspberry Pi 4 Model B 4 ГБ
• Micro-HDMI → HDMI кабель 1 м
• БП 5В 3А Type-C
• Cat6 Ethernet 1 м
• ABS корпус типа H для Pi 4

Есть ли у Compute Module Wi-Fi?

Базовые версии CM4 без Wi-Fi/BT (в отличие от Pi 3B+/4B). Есть варианты с антенной на плате (CM4 Wireless). Если Wi-Fi нужен — купите версию с беспроводным модулем или подключите через USB/SDIO/SPI (например, ESP32/ESP8266 как ко-процессор).

Заключение

Compute Module 4 — мудрая инвестиция для компактных встраиваемых продуктов с мощностью Pi 4. Идеален, если нужен прямой доступ к PCIe или нестандартный форм-фактор. Вопросы или предложения — пишите нам!