Лого Сделано у нас
21

Разработан встраиваемый компьютер на модуле Raspberry CM3+

imageimage © habrastorage.org

Рисунок 1 — Плата устройства AntexGate

Большой опыт работы в сфере промышленной автоматизации и АСУТП, казалось бы, должен способствовать тому, что со временем уже много всего видел и много всего знаешь. Но не тут-то было. Оказывается, иногда могут возникать задачи и проекты, которые трудно реализовать стандартными средствами. Так под один крупный проект по мониторингу и управлению в «облаке» одного небезызвестного завода N требовалось найти подходящее железо. Однако оказалось, что в России по требованиям помехозащищенности устройства и открытости системы ничего подходящего не существует.

Попытка заказать идеально подходящее нам устройство из-за рубежа провалилась, поскольку на территорию нашей страны оборудование с пометкой «IoT» весьма трудно ввести в промышленных масштабах. Другие же поставщики не устроили сроками доставки в 12 недель при небольших объемах и ценой. Поэтому в голове родилась и плотно осела мысль о создании своего устройства. Причем такого, чтобы оно было универсальным и подходило не только конкретно под этот один проект, а под множество других. В итоге от момента зарождения идеи, подбора поставщиков и корпуса, разработки платы, её отладки и тестирования, написания инструкций и технической документации прошло весьма много времени.

Но зато теперь я держу с легким трепетом в руках полностью законченное и рабочее устройство, и могу заявлять, что мы это сделали!

Почему именно Raspberry?

Raspberry Pi — это небольшой и дешевый универсальный микрокомпьютер, гибко настраиваемый под любые задачи. С 2014 года он выпускается как самостоятельный вычислительный модуль Compute Module, то есть из привычной платы с различными интерфейсами и разъемами осталось только самое важное: процессор, ПЗУ и ОЗУ. Такое исполнение позволяет использовать это устройство для любых мыслимых и немыслимых задач, все лишь упирается в возможности фантазии для создания обвязки вокруг модуля. Стоит также заметить, что с момента выхода в свет первой версии устройства вышло уже три версии модулей, а после выхода Raspberry Pi 4, вероятно, стоит ожидать еще и четвертую версию в скором времени. Всё это говорит о том, что разработчики активно развивают свой продукт, увеличивают его мощность и быстродействие, и что их устройство пользуется определенной популярностью у людей. Эта популярность не беспочвенна: за всё это время они зарекомендовали себя как надежные устройства, способные решать задачи различного уровня в любых условиях, даже в космосе. Также программировать на Raspberry Pi условно просто, они обладают большим количеством интеграторов по всему миру.

Открытая операционная система Linux позволяет устанавливать на устройство абсолютно любое программное обеспечение в зависимости от требуемой задачи. Например для решений в области умного дома возможны стыковки с OpenHab, Home Assistant, iRidiumMobile, NodeRed и др (пример использования устройства для умного дома можно прочесть тут). Для промышленности возможна установка SCADA-систем, таких как CODESYS, Rapid SCADA, OpenSCADA с возможностью использовать устройство как шлюз для передачи данных на верхний уровень по протоколам MQTT, http, REST API или CoAP. Также возможна интеграция с различными облачными сервисами.

Что по интерфейсам?

imageimage © habrastorage.org

Рисунок 2 — Вид платы сверху и снизу

Устройство в минимальном исполнение поддерживает следующие интерфейсы:

  • RS485×2;
  • RS232×1;
  • CanBus х 1;
  • 1-Wire х 1;
  • USB х 1;
  • Ethernet х 1;
  • SMA x 2;
  • SIM х 1;
  • miniPCIe х 2;
  • HDMI 4k х 1;
  • MicroUSB х 1;
  • MicroSD х 1;
  • GPIO х 1.
  • LED х 1 (программируемый);

Вышеописанные интерфейсы позволяют внедрить устройство практический в любой проект. А дополнительные аппаратные модули для установки в слоты Mini PCI-e от сторонних производителей решают проблему с наличием связи и интернета у устройства. Такой путь с установкой модулей связи нами был выбран не случайно, поскольку наличие USB-адаптеров (так называемых «свистков») является не очень надежным и качественным вариантом, а установка промышленных роутеров по типу Robustel R2000-3P является дорогостоящим (около 12 т.р.). Поэтому мы остановились на установке двух разъемов под модули Mini PCI-e, которые можно использовать по собственному желанию:

  • 3G, LTE, GPRS модуль (HUAWEI MU709s-2, цена: 2,5 т.р.);
  • Wi-Fi модуль с возможностью подключения к нему направленной антенны;
  • NB-IoT модуль;
  • LoraWan модуль для построения сети «интернет вещей».

Таким образом, появляется некая вариативность и гибкость в выборе нужных интерфейсов связи под конкретную задачу.Дополнительные решения

  • Аппаратный watchdog;
  • Аппаратные часы реального времени;
  • Энергонезависимая память EEPROM;
  • Металлический корпус и крышки (алюминий 3 мм);
  • Диапазон питания 9-36 В;
  • Температурный диапазон −25…+80°C (по документам, тесты еще не проводились).

imageimage © habrastorage.org

Рисунок 3 — Устройство AntexGate в корпусе.

  • 0
    Alexander V Alexander V
    05.02.2014:42:13

    В каком месте тут разработка?

    • 5
      Антекс Дом Антекс Дом
      05.02.2014:51:08

      Мы разработали полностью материнскую плату для raspberry cm3, документация, тех поддержка и т. д.

      • 4
        Нет аватара Rockets
        05.02.2018:55:45

        Классно!

        У вас габариты устройства 115×51×119mm

        Фирма ASRock несколько лет назад начала выпускать плата 5,8×5,8″ (147 мм х 147 мм) Mini-STX H110M-STX под процессоры Intel и ASRock A300 M-STX под процессоры AMD.

        5,8×7,4″ Micro-STX — Z270-STX MXM, B250 -STX MXM, H110-STX MXM. под процессоры (пока) Intel.

        Есть для промышленности аналогичные платы в этом Форм-факторе IPC H 110 MXM,

        IPC Q 170 MXM, IPC Q 170Q MXM, IPC-Q370Q MXM. Естественно по ОСям Windows,Linux

        На их базе делают много чего. Поддержка видио карт МХМ вплоть до GeForce RTX 2080 MXM и прочие плюшки.

        К чему я это. Шкафы под столом, или рядом со станком уходят, на их смену приходят мини ПК, с возможностями крутых навороченных систем. Если вы смогли разработать на базе Raspberry, НАДЕЮСЬ ВЫ сможете и на наших Эльбрусах/Байкалах разработать что-то подобное, а может и круче, чем у ASRock. Хотелось бы собрать, или купить наконец, что-то на базе отечественных производителей (Материна/процессор)и по больше выбор

        Успехов, удачи в делах и начинаниях.

        Отредактировано: Rockets~18:58 05.02.20
    • 4
      Антекс Дом Антекс Дом
      05.02.2014:51:55

      корпус, все комплектующие печатной платы, сама печатная плата — это не разработка по Вашему?

      • 0
        Alexander V Alexander V
        05.02.2014:54:00

        Raspberry тут тогда что делает?

        • 7
          Антекс Дом Антекс Дом
          05.02.2014:57:36

          Это не обычные raspberry pi, это процессорный модуль raspberry cm3, фактически Мы использовали только процессор от raspberry.

          Отредактировано: Антекс Дом~14:58 05.02.20
          • Комментарий удален
          • -7
            goryachee_leto goryachee_leto
            05.02.2018:00:39

            это процессорный модуль raspberry cm3, фактически Мы использовали только процессор от raspberry.

            Вы его на АлиЭкспресс брали? А вдруг гипотетически США введут ограничения на данный модуль?

            • 1
              Нет аватара opt1mist
              06.02.2015:44:18

              А нужно было для решения локальной задачи разрабатывать свой процессор, желательно на собственной архитектуре?

              Ребята молодцы, задействовали хорошо задокументированное и отлаженное железо, для которого нет нужды пилить 100500 костылей.

              P/S Возможно я что-то упускаю и вам с высоты дивана видней)

              Отредактировано: opt1mist~15:45 06.02.20
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,