TOFU5 Board

Développée par Oratek en Suisse

Présentation

La TOFU5 est une carte d’interface industrielle pour le Raspberry Pi Compute Module 5 (CM5). S'appuyant sur les bases de la carte TOFU originale, elle apporte des améliorations significatives et des fonctionnalités supplémentaires tout en conservant le format compact de la TOFU V1.1.

Grâce à une prise en charge améliorée des écrans, des caméras et des ports USB 3.0 plus rapides lorsqu'elle est associée au dernier CM5, la TOFU5 permet des mises à niveau fluides et ouvre de nouvelles possibilités pour vos solutions TOFU dans une grande variété de cas d'utilisation.

Conçue pour fonctionner sur une large plage de tension et équipée de fonctionnalités de protection renforcées, la TOFU5 garantit des performances fiables, même dans les scénarios les plus exigeants.

Caractéristiques

La carte mesure 9x9 cm et ses principales caractéristiques sont :

• Emplacement pour module CM5
• Connecteur GPIO standard Raspberry Pi 40 broches‍
• Entrée 7-28V, alimentations 15W 3,3V/5A et 5V/3A
• Port Gigabit Ethernet, compatible PoE/PoE+
  
  • Compatible avec les HAT Raspberry Pi POE et POE+ (entretoise requise)
• Connecteur M.2 Key B 2230/2242/3042/3052
  
  • Connectivité PCIe (Gen2 x1)
  • Connectivité USB 3.0
  • Support de carte microSIM
• 3 ports USB 3.0 Type-A
  
  • Option de port A simple [Molex 48405-0004 à la place du 48406-0001]
• 1 connecteur de sortie USB 2.0
• 1 port HDMI pleine taille
• 2 ports hybrides caméra (CSI)/écran (DSI) à 4 voies
• Entrées d'alimentation par connecteur cylindrique et bornier
• Entrée alimentation/données USB-C avec Power Delivery (PD) compatible CM5
  
  • Entrée jusqu'à 5V/5A
  • Connectivité USB 2.0
• Lecteur de carte Micro SD pour modules Lite
• Port pour ventilateur PWM 5V
• Horloge temps réel avec connecteur de batterie JST externe (identique au Raspberry Pi 5)
• Voyants d'activité et d'alimentation
• Bouton de mode de démarrage et d'alimentation
• 2 entrées de commutateur
  
  • (Activation I2C1 pour la seconde interface CSI/DSI)
  • Sélection de la tension du ventilateur (5V ou VIN)
• Capacités de gestion de l'alimentation
  
  • Coupure de l'alimentation 3,3V pour toutes les interfaces
  • Coupure de l'alimentation USB
  • Désactivation et coupure de la carte réseau sans fil Key B
• Protection ESD sur toutes les entrées/sorties
• Format Raspberry Pi standard et 4 trous de montage M3 supplémentaires

Température de fonctionnement

Le CM5 est conçu pour fonctionner de -20°C à 85°C. Tous les composants de la carte TOFU5 respectent cette plage.
À l'exception des connecteurs, tous les composants électroniques sont certifiés pour -40°C ou moins.

Disposition

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Informations complémentaires

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Remarque : lors de l'alimentation de l'appareil via PoE ou d'autres HAT d'alimentation (ligne 5V de l'en-tête RPi comme entrée d'alimentation), ou via USB-C, un sifflement peut provenir de l'alimentation inutilisée. Le fusible peut être retiré pour un fonctionnement silencieux dans ces cas-là.

Note de mise à jour : suite aux retours de nos clients, il s'avère que le PoE et les HAT d'alimentation alimentent effectivement le connecteur M.2. Cependant, le courant de sortie est souvent limité à 2,5 A sur ces cartes. Nous recommandons une intensité nominale plus élevée pour un fonctionnement optimal de tous les périphériques.

Liste de compatibilité testée

SSD NVMe (M.2 2242)

• KingSpec NE 2242, 128 Go
• Western Digital PC SN520, 128 Go
• Transcend MTE452T, 128 Go

SSD NVMe avec clé M (via adaptateur)

• Western Digital Blue SN550, 256 Go, M.2 2280
• Western Digital Black SN750, 1 To, M.2 2280
• Samsung 970 Pro, 512 Go, M.2 2280

Modules sans fil/LTE/GPS (M.2 3042)

• Huawei ME906s-158
• Huawei ME936
• Sierra Wireless AirPrime EM7345
• SIMCom SIM7600G-H

Fichiers techniques

Le dossier de documentation complet contient les plans mécaniques, les schémas et les fichiers STEP, fournis sous la licence incluse dans l'archive.

• Plans mécaniques (PDF)
• Schémas (PDF)
• Fichier STEP

Demander le dossier de documentation TOFU5

Configuration

Caractéristiques de la carte

Pour exploiter pleinement les possibilités de la carte, les ports USB et les interfaces NVMe doivent être activés.

Comme indiqué sur la fiche technique du CM5 :  
« L'interface USB est désactivée par défaut sur le CM5 pour économiser l'énergie. Pour l'activer, vous devez ajouter la ligne suivante au fichier config.txt : »

dtoverlay=dwc2,dr_mode=host

La prise en charge du NVMe n'est pas non plus activée par défaut sur Raspberry Pi OS. La commande

sudo modprobe nvme-core

est nécessaire, suivie d'un redémarrage pour activer le module noyau NVMe.
Vous trouverez plus d'informations sur le NVMe dans l'article de Jeff Geerling sur le CM4 review.

Charge d'entretien de l'horloge temps réel (RTC)

Pour activer la charge d'entretien de la RTC lorsque le CM5 est alimenté, vous devez ajouter le paramètre suivant dans le fichier « /boot/firmware/config.txt » :

dtparam=rtc_bbat_vchg=3000000

Démarrage sur eMMC

Pour démarrer sur l'eMMC, maintenez le bouton nRPIBOOT enfoncé tout en branchant le câble USB-C pour le flashage (aucune autre source d'alimentation). Le câble USB alimentera le CM5 pendant le démarrage. Vous pouvez relâcher le bouton après avoir branché le câble. Ensuite, vous devez exécuter le script rpiboot. Cela peut se faire de deux manières :

• Si vous avez BalenaEtcher, ouvrez-le. Il exécutera le script en arrière-plan et, après quelques secondes, votre appareil sera reconnu.
• Installez rpiboot directement. Pour Linux/macOS, suivez les instructions sur leur page GitHub. Pour Windows, vous pouvez télécharger l'installateur

Vous trouverez plus d'informations sur le flashage de l'eMMC ici.

Fonctions de surveillance (watchdog)

Le module de calcul se comporte de manière très similaire à un Raspberry Pi 5. Grâce à cela, vous pouvez utiliser les mêmes fonctions de surveillance pour garantir la fiabilité. Vous pouvez consulter diode.io pour plus d'informations sur leur utilisation. Vous trouverez également davantage de détails sur ce fil de discussion StackExchange.

Montage d'un SSD

Tout d'abord, vous devez partitionner le stockage en suivant ce tutoriel de pidramble. Notez que /dev/sda1 sera très probablement remplacé par /dev/nvme0n1.

Une autre possibilité de montage est disponible sur le site web de Raspberry Pi, ici (avec un périphérique formaté).

Un test de performance pratique peut être effectué pour évaluer votre SSD en exécutant la commande issue de pibenchmarks.com/, où vous constaterez d'excellents résultats sur la carte TOFU dans Meilleurs scores (SBC).

sudo curl https://raw.githubusercontent.com/TheRemote/PiBenchmarks/master/Storage.sh | sudo bash

Cette commande doit être exécutée à l'emplacement du disque.

Démarrage sur SSD NVMe

Le Raspberry Pi prend désormais en charge le démarrage sur SSD NVMe, et la carte TOFU est le compagnon idéal pour cela ! Vous trouverez plus d'informations dans la documentationdu Raspberry Pi.

Commutateur coulissant de configuration alimentation/alimentation+données USB-C / connecteur d'extension USB 2.0

Si un câble est branché sur le port USB-C et que le commutateur coulissant est en position alimentation+données, le CM5 devient un périphérique USB (par défaut) et son bus USB 2.0 est acheminé vers le port USB-C.

Si le commutateur coulissant est en position alimentation, le port USB-C est utilisé uniquement pour l'alimentation et le bus USB 2.0 du CM5 est acheminé vers le connecteur d'extension USB 2.0.

Cartes réseau

Les cartes réseau M.2 utilisent souvent la ligne USB du connecteur comme interface. N'oubliez pas d'activer l'interface USB, comme mentionné ci-dessus.

Les cartes testées fonctionnent nativement avec Balena OS , Network Manager et Modem Manager étant préinstallés. Il vous suffira de configurer un fichier de configuration pour que cela fonctionne immédiatement plus de détails.

Une autre méthode consiste à installer manuellement Network Manager et Modem Manager et à les configurer. Cela n'est pas spécifique à la carte TOFU mais s'applique plus généralement à Linux. Un guide pour commencer est disponible ici.

Ports caméra et écran

Sur la carte TOFU, les ports caméra et écran sont nommés cam1 et disp1. Vous trouverez de l'aide pour les activer dans la documentation Raspberry Pi caméra et écran.
Vous pouvez par exemple télécharger le fichier «dt-blob-disp1-cam1.dts» en bas de la page.

Vous devez ensuite compiler le fichier (cela affichera de nombreux avertissements qui peuvent être ignorés) :

sudo dtc -I dts -O dtb -o dt-blob-disp1-cam1.dtb dt-blob-disp1-cam1.dts

Installez ensuite le fichier dt-blob.bin :

sudo cp dt-blob-disp1-cam1.dtb /boot/dt-blob.bin

redémarrez, et tout devrait être prêt.

Vous trouverez également plus d'informations ici.
Pour utiliser la caméra, vous pouvez consulter ces guides sur le logiciel libcamera.

Configurations des broches

• Désactivation du WiFi
• Désactivation du Bluetooth
• Protection en écriture de l'EEPROM

• Sélection de la tension de sortie GPIO, 3,3 V ou 1,8 V.

• Bouton d'alimentation
• Activation globale
• Sortie de synchronisation.

• Sélectionner la tension du ventilateur 5 V ou VIN
• Activer le bus I2C1

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Avertissement

• Toute alimentation externe utilisée avec la carte TOFU5 doit être conforme aux réglementations et normes en vigueur dans le pays d'utilisation.
• Ce produit doit être utilisé dans un environnement bien ventilé. S'il est utilisé dans un boîtier, celui-ci ne doit pas être recouvert et doit permettre la dissipation de la chaleur.
• Pendant son utilisation, ce produit doit être placé sur une surface stable, plane et non conductrice, et ne doit pas entrer en contact avec des objets conducteurs.
• Le raccordement d'appareils incompatibles à la carte TOFU5 peut affecter la conformité, endommager l'unité et annuler la garantie.
• Tous les périphériques utilisés avec ce produit doivent être conformes aux normes en vigueur dans le pays d'utilisation et être marqués en conséquence pour garantir le respect des exigences de sécurité et de performance. Ces articles incluent, sans s'y limiter, les claviers, les moniteurs et les souris lorsqu'ils sont utilisés avec la carte TOFU5.
• Les câbles et connecteurs de tous les périphériques utilisés avec ce produit doivent disposer d'une isolation adéquate afin de respecter les exigences de sécurité applicables.

Consignes de sécurité

Pour éviter tout dysfonctionnement ou dommage à ce produit, veuillez respecter les points suivants :

• Ne pas exposer à l'eau ou à l'humidité, et ne pas placer sur une surface conductrice pendant le fonctionnement.
• Ne pas exposer à une chaleur excessive, quelle qu'en soit la source.
• Manipuler avec précaution pour éviter tout dommage mécanique ou électrique au circuit imprimé et aux connecteurs.
• Lorsque l'appareil est sous tension, évitez de manipuler le circuit imprimé, ou saisissez-le uniquement par les bords afin de minimiser les risques de dommages liés aux décharges électrostatiques.

Ressources

• Fiche technique du Raspberry Pi Compute Module 5
• Fiche technique de la carte d'E/S du Raspberry Pi Compute Module 5
• Documentation générale du Raspberry Pi

Personnalisation

Oratek est une société d'ingénierie, par conséquent toute personnalisation ou développement basé sur le TOFU est non seulement possible, mais constitue une réalité. Au cours des dernières années, nous avons réalisé de nombreux développements sur mesure et nous serons heureux d'étudier toute demande.

Pour toute demande, veuillez nous contacter

Déclarations de conformité

• Déclaration de conformité RoHS
• Déclaration de conformité CE
• Déclaration de conformité FCC
• Déclaration de conformité UKCA

Raspberry Pi est une marque déposée de la Raspberry Pi Foundation

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