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2006 CM4/CM5 UART/CAN
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== '''关键词''' == 树莓派、CM4核心板、千兆以太网、百兆以太网、RS232、RS485、CAN、RPiOS、Ubuntu、4G LTE == '''一、简介''' == CM4_UART和CM4_UART_CAN这两款扩展板针对工业应用场景而设计,两款板子均具备HDMI输出、原生千兆网络、USB扩展百兆网络、两路USB2.0、CSI1、DSI、RTC以及常规的启动用TF卡座、40Pin GPIO。CM4_UART具备一路RS232串口和一路RS485接口,而CM4_UART_CAN具备一路RS485,一路RS232,一路CAN接口。板载设计DC宽电压供电和USB-C供电,两路电源,二选一使用,不可同时使用;扩展板沉金工艺,无铅生产,PCB板通过UL和ROHS认证,防火等级94V-0。 == '''二、硬件资源''' == http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_52.jpg http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_48.jpg http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_49.jpg http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_50.jpg http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_51.jpg == '''三、烧写系统''' == 本文档采用树莓派OS和Ubuntu系统进行测试。 1. 树莓派OS的版本为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz,树莓派OS下载地址: https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit 2. Ubuntu系统的版本为ubuntu-24.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz, Ubuntu系统下载地址: https://ubuntu.com/download/raspberry-pi === 3.1 TF卡的烧写 === 树莓派CM4核心板分2个大类,一类是不带eMMC版本,仅限从TF卡启动系统;一类是带eMMC版本,仅限从eMMC启动系统,那对应扩展板上的TF卡将无效。 从TF卡启动系统的详细烧录方法请[[2003 CM4 Tiny HDMIx2(双HDMI扩展板)#3.2 从TF卡启动|点击这里]]。 === 3.2 eMMC的烧写 === 烧写前,扩展板的操作如下: 扩展板上的USB-C口即为5V3A电源口,也是eMMC烧写口,将C口接电脑,板上的BOOT短路帽短上;CM4_UART_CAN扩展板还需把OTG跳线短上,如下图: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_53.jpg 电脑上需安装树莓派CM4核心板的驱动,具体的eMMC烧写系统的方法请[[2003 CM4 Tiny HDMIx2(双HDMI扩展板)#3.3. 从eMMC启动|点击这里]]。 烧写完成后,把短路帽都拔掉,重新上电,启动系统即可。 === 3.3 注意事项 === 1. 如果使用树莓派系统,系统启动后卡死或者键盘鼠标无法使用,请在PC端打开TF卡系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本,如果是烧写在eMMC上,则请在烧写完毕后,再次使用一次rpiboot工具使系统分区显示出来,然后打开系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本: http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_41.jpg 然后按照下面红框所示的两处进行修改: http://www.mcuzone.com/wiki/2004_CM4_WiFi7/2004_CM4_WiFi7_48.jpg 2. 如果使用Ubuntu系统,系统启动后键盘鼠标无法使用,请在PC端打开TF卡系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本,如果是烧写在eMMC上,则请在烧写完毕后,再次使用一次rpiboot工具使系统分区显示出来,然后打开系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本。 需要确认下图中的红框处是否配置完全,如果没有,请手动添加完整并保存文件: http://www.mcuzone.com/wiki/2004_CM4_WiFi7/2004_CM4_WiFi7_40.jpg 也可以将红框处这一行删除后保存文件: http://www.mcuzone.com/wiki/2004_CM4_WiFi7/2004_CM4_WiFi7_41.jpg 3. Ubuntu系统的desktop版本对硬件要求较高,如果核心板只有1G内存,有可能在运行时速度很慢甚至死机,建议使用内存为2G或以上的核心板进行安装使用。 == '''四、树莓派OS的使用''' == === 4.1 测试RS485串口 === 我们首先要对对串口进行设置,需要在config.txt中加入串口与GPIO的对应关系: <code>dtoverlay=uart0</code> <code>dtoverlay=uart3,txd3_pin=4,rxd3_pin=5</code> <code>dtoverlay=uart4,txd4_pin=8,rxd4_pin=9</code> <code>dtoverlay=uart5,txd5_pin=12,rxd5_pin=13</code> http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_09.jpg 保存后退出,然后将TF卡插入扩展板,启动系统。 树莓派端建议安装可视化串口软件CuteCom: <code>sudo apt install cutecom</code> 安装完毕后,点击桌面左上角的树莓派图标,在“System Tools”有CuteCom的快捷方式: http://www.mcuzone.com/wiki/0012_MPUUART_MP4232/0012_MPUUART_MP4232_01.jpg 如果在使用过程中有权限不足的问题,请打开树莓派OS终端,输入: <code>sudo cutecom</code> 来运行CuteCom。 经测试,接口与串口号的对应关系如下: RS485对应ttyAMA5 RS232对应ttyAMA4 下图为CM4_UART_CAN扩展板: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_02.jpg 下图为CM4_UART扩展板: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_13.jpg 在PC端插上一个USB转RS485串口的转换器,与扩展板上的RS485串口相连,各自打开串口软件进行收发,结果如下: 树莓派OS端/Windows端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_56.jpg 经过实测,波特率最高可达到2.01M(以传输数据不发生乱码为准)。 === 4.2 测试RS232串口 === 在PC端插上一个USB转RS232串口的转换器,与扩展板上的RS232串口相连,各自打开串口软件进行收发,结果如下: '''以下是CM4_UART_CAN扩展板测试:''' 树莓派OS端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_05.jpg Windows端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_06.jpg 经过实测,波特率最高可达到0.86M(以传输数据不发生乱码为准)。 '''以下是CM4_UART扩展板测试:''' 树莓派OS端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_11.jpg Windows端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_12.jpg 经过实测,波特率最高可达到0.28M(以传输数据不发生乱码为准)。 === 4.3 测试CAN接口 === 基于CM4_UART_CAN扩展板测试,需要在config.txt中加入CAN接口的配置: <code>dtparam=spi=on</code> <code>dtoverlay=spi1-3cs</code> <code>dtoverlay=mcp2515,spi1-0,oscillator=8000000,interrupt=25,speed=500000</code> '''''说明:CAN是SPI接口,需要打开SPI;MCP2515是CAN控制器,oscillator为CAN晶振的频率,interrupt为MP2515的中断号,都要和硬件相对应。''''' 此外,CAN的GPIO不能和之前的串口有冲突,如果有冲突,请在本文件中先屏蔽冲突的串口GPIO(如下图蓝框处,屏蔽了UART4): http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_32.jpg 保存后退出,然后将系统卡插入扩展板,启动系统;在图形界面中,依次选择如下图项目后,确保SPI已开启: http://www.mcuzone.com/wiki/0002_MPS2280iPoE/MPS2280iPoE_08.png http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_08.jpg 在终端中输入<code>dmesg | grep spi</code>,查看 SPI 的信息: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_33.jpg SPI成功识别后,输入以下命令开启CAN: <code>sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000</code> <code>sudo ifconfig can0 txqueuelen 65536</code> http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_34.jpg 设置完成后输入<code>ifconfig -a</code>,查看CAN连接,可看到can0: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_35.jpg 安装CAN软件: <code>sudo apt-get install can-utils</code> http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_36.jpg 安装完毕后,连接好与PC之间的CAN收发器,如果树莓派OS重启过,需要再运行一次: <code>sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000</code> 然后运行下列命令,将树莓派OS端置于接收状态: <code>candump can0</code> http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_41.jpg 打开PC端的CAN测试软件,设置好波特率等参数,向树莓派OS端发送数据,结果如下: 发送端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_37.jpg 接收端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_38.jpg 如果需要树莓派OS端发送数据,则运行下列命令(#后面的是要发送的数据): <code>cansend can0 000#11223344</code> 运行几次就发送几次。 发送端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_39.jpg 接收端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_40.jpg === 4.4 测试以太网 === 板载一路原生千兆以太网和一路USB转百兆以太网,树莓派系统终端执行ifconfig,显示结果如下: ==== 4.4.1 测速百兆以太网 ==== 将扩展板的网口接到上级路由器,安装网络测速工具iperf3: <code>sudo apt install iperf3</code> http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_04.jpg 利用iperf3与PC端进行测速,结果如下: 扩展板作为client时,速度大约为94.5Mbps: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_24.jpg 扩展板作为server时,速度大约为94.9Mbps: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_25.jpg '''''注意:网络测速受网络环境和测试方法影响,速度请以实际为准,本测试仅供参考。''''' ==== 4.4.2 测速原生千兆以太网 ==== 将扩展板的千兆网口接到上级路由器,同样用iperfs测速工具测速。 利用iperf3与PC端进行测速,结果如下: 扩展板作为client时,速度大约为942Mbps: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_26.jpg 扩展板作为server时,速度大约为945Mbps: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_27.jpg '''''注意:网络测速受网络环境和测试方法影响,速度请以实际为准,本测试仅供参考。''''' === 4.5 USB及4G测试 === ==== 4.5.1 USB测试 ==== ==== 4.5.2 4G测试 ==== 板载的一路1.25mm-4P USB口,可以接我司CM4 4G mini模块,使扩展板具有4G网络功能。 http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_54.jpg === 4.6 RTC测试 === http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_55.jpg === 4.7 DSI/CSI测试 === ==== 4.7.1 DSI测试 ==== ==== 4.7.2 CSI测试 ==== == '''五、Ubuntu系统的使用''' == === 5.1 测试RS485串口 === 首先要对系统进行串口设置,操作步骤和树莓派官方OS一样,见4.1章节。 设置完成后,在PC端插上一个USB转RS485串口的转换器,与扩展板上的RS485串口相连,各自打开串口软件进行收发,结果如下: Ubuntu系统端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_16.jpg Windows端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_17.jpg 经过实测,波特率最高可达到2.01M(以传输数据不发生乱码为准)。 === 5.2 测试RS232串口 === 在PC端插上一个USB转RS232串口的转换器,与扩展板上的RS232串口相连,各自打开串口软件进行收发, '''''CM4_UART_CAN扩展板的测试如下:''''' Ubuntu系统端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_18.jpg Windows端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_19.jpg 经过实测,波特率最高可达到0.86M(以传输数据不发生乱码为准)。 '''''CM4 UART扩展板测试如下:''''' Ubuntu系统端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_14.jpg Windows端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_15.jpg 经过实测,波特率最高可达到0.28M(以传输数据不发生乱码为准)。 === 5.3 测试CAN接口 === 本节测试CAN接口时,使用Ubuntu 24.10版本。 Ubuntu系统下同样需要在config.txt中加入CAN配置信息和屏蔽冲突串口: <code># dtoverlay=uart4,txd4_pin=8,rxd4_pin=9</code> <code>dtparam=spi=on</code> <code>dtoverlay=spi1-3cs</code> <code>dtoverlay=mcp2515,spi1-0,oscillator=8000000,interrupt=25,speed=500000</code> 后续配置与在树莓派OS下一致: 查看SPI 的信息: <code>sudo dmesg | grep spi</code> http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_47.jpg SPI成功识别后,输入以下命令开启CAN: <code>sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000</code> <code>sudo ifconfig can0 txqueuelen 65536</code> 设置完成后输入<code>ifconfig -a</code>,查看CAN连接,可看到can0: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_42.jpg 安装CAN软件: <code>sudo apt-get install can-utils</code> 安装完毕后,连接好与PC之间的CAN收发器,如果Ubuntu系统重启过,需要再运行一次: <code>sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000</code> 然后运行下列命令,将Ubuntu系统端置于接收状态: <code>candump can0</code> 打开PC端的CAN测试软件,设置好波特率等参数,向Ubuntu系统端发送数据,结果如下: 发送端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_43.jpg 接收端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_44.jpg 如果需要Ubuntu系统端发送数据,则运行下列命令(#后面的是要发送的数据): <code>cansend can0 000#11223344</code> 运行几次就发送几次。 发送端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_45.jpg 接收端: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_46.jpg === 5.4 测试以太网 === 板载两路以太网,测试: ==== 5.4.1 百兆以太网测速 ==== 将扩展板的百兆网口接上级路由器,利用iperf3与PC端进行测速,结果如下: CM4_UART/CAN扩展板作为client时,速度大约为94.4Mbps: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_20.jpg 扩展板作为server时,速度大约为94.8Mbps: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_21.jpg '''''注意:网络测速受网络环境和测试方法影响,速度请以实际为准,本测试仅供参考。''''' ==== 5.4.2 千兆以太网测速 ==== 将扩展板千兆网口接上级路由器,利用iperf3与PC端进行测速,结果如下: 扩展板作为client时,速度大约为941Mbps: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_22.jpg 扩展板作为server时,速度大约为938Mbps: http://www.mcuzone.com/wiki/2006_CM4_UART_CAN/2006_CM4_UART_CAN_23.jpg '''''注意:网络测速受网络环境和测试方法影响,速度请以实际为准,本测试仅供参考。''''' === 5.5 USB及4G测试 === === 5.6 RTC测试 === === 5.7 CSI/DSI测试 === {{联系我们_图标}}
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