Compute Module PoE Board

板载接口

RPi	PoE	DSI	USB
CSI	HDMI	USB SLAVE	Computer Module

产品简介

我是一块基于Compute Module 3/3 Lite/3+/3+ Lite的外扩板，支持PoE以太网供电，板载多种外设接口，方便学习评估树莓派计算模块或直接集成到产品中。

特点

板载Raspberry Pi GPIO接口，方便接入树莓派扩展板
板载10/100M自适应以太网口，支持PoE以太网供电
板载4路USB接口，方便接入更多的USB设备
板载2路CSI摄像头接口，方便接入摄像头
板载HDMI、DSI接口，方便接入显示屏
板载USB TO UART，方便进行串口调试
板载散热风扇接口，可设置上电运行或引脚编程控制
采用全隔离开关模式电源(SMPS)

产品参数

电源供电：micro USB电源接口或 PoE以太网接口
PoE电源输入：37V ~ 57V直流输入
PoE电源输出：5V 2.5A直流输出
网络标准：支持802.3af PoE网络标准
工作温度：-25℃ ~ 80℃
产品尺寸：114mm × 84.4mm
过孔直径：3.2mm

板载资源

类别	标号	名称	说明
核心接口简介
	1	Compute Module接口	可接入Compute Module 3/3 Lite/3+/3+ Lite
	2	Raspberry Pi GPIO接口	可接入各种Raspberry Pi HAT
	3	带PoE功能的以太网接口	10/100M自适应，可接入带PoE功能的路由器或交换机
	4	DSI显示接口	可接入Raspberry Pi LCD
	5	USB接口	4路USB接口，可接入各种USB设备
	6	CSI摄像头接口	2路CSI接口，可接入Raspberry Pi Camera
	7	HDMI接口	可接入各种HDMI设备
	8	USB TO UART接口	方便进行串口调试
	9	USB SLAVE接口	Compute Module 3/3+可通过此接口烧录系统镜像
	10	电源接口	一般接入5V 2.5A电源
	11	TF卡接口 (背面)	用于接入带系统的Micro SD卡，以启动Compute Module 3 Lite/3+ Lite
	12	风扇接口	方便接入散热风扇

器件简介
	13	LAN9514 (背面)	集成10/100M以太网和USB集线器功能的芯片
	14	Si3404 PoE电源管理芯片(背面)
	15	CP2102 USB转串口芯片
	16	EP13 PoE功率变压器
	17	光耦隔离器
	18	双孔LED灯座	红灯：树莓派电源指示灯绿灯：树莓派工作状态指示灯
	19	NET网络指示灯

跳线说明
	20	VGx电源选择跳线	选择 I/O 电平
	21	串口输出选择	拨到左边：CP2102串口与树莓派串口相连拨到右边：CP2102串口与树莓派串口断开
	22	风扇选择跳线	P34：通过P34引脚编程控制风扇 EN：直接5V供电运行风扇
	23	PoE使能引脚	DIS：禁用PoE供电 EN：使能PoE供电
	24	PoE电源电压测量焊点

使用方法

1 供电

1.1 PoE供电

为开启PoE供电，需要将22号PoE跳线帽拨到右边EN位置，如下图所示：

如果需要开启PoE供电，请将该跳线帽拨到右边EN位置，若拨到左边，则表示禁用PoE供电。

本产品支持PoE供电，供电电压输入为直流37V~57V，输出电压输出为直流5V，2.5A。
为验证PoE供电是否正常，可通过以下24号焊点进行检验：

用万用表测试24号焊点，若24号焊点输出电压在5.25V左右，那么PoE供电正常，否则PoE供电不正常。

1.2 DC供电

除了支持PoE供电外，还支持普通DC供电，将普通DC头的Micro USB接口接入到Power接口即可，为保证系统的正常工作，请确保适配器能提供5V，2.5A以上的电源。
此时，应将22号PoE跳线帽拨到左边DIS位置，禁用PoE供电。

2 烧录镜像

2.1 烧写镜像到Compute Module 3/Compute Module 3+

如果你使用的是树莓派 Compute Module 3 或者 Compute Module 3+。这几款带有 eMMC的计算模块的话，使用的时候需要把镜像烧写到计算模块上的eMMC内，否则无法使用。
烧录到eMMC的步骤如下：
1）电脑上运行RPiboot_Setup软件，安装树莓派 USB 驱动，安装前建议先关掉杀毒软件。安装成功后，在开始文件夹下会有一个 rpiboot.exe软件，如下图所示：

2）将Compute Module PoE Board板上的20号跳线全部跳到左边(3.3V)，同时将22,23号跳线跳到左边(P34和DIS)，如下图所示：

3）接上计算模块(带eMMC的计算模块)
4）将SLAVE接口通过USB线连接至PC
5）在将SLAVE接口连接至PC后，将Power接口接入DC头，再将DC头接上电源
6）此时，以管理员权限打开软件rpiboot.exe，PC将自动识别计算模块内的eMMC为U盘
7）运行Win32DiskImager-烧录镜像软件，选择镜像，将镜像烧录到eMMC中
注：如果原来已经烧录过镜镜，可以先用Panasonic_SDFormatter-SD卡格式化软件进行格式化后，在烧录。
8）烧录完成后，断开连接在SLAVE的USB线，断开电源后，重新接上电源，即可从eMMC启动系统
注意：

在烧写过程中，PC机不要另外对其他USB设备进行读写操作，避免出现冲突;
树莓派官方提供的镜像，默认的帐号是:pi 密码是:Raspberry。
由于CM3的eMMC只有4G（最新的 CM3+扩大了eMMC的容量，可以支持正常的树莓派镜像了），所以烧录的镜像大小不可以超过4G。因此，如果烧录Raspbian，只能使用Lite版本的镜像。如果想要GUI的。可以在安装完成后运行下面的指令安装 GUI：

 sudo apt-get update
 sudo apt-get install raspberrypi-ui-mods

如果你使用Compute Module PoE Board没办法正常烧录程序，请尝试以下步骤：

确定你使用的RPiboot是否是最新版本。
使用WIN10系统进行烧录，多数客户反馈WIN7或linux系统烧录不稳定。
确定你的CM3/CM3+版本是否正常，eMMC背面会多一颗IC。只有eMMC版本的，才可以通过当前方式烧录。不带eMMC的，请参考"烧写镜像到Compute Module 3 Lite或Compute Module 3+ Lite"。

注意Power接口需要接入5V电源适配器。
更换一条USB数据线。
更换一个PC机的USB接口。
尝试重启PC机。
尝试重新拔插CM3/CM3+。
尝试在另一台电脑烧录。

2.2 烧写镜像到Compute Module 3 Lite或Compute Module 3+ Lite

烧写镜像到Lite的操作为：
1、下载好像烧录的镜像。
2、将TF卡用读卡器插到电脑，TF卡最低要求8G（建议使用16G或32G）。
3、打开Win32DiskImager-烧录镜像软件，选择第1步准备的镜像烧录。（同烧录树莓派镜像一样）
4、烧录成功后，把TF卡插到Compute Module PoE Board板的TF卡卡槽，上电即可。

3 连接DSI屏幕

本次实验采用的DSI屏幕型号为：4.3inch DSI LCD，亦可采用树莓派基金会提供的树莓派屏幕

1: 确保断电状态下操作
2: 将15Pin FPC线连接Compute Module PoE Board和DSI屏幕
3: 连接电源
4: 等待几秒后屏幕启动

注意：

如果使用官方的Bullseye或者Buster系统，需要将dt-blob.bin复制到/boot目录下才可以正常使用。

设备树源文件及其二进制文件

如果使用的是官方的Bookworm系统，则需要在config.txt文件末尾添加以下语句

dtoverlay=vc4-kms-dsi-7inch
dtoverlay=cm-swap-i2c0

4 连接HDMI屏幕

本次实验采用的HDMI屏幕型号为：7inch HDMI LCD (H) (带外壳)
1、取下DSI屏幕，接上HDMI屏幕，(如果HDMI屏幕与DSI屏幕一起接入，那么树莓派将仅驱动DSI屏幕)
2、更改TF卡中的config.txt文件修改分辨率，针对此次使用的屏幕型号7inch HDMI LCD (H) (带外壳),需要在config.txt最后添加如下语句：

  max_usb_current=1
  hdmi_force_hotplug=1 
  config_hdmi_boost=10
  hdmi_group=2 
  hdmi_mode=87 
  hdmi_cvt 1024 600 60 6 0 0 0

3、更改完后，重启树莓派，即可驱动HDMI屏幕

5 连接CSI摄像头

5.1 测试树莓派摄像头

注意：Computer Module PoE Board的摄像头硬件网络连接和树莓派基金会提供的Compute Module IO Board V3并不兼容，主要考虑到树莓派40pin引脚不和摄像头引脚冲突。
测试树莓派摄像头的方法为：

确保镜像为从微雪百科下载，该镜像配置好了设备树，不作修改即可通过命令驱动两个摄像头。
连接摄像头，本次实验采用的CSI摄像头型号为：RPi FPC Camera。
连接上后，开机，在开机后，即可检查摄像头效果：
查看接入的第一个摄像头画面：

sudo raspivid -t 0 -cs 0

查看接入的第二个摄像头画面：

sudo raspivid -t 0 -cs 1

其中-cs参数表示接入的是第几个摄像头，但-cs参数表示的摄像头号和板子及外壳丝印并不完全一致（参数-cs表示的是接入的第几个摄像头，若仅接入了一个摄像头到CAM1接口，则查看该摄像头命令的-cs参数为0，以表示接入的第0个摄像头）。

5.2 源镜像，修改设备树以驱动摄像头

若使用我们提供的镜像，则已经配置好了设备树，这一步可直接跳过，若使用的是官方提供的全新镜像，则需要重新配置设备树。

运行raspi-config，选择Interfacing Options->Camera->Yes->Finish-Yes，reboot系统，打开enable camera。
下载官方提供的设备树文件，树莓派基金会设备树介绍链接，树莓派基金会设备树下载链接1，下载链接2
在下载完设备树文件后，接下来，需要修改设备树文件，具体设备树修改如下：

即：对比官方的设备树文件，具体修改为：Camera0的LDE与SHUTDOWN从原来的4,5引脚修改为32,33引脚。

在修改设备树文件后，编译设备树文件，编译方法如下：

dtc -I dts -O dtb -o dt-blob.bin dt-blob-disp1-cam2.dts

编译后，会生成一个dt-blob.bin文件，将这个文件直接复制（代替）到boot目录下即可。
重启，通过以下命令即可测试双摄像头：

 sudo raspivid -t 0 -cs 0
 sudo raspivid -t 0 -cs 1

6 连接风扇

6.1 直接启用风扇

本产品支持接入散热风扇散热，建议使用的风扇型号为：Fan-4010-5V
若只是需要使能风扇，则可直接将23号跳线帽拨到右边，如下图所示：

将23号跳线帽拨到右边，将直接启用风扇，反则，拨到左边，是通过树莓派计算模块的P34引脚来控制树莓派。

6.2 采用GPIO引脚根据温度控制风扇

如果需要采用GPIO控制风扇，且能根据CPU温度控制风扇，则需要将23号跳线帽拨到左边，如下图所示：

编辑/boot/config.txt文件：

sudo nano /boot/config.txt

在最后面加上一行：

dtoverlay=gpio-fan,gpiopin=34,temp=55000

重启，重启后，当CPU温度高于55摄氏度时，将开启风扇(其中第一个参数34表示采用BCM编号的34引脚来控制风扇，第二个参数55000表示温度临界值*1000)
可以通过以下命令查看CPU温度，显示的数值除以1000，就是当前温度值。

cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp

也可以使用watch实时观看

watch -n 0.1 cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp

6.3 采用GPIO引脚调速启动风扇

如果要采用GPIO给风扇调速，则需要将23号跳线帽拨到左边，如下图所示：

如果要采用GPIO控制风扇，则需要通过程序控制，在本产品中，是通过P34引脚控制。
当把P34引脚拉高时，风扇转动，当把P34引脚拉低时，风扇停止转动。
若想粗略控制风扇的转速，可通过控制风扇的开关时间实现，下面给出参考示例代码：

#include <bcm2835.h>
#include <stdio.h>
#define PIN 34
int main(int argc, char **argv)
{
    if (!bcm2835_init())
    {
      return 1;
    }
   
    // Set the pin to be an output
    bcm2835_gpio_fsel(PIN, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP);

    while (1)
    {
        // Turn it on
        bcm2835_gpio_write(PIN, HIGH);
        
        // wait a bit
        bcm2835_delay(50);
        
        // turn it off
        bcm2835_gpio_write(PIN, LOW);
        
        // wait a bit
        bcm2835_delay(50);
    }
    bcm2835_close();
    return 0;
}

风扇控制频率最好控制在10hz以上，以上程序的控制频率控制为10hz。
该程序在配置好的镜像中已有，该程序位于/home/pi/Fan路径下，执行以下命令编译该程序：

sudo gcc fan.c -o fan -l bcm2835

然后，执行，如下图所示，即可以50%的转速控制风扇转动。

如果不是使用我们提供的镜像，还需要安装BCM2835，打开树莓派终端，并运行一下指令

wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.60.tar.gz
tar zxvf bcm2835-1.60.tar.gz 
cd bcm2835-1.60/
sudo ./configure
sudo make
sudo make check
sudo make install
# 更多的可以参考官网：http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/

7 连接串口

Compute Module PoE Board板载了CP2102芯片，可通过USB线连接Compute Module PoE Board的USB TO UART接口至PC，并把拨码开关拨到左边的CPTXD，CPRXD，即可实现树莓派串口与PC的通信，如下图所示：

8 电平选择跳线帽

电平选择跳线帽在如下图所示的位置：

该电平转化的跳线帽是为Compute Module上的IO口使用的，其中一部分包括树莓派的40Pin，将该组跳线帽一起跳到左边，则板子上面的40Pin为3.3V电平，若一起跳到右边，则板子上面的40Pin为1.8V电平，一般地，树莓派扩展板均为3.3V电平，直接跳到左边即可。