Sfera Labs SCMD30XP1 – kommunikationsmodul · Servrar Strato Pi CM Duo v3 3+ 8GB

Strato Pi CM Duo v3 3+ (tillverkarens artikelnummer SCMD30XP1) är en kompakt industriserver från Sfera Labs baserad på Raspberry Pi Compute Module. Den är avsedd för professionella och industriella tillämpningar där tillförlitlighet och driftkontinuitet är avgörande och sitter i ett DIN-skenehölje på 2 moduler. Den här varianten har en förinstallerad och testad Raspberry Pi Compute Module 3+ med 1 GB RAM och 8 GB eMMC.

Kring modulen finns en skyddad matningsdel för 9–28 Vdc, optoisolerad RS-485, en realtidsklocka med temperaturkompenserad kristalloscillator (TCXO), ett säkerhetselement, en hårdvarubaserad watchdog som arbetar oberoende av Compute Module och två microSD-platser som kopplas till modulen via en snabb omkopplingsmatris. Användarguiden (Strato Pi CM Duo v3 User Guide, revision 032, juni 2024) gäller alla versioner, som är identiska förutom monterad Compute Module.

Teknik och prestanda

• Compute Module: Raspberry Pi Compute Module 3+ med 1 GB RAM och 8 GB eMMC. Modulen sitter i ett standardiserat 200-poligt DDR2 SODIMM-uttag (mekanisk specifikation JEDEC MO-224) och sätts i utan verktyg; matningen ska vara frånkopplad vid byte.
• Matning: endast likspänning, 24 V nominellt inom området 9–28 V, max 1.1 A. Skydd mot omvänd polaritet med självåterställande säkring på 1.1 A och överspänningsskydd upp till ±1000V/2ohms 1.2/50μs. En blå lysdiod lyser när matning finns och blinkar medan Compute Module startar.
• Ström till Compute Module: optimerad för upp till 1.9 A kontinuerligt vid 5 V (vid 24 Vdc), med korta strömtoppar upp till 3.0 A (under 1 s). Utströmmen begränsas även av säkringen och beror på matningsspänningen; vid hög matningsspänning är regulatorns termiska skydd den begränsande faktorn.
• Strömförbrukning (mätt med Compute Module 3+ Lite, Ethernet och RS-485 anslutna, inga USB-enheter): vid 12 V 170 mA (låg CPU-last) och 410 mA (100 % CPU-last), vid 24 V 100 mA respektive 220 mA.
• Realtidsklocka: NXP PCF2131 med TCXO och utbytbart CR1220-batteri (Li/MnO2; BR1220 kan också användas). Batteriet räcker upp till cirka två år utan huvudmatning; tillverkaren anger byte vart femte år.
• Säkerhetselement: Microchip ATECC608A eller ATECC608B (beroende på produktionsparti) på I2C-adress 0x60, med hårdvarubaserad nyckellagring för upp till 16 nycklar, certifikat eller data, ECDSA och ECDH (NIST P256), SHA-256/HMAC, AES-128, stöd för TLS 1.2 och 1.3 samt säker uppstart.
• Watchdog: hårdvarubaserad, i enhetens mikrokontroller och oberoende av Compute Module; verkar på modulens återställningsledning. Normalt avstängd; aktiveras genom att GPIO39 sätts hög. Hjärtslagssignalen på GPIO32 måste växla oftare än var 60:e sekund, annars höjs GPIO17 (timeout) och Compute Module återställs senast 120 s efter timeouten. Watchdogen kan även styra SD-omkopplingsmatrisen och byta bootkort vid timeout.
• Miljö: drifttemperatur -20…+60 °C med Compute Module 3+, förvaringstemperatur -30…+80 °C, luftfuktighet 5 % till 95 % RH utan kondens, höjd upp till 2000 m och skyddsklass IP20.

Anslutningar och gränssnitt

• Plint: pluggbar, 5 positioner, för matning (+/−) och RS-485 (A, B, SG). Största ledararea 1.5 mm² (16 AWG), eller 0.5 mm² med ändhylsor (rekommenderas starkt); avisolering 5 mm, skruvgänga M2, högsta åtdragningsmoment 0.25 Nm.
• RS-485: halvduplex med automatisk styrning av datariktning i mikrokontrollern (transparent för programvaran); fasta parametrar eller passivt läge kan konfigureras. Optoisolerad från Compute Modules serielinjer och isolerad från huvudmatningen med en DC-DC-omvandlare för att undvika jordslingor. Baudhastighet 1200 till 115200, 620 Ohm pull-up/pull-down på A och B (kopplas bort genom att ta bort byglarna JP1 och JP2) och 100 Ohm avslutning mellan A och B med mikrobrytaren J1. ESD-skydd ±15 kV (HBM) och ±8 kV (kontakt), överspänningsskydd upp till ±500 V / 2 Ohm 1.2/50 μs, felsäker (fail-safe).
• Ethernet och USB: en 10/100 Ethernet-port och två USB 2.0 typ A (USB1 nedre, USB2 övre). Varje USB-port har egen effektbrytare med överströmsskydd, termisk avstängning och felutgång och strömgräns 0.5 A (min.); GPIO30/GPIO31 styr matningen (påslagen som standard) och GPIO0/GPIO1 rapporterar fel.
• microSD: två platser, SDA (nedre) och SDB (övre), åtkomliga när höljet öppnats. En omkopplingsmatris mellan Compute Modules gränssnitt SDX/SD1 och SDA/SDB kopplar in korten (upp till 50 MHz, SD High Speed Mode); enligt användarguiden möjliggör den separat lagring av operativsystem och data, SD-redundans och fältuppgraderingar av hela systemet. Eftersom modulen har eMMC kan båda platserna användas som extra lagring (ett kort åt gången).
• Frontpanel: lysdioder TX, RX och ON samt en användarstyrd lysdiod L1 (GPIO16 hög = tänd). Bakom frontpanelen finns en försänkt tryckknapp som sätter GPIO38 hög när den trycks.

Programvara och kompatibilitet

• Alla funktioner styrs via dedikerade GPIO-stift, I2C-bussen och ett mjukvarubaserat seriellt RX/TX-gränssnitt mot den inbyggda mikrokontrollern och kan användas med de flesta operativsystem och programmeringsspråk. Användarguidens anvisningar utgår från Raspberry Pi OS.
• Strato Pi-kärnmodulen (strato-pi-kernel-module från Sfera Labs på GitHub) ger åtkomst till funktionerna via sysfs under /sys/class/stratopi/ och aktiveras med dtoverlay=stratopi i /boot/config.txt; watchdogens tidsparametrar och RS-485-läget kan även ändras där. Realtidsklockan använder drivrutinen rtc-pcf2131 (dtoverlay=rtc-pcf2131) och det andra SD-gränssnittet aktiveras med dtoverlay=sdio,bus_width=4,poll_once=off.
• Om RS-485 används ska Linux-konsolen på huvud-UART (/dev/ttyAMA0) stängas av så att konsoldata inte skickas ut på porten.
• eMMC-minnet programmeras med ett extra kort, till exempel Compute Module IO Board V3, och Raspberry Pis RPIBOOT-verktyg. Alternativt kan enheten startas från USB (om USB host boot mode tidigare aktiverats på Compute Module 3/3+) och eMMC flashas via SSH som lokal masslagringsenhet.
• Enligt tillverkaren är produkten inte godkänd för säkerhetskritiska tillämpningar och varken konstruerad eller avsedd för kritiska militära, flyg- eller fordonstillämpningar.

Egenskaper

• Förinstallerad Raspberry Pi Compute Module 3+ med 1 GB RAM och 8 GB eMMC
• Matning 9–28 Vdc med skydd mot omvänd polaritet och överspänning
• Upp till 1.9 A kontinuerligt (3.0 A toppar) vid 5 V till Compute Module
• Optoisolerad RS-485, halvduplex, 1200 till 115200 baud
• Två USB 2.0 typ A med individuell effektstyrning och felavkänning
• 10/100 Ethernet
• Två microSD-platser (SDA/SDB) med omkopplingsmatris för extra lagring
• Hårdvarubaserad watchdog med 60 s hjärtslagsgräns, oberoende av Compute Module
• Realtidsklocka med TCXO och utbytbart CR1220-batteri
• Säkerhetselement Microchip ATECC608A/ATECC608B
• DIN-skenehölje 2M, IP20, 160 g
• Drifttemperatur -20…+60 °C

Användningsområden

• Industriella och professionella tillämpningar där tillförlitlighet och driftkontinuitet är avgörande
• Datainsamling från och styrning av utrustning över RS-485 i kopplingsskåp på DIN-skena
• System med operativsystem på 8 GB eMMC och utbytbar extra lagring på microSD-kort
• Installationer som behöver USB 2.0-enheter med individuell effektstyrning och felavkänning
• Installationer med 9–28 Vdc som behöver självövervakning via oberoende hårdvarubaserad watchdog
• Applikationer som kräver hårdvarubaserad nyckellagring (säkerhetselement) eller exakt tid med batteribackup

Certifieringar och standarder: CE, EMC-direktivet 2014/30/EU, RoHS (2011/65/EU och 2015/863/EU), EN 61000-6-2:2019 (immunitet, industrimiljö), EN 61000-6-3:2007/A1:2011/AC:2012 (emission, bostads-, kommersiell och lätt industrimiljö), FCC Part 15 klass B, ICES-003 klass B (Kanada), RCM (Australien/Nya Zeeland), WEEE

Användarguiden (rev. 032, juni 2024) gäller hela familjen Strato Pi CM Duo v3; variantens uppgifter (Compute Module 3+, 1 GB RAM, 8 GB eMMC) är hämtade ur versionslistan. Strömförbrukningen är uppmätt med Compute Module 3+ Lite. Leverantörens lista anger drifttemperatur 0 till +60 °C medan databladet anger -20…+60 °C för Compute Module 3+; databladets värde används. Måtten är avlästa ur måttritningen. Processor och klockfrekvens för Compute Module 3+ anges inte i användarguiden.

Tillverkarens artikelnummer SCMD30XP1. Uppgifterna är hämtade ur tillverkarens datablad (PDF). Lagerförd vara – skickas inom 1–3 vardagar.