Sfera Labs SCMD30XP3 – kommunikationsmodul · Servrar Strato Pi CM Duo v3 3+ 32GB

SCMD30XP3 är den variant av Sfera Labs Strato Pi CM Duo v3 som har en förinstallerad och testad Raspberry Pi Compute Module 3+ med 1 GB RAM och 32 GB eMMC (versionslistans beteckning: Strato Pi CM Duo v3 3+ 1GB RAM, 32GB eMMC). Produkten är en kompakt industriserver i DIN-skenehölje på 2 moduler, avsedd för professionella och industriella tillämpningar där tillförlitlighet och driftkontinuitet är avgörande.

Enheten kompletterar Compute Module med skyddad matning för 9–28 Vdc, en optoisolerad RS-485-port, två USB 2.0-portar med individuell effektstyrning, en 10/100 Ethernet-port, två microSD-platser med omkopplingsmatris, en hårdvarubaserad watchdog, en realtidsklocka med TCXO och ett säkerhetselement. Enligt användarguiden (Strato Pi CM Duo v3 User Guide, revision 032, juni 2024) är alla versioner av Strato Pi CM Duo identiska förutom vilken Compute Module som är monterad.

Teknik och prestanda

• Lagring: 32 GB eMMC på Compute Module 3+ samt två microSD-platser (SDA nedre, SDB övre). Med inbyggd eMMC kan båda microSD-platserna användas som extra lagring; endast ett kort är åtkomligt åt gången och det aktiva kortet väljs med kommandon till mikrokontrollern.
• Matning: likspänning 9–28 V (24 V nominellt, max 1.1 A). Skydd mot omvänd polaritet via självåterställande säkring på 1.1 A och överspänningsskydd upp till ±1000V/2ohms 1.2/50μs. En blå lysdiod lyser när matning finns och blinkar under Compute Modules uppstart.
• Ström till Compute Module: matningssteget är optimerat för 1.9 A kontinuerligt vid 5 V (vid 24 Vdc) och korta toppar upp till 3.0 A (under 1 s). Säkringen begränsar vid låg matningsspänning (vid 9 V in nås gränsen vid 1.5 A ut) och regulatorns termiska skydd vid hög (vid 12 V och 24 V in vid 2 A ut).
• Strömförbrukning (mätt med Compute Module 3+ Lite, Ethernet och RS-485 anslutna, inga USB-enheter): 170 mA (låg CPU-last) och 410 mA (100 % CPU-last) vid 12 V; 100 mA respektive 220 mA vid 24 V.
• Realtidsklocka: NXP PCF2131 med temperaturkompenserad kristalloscillator (TCXO), ansluten via I2C. Reservbatteriet är ett utbytbart CR1220 (Li/MnO2; BR1220 kan också användas) som räcker upp till cirka två år utan huvudmatning.
• Säkerhetselement: Microchip ATECC608A eller ATECC608B (beroende på produktionsparti) på I2C-adress 0x60. Kryptoprocessor med skyddad lagring för upp till 16 nycklar, certifikat eller data, hårdvarustöd för ECDSA, ECDH (NIST P256), SHA-256/HMAC och AES-128, stöd för TLS 1.2 och 1.3 och säker uppstart, slumptalsgenerator, två monotona räknare och unikt 72-bitars serienummer.
• Watchdog och återställning: hårdvarubaserad watchdog i mikrokontrollern, oberoende av Compute Module, som verkar på modulens återställningsledning (RUN). Normalt avstängd; slås på med GPIO39 hög och kräver att GPIO32 växlar oftare än var 60:e sekund. Vid timeout höjs GPIO17 och modulen 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, 5 % till 95 % RH utan kondens, höjd upp till 2000 m, skyddsklass IP20, vikt 160 g.

Anslutningar och gränssnitt

• Plint: pluggbar med 5 positioner för matning (+/−) och RS-485 (A, B, SG). Max ledararea 1.5 mm² (16 AWG) eller 0.5 mm² med ändhylsor (rekommenderas starkt), avisolering 5 mm, skruv M2 och högsta åtdragningsmoment 0.25 Nm.
• RS-485: halvduplex, 1200 till 115200 baud, med automatisk riktningsstyrning i mikrokontrollern (transparent för UART-programvaran). Optokopplare mot Compute Modules serielinjer och DC-DC-omvandlare mot huvudmatningen ska förhindra jordslingor. Pull-up/pull-down 620 Ohm på A och B (bort med byglarna JP1 och JP2) och 100 Ohm avslutning mellan A och B med mikrobrytaren J1. ESD ±15 kV (HBM) / ±8 kV (kontakt), överspänning upp till ±500 V / 2 Ohm 1.2/50 μs och 600 W toppeffekt (10/1000 μs), fail-safe.
• USB och Ethernet: två USB 2.0 typ A (USB1 nedre, USB2 övre) med egen effektbrytare, överströmsskydd, termisk avstängning och felutgång, strömgräns 0.5 A (min.) per port, samt en 10/100 Ethernet-port. GPIO30/GPIO31 slår av eller på USB-matningen (på som standard) och GPIO0/GPIO1 visar fel.
• SD-omkopplingsmatris: förbinder Compute Modules gränssnitt SDX och SD1 med SDA och SDB (2×2) upp till 50 MHz (SD High Speed Mode). Den styrs av tre I/O-linjer i mikrokontrollern (RA5, RC0, RA4). Hårdvarans standardläge är SDX mot SDA och SD1 ej ansluten; båda gränssnitten kan också stängas av helt. Att koppla bort ett kort medan dess partitioner är monterade kan ge fel i filsystem och data, eftersom matrisen inte kontrollerar kortanvändning.
• Frontpanel: lysdioder TX, RX och ON samt användarstyrd lysdiod L1 (GPIO16). En försänkt tryckknapp bakom frontpanelen sätter GPIO38 hög när den trycks.

Programvara och kompatibilitet

• Funktionerna styrs via dedikerade GPIO-stift, I2C-bussen och ett mjukvarubaserat seriellt RX/TX-gränssnitt mot mikrokontrollern och kan därför användas med de flesta operativsystem och programmeringsspråk. Användarguidens installationsanvisningar utgår från Raspberry Pi OS.
• Strato Pi-kärnmodulen (strato-pi-kernel-module på GitHub) exponerar funktionerna via sysfs i /sys/class/stratopi/ och aktiveras med dtoverlay=stratopi i /boot/config.txt; via modulen (eller mikrokontrollerns ASCII-baserade seriella protokoll) kan även watchdogens, återställningens och RS-485-lägets parametrar ändras. Realtidsklockan kräver drivrutinen rtc-pcf2131 (dtoverlay=rtc-pcf2131) och det andra SD-gränssnittet aktiveras med dtoverlay=sdio,bus_width=4,poll_once=off.
• Använder du RS-485 ska Linux-konsolen på /dev/ttyAMA0 stängas av så att konsoldata inte skickas ut på porten.
• eMMC programmeras med ett extra kort såsom Compute Module IO Board V3 och Raspberry Pis RPIBOOT-verktyg, eller via USB-start om USB host boot mode tidigare aktiverats på Compute Module 3/3+.
• Produkten är enligt tillverkaren inte godkänd för säkerhetskritiska tillämpningar och inte avsedd för kritiska militära, flyg- eller fordonstillämpningar.

Egenskaper

• Förinstallerad Raspberry Pi Compute Module 3+ med 1 GB RAM och 32 GB eMMC
• Matning 9–28 Vdc, 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 med automatisk riktningsstyrning, 1200 till 115200 baud
• Två USB 2.0 typ A, individuell effektstyrning och felavkänning, 0.5 A (min.) per port
• 10/100 Ethernet
• Två microSD-platser med 2×2-omkopplingsmatris, upp till 50 MHz
• Hårdvarubaserad watchdog (60 s), oberoende av Compute Module
• Realtidsklocka med TCXO, CR1220-batteri, cirka 2 år utan huvudmatning
• Säkerhetselement Microchip ATECC608A/ATECC608B, I2C 0x60
• Tryckknapp (GPIO38) och användarlysdiod L1 (GPIO16)
• DIN-skenehölje 2M, IP20, 160 g, -20…+60 °C

Användningsområden

• Industriella och professionella tillämpningar där tillförlitlighet och driftkontinuitet är avgörande
• System som behöver större lokalt lagringsutrymme på modulen (32 GB eMMC) kompletterat med microSD-kort
• Kommunikation med utrustning över RS-485 i kopplingsskåp på DIN-skena
• Enheter som ska övervakas av en oberoende hårdvarubaserad watchdog med automatisk återställning
• Installationer som behöver USB 2.0-enheter med individuell effektstyrning och felavkänning
• Applikationer som kräver hårdvarubaserad nyckellagring 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, 32 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, och värden ur tabellen över matningssteget är typiska mätvärden. Processor och klockfrekvens för Compute Module 3+ anges inte i användarguiden.

Tillverkarens artikelnummer SCMD30XP3. Uppgifterna är hämtade ur tillverkarens datablad (PDF). Lagerförd vara – skickas inom 1–3 vardagar.