产品概述
OVERVIEW
这款硬件已通过系统测试，是第三方开放的设备，能够运行我们的IO采集服务软件。该物联网盒子由OpenEmbed公司出品，其研发团队始终专注于树莓派在工业领域的应用。除了常规设计之外，团队在散热性能和鲁棒性方面进行了诸多创新性的改进与优化。EdgeBox-RPI4是一款具有里程碑意义的工业控制器，它采用了树莓派4核心板CM4进行设计，为树莓派在工业领域的大规模应用部署奠定了坚实基础。
在一个小巧精致的铝合金外壳内，整合了树莓派4核心板以及RS232、RS485、HDMI、USB等多种接口，这些接口涵盖了大部分工业通讯接口与协议。它不仅能够应用于车载系统和边缘计算领域，还集数据采集、协议转换、边缘计算、数据上云以及运动控制等多种功能于一身。为您的行业应用提供了一个便捷、即开即用的树莓派解决方案。相较于上一版EdgeBox-RPI，它在CPU性能、网络功能以及其他一些先进特性方面都有所增强。
随着树莓派在创客（Maker）与科学、技术、工程、艺术和数学（STEAM）领域的日益广泛应用，众多公司纷纷探索将树莓派计算平台拓展至更多专业领域。以OpenEmbed的EdgeBox-RPI为例，它便是国内一款将树莓派应用于工业控制领域的物联网边缘计算设备。
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（整体造型）
为追求更优的结构布局和系统稳定性，EdgeBox-RPI设备摒弃了常规树莓派开发板方案，转而采用树莓派推出的CM3+计算模组。该模组在保持与树莓派3+开发板核心功能兼容性的同时，针对抗振动性能进行了专项优化，通过取消传统TF卡槽设计并集成板载eMMC存储芯片来实现这一目标。在存储容量配置上，该模组提供8GB、16GB和32GB三种规格选项，满足不同应用场景的存储需求。
EdgeBox-RPI 的核心部分包括定制的树莓派公司出品的CM3+, 定制的底板、铝合金外壳，导轨安装支架，配套螺丝等。
系统特性与亮点
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树莓派开发板的基础参数如处理器、内存配置、USB接口及网络端口等通用规格，在此不做赘述，详细信息可通过官方技术文档获取。本文着重探讨官方标准开发板未涉及的特色设计，这些创新源于我们在工业控制领域逾十年的技术积淀，将其他成熟系统的实践经验和优化策略巧妙融合于树莓派平台之中。
供电设计
树莓派官方开发板采用通用5V供电设计，适配个人电脑USB接口、手机充电器等常见桌面电源设备。不过这种标准化设计难以满足工业现场复杂供电需求。EdgeBox-RPI则创新采用宽电压架构，支持10.8-36V宽幅输入，适配工业级电源环境。同时集成共模滤波电路有效抑制电磁干扰，配置TVS瞬态抑制器件防御静电冲击，并配备自恢复保险丝实现过流保护，构建三重工业级电源防护机制。
散热与外壳设计
树莓派原厂开发板未配置主动散热装置，虽可通过第三方散热片扩展，但受限于板载空间，难以安装高效散热解决方案。在实验室等可控环境中尚能勉强维持，若长时间高负载运行易触发CPU过热保护机制，导致性能下降甚至硬件损坏，难以满足工业场景稳定性要求。EdgeBox-RPI则采用创新型热传导设计，通过高导热硅脂将CPU热量直接传递至金属外壳，外壳与大型散热鳍片集成一体，形成高效被动散热系统。该设计经实测验证，在持续满负荷运行时仍保持较低温升，无需额外风扇即可实现7×24小时不间断稳定运行。
隔离与保护
RS485通信模块选用ADI公司的ADM2587集成芯片，该器件内部已集成电源隔离及瞬态电压抑制（TVS）功能。在此基础上，我们额外增设了可恢复保险丝作为过流保护，并设计了二级防护电路，形成多重保护机制，有效增强通信接口的抗干扰能力和可靠性。
CAN-FD
CAN总线技术作为工业控制、车载系统及传感器网络的核心通信方案，其应用场景持续拓展。Microchip公司的MCP2517型CAN控制器支持最新CAN-FD协议标准，数据传输速率可达8Mbps，显著提升了总线通信效率。在物理层设计方面，该控制器与CAN收发器间采用ADI磁隔离技术，配合独立隔离电源模块，构建起双重电气隔离屏障，有效增强系统抗干扰能力和信号完整性。
实时时钟
为保障系统在意外断电时仍能持续记录时间信息，我们特别集成实时时钟（RTC）模块，并为其配备高容量法拉电容作为后备电源。该电容储能充足，在完全断电状态下可为RTC模块持续供电约15天，确保系统时钟的连续性和准确性不受影响。
看门狗
针对部署在偏远地区或难以触及环境的无人值守设备，以及对系统稳定性要求严苛的应用场景，我们特别集成了硬件看门狗技术。该技术能够在系统意外死机时自动触发复位操作，无需人工干预即可恢复系统运行，从而确保设备在无人值守状态下的持续可用性。
Mini-PCIe 插座
Mini-PCIe扩展接口兼容多类型无线通信模组，包括主流的移远EC20 4G/LTE蜂窝通信模块、Lora SX1301广域网网关模块，以及支持Zigbee短距通信和UWB超宽带定位技术的第三方扩展模块，满足不同场景的无线连接需求。
加密单元
为有效保护客户核心算法、工艺参数及知识产权安全，我们在主板集成了Microchip的ATECC608安全芯片。该芯片支持椭圆曲线加密（ECC）、高级加密标准（AES）及三重数据加密算法（3DES）等多重加密协议，构建硬件级安全防护体系。具体技术细节及合作条款可能需签署保密协议（NDA）后进行深入探讨。
产品特点
FEATURES
特性：
- 基于树莓派CM4核心板(内存与 eMMC容量可选)
- 铝合金外壳集成被动散热功能
- 内建mini-PCIE接口，支持4G，WI-FI，蓝牙，lora，ZigBee等无线模块
- 两个SMA天线接口
- 在RS485与TCP上支持Modbus
- 硬件看门狗
- 内置硬件加密单元(可选)
- 内置UPS,支持安全关机(可选)
- 内置NVME 接口，支持海量m.2接口固态硬盘
- 两路继电器输出，两路光耦隔离输入
- 内置超级电容的RTC
- 宽电压支持 9-36V DC
- 支持35 mm工业导轨
接口：
- 两个LED指示灯
- 一个带TVS保护的HDMI接口
- 两个带保护的USB接口
- 一个带TVS保护的10/100M/1000M以太网
- 一个多功能扩展端子，支持一路RS232，一路隔离的RS485
- 两路数字输出
- 两路数字输入
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