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Apresentando o novo hardware - ROCK Pi 4


Atualizações da comunidade

Já faz um tempo desde nossas últimas atualizações, na verdade foi há 3 anos! Muitas coisas aconteceram na Radxa e hoje estamos muito felizes em apresentar nosso mais recente Single Board Computer, ROCK Pi 4. ROCK Pi 4 series são placas baseadas em Rockchip RK3399 em formato Raspberry Pi / Tinker board. Oferece um "desempenho líder na sua classe ao mesmo tempo em que alavanca excelente compatibilidade física". Sabemos que existem alguns SBCs baseados no RK3399 no mercado, mas por que outro? Neste post, explicaremos por que fizemos o ROCK Pi, as ideias por trás do ROCK Pi e o que estamos pensando em computadores de placa única Single Board Computers.

Rockpi 4B v13 breadboard front.png

Placa ROCK Pi 4B

Single Board Computers durante anos de mercado não havia uma definição clara de computador do que é uma Single Board Computers. Segundo a definição de SBC da Wikipedia:Um Single Board Computers (SBC) é um computador completo construído em uma única placa de circuito, com microprocessador(es), memória, entrada/saída (E/S) e outros recursos necessários de um computador funcional. Esta definição não descreve a diferença de SBC com uma placa mãe de PC. Mas em nossa definição, o SBC deve atender pelo menos os seguintes recursos

  • Dimensões reduzidas , baixo consumo de energia
  • Informações de especificações e hardware livres
  • Expansões amigáveis para Maker
  • Suporte de software aberto
  • Apoio a comunidade


Antes do nome da SBC se tornar mais conhecido, nós o chamamos de placa de desenvolvimento ou placas embarcadas. Eles existem em todos os tipos de dispositivos eletrônicos na vida diária. Graças ao Raspberry Pi, o SBC se torna mais popular para um público mais amplo. E a grande marca como a Asus chegou a este mercado, significa que pelo menos atrai a atenção deles. (Uma história entre a Asus e a Radxa foi, um cliente levou um monitor all-in-one de 21 polegadas para o nosso escritório anos atrás, é um thin client baseado no RK3188 da Asus. O cliente queria que nós personalizássemos um dispositivo semelhante àquele para eles. Nós jogamos a imagem do dispositivo, e bingo, nós achamos o material da Radxa dentro, em suas unidades de produção)

Então aqui no Radxa, estávamos pensando:

O que devemos fazer para produzirmos um bom Single Board Computers para todos os usuários?

Primeiro, o form factor. Nós pensamos que deveria ser compatível fisicamente com o Raspberry Pi, o SBC mais popular do mundo é muito importante. Embora não pensemos que o form factor do Pi é o melhor, mas o ecossistema do form factor Pi já é grande o suficiente. Existem muitos gabinetes existentes para o Pi. Muito trabalho CAD já está feito para o Pi pela comunidade, Esperamos poder reutilizá-los diretamente ou com pouca modificação. Isso economiza muito. Além disso, não há um form factor perfeito para o SBC, já que o uso é muito amplo. Aparentemente, o Asus também concorda com isso.

Em segundo lugar, queremos projetar uma placa para usuários em todo o mundo, não apenas para os fabricantes nos EUA ou na Europa. mas para os fabricantes na China, na Índia, na Rússia, e todos os países desenvolvidos e em desenvolvimento. Percebemos a crescente demanda de hardware de países em desenvolvimento como a Índia. Portanto, o custo do ROCK Pi não deve ser alto. Raspberry Pi estabeleceu um bom preço para a SBC, o desafio para nós é como atualizar o Pi enquanto mantemos o custo baixo.

CPU/GPU

Vamos falar da CPU. O Raspberry Pi usa quatro núcleos 64bits A53, o Tinker Board tem quatro núcleos A17, não 64bits, não é sexy, além do A53, existem núcleos A72 / A73 / A75. Para a próxima geração da SBC, queremos que a cpu seja uma da A72 / A73 / A75. Rockchip RK3399 é quase a nossa única escolha. Vamos olhar para o SoC, os principais fornecedores de SoC da ARM que fornecem A72 / A73 / A75 podem ser contados em duas mãos, Qualcomm/Mediatek/Samsung/Hisilicon/Freescale/Rockchip. Os principais SoCs são, primários de telefone não amigáveis ao Linux. A Freescale é conhecida como boa para Linux e longa vida útil, mas seu novo IMX8 não é tão popular em comparação com o IMX6. Rockchip, por outro lado, gastou muito esforço no Linux e no código aberto. O custo de seu chip, usa as palavras de Chen Feng, o VP do Rockchip, é "É um roubo". A Rockchip anunciou 10 anos de fornecimento de chips e suporte para RK3399, o que é uma boa notícia para nós. Em nossa opinião, o RK3399 é o novo IMX6.

LPDDR4

A vantagem do RK3399 é que ele suporta alguns novos controladores de alta velocidade, como o LPDDR4, o que nos dá melhor largura de banda e, graças ao volume de remessa de telefones celulares com LPDDR4, o custo é realmente menor do que o DDR3. Isso é muito bom para os usuários. Nós equipamos LPDDR4 para todos os modelos de ROCK Pi 4, 1GB / 2GB / 4GB são todos 3200Mbps velocidade LPDDR4.

eMMC

O módulo eMMC se torna uma tendência para o SBC como a mídia de armazenamento de primeira escolha do SO. Comparando com o cartão microSD, o eMMC oferece maior desempenho e melhor estabilidade. Módulo EMMC foi introduzido pela primeira vez por Odroid, e obrigado por Odroid ser open source a definição de pino e tipo (conector B2B 2x17) de seu módulo eMMC. Outras empresas, como o PINE64, podem fazer módulos eMMC compatíveis. Para o ROCK Pi, nós fizemos assim, escolhemos chips eMMC de alto desempenho e fazemos módulos eMMC compatíveis, mas fornecemos conector adicional para fixação mais forte no ROCK Pi. Para ser prova de erros, o conector adicional é o 2x15, então você não pode ligá-lo errado. Tanto o ROCK Pi pode trabalhar com o módulo eMMC Odroid / PINE64, quanto o módulo ROCK Pi eMMC pode trabalhar em Odroid / Pine64, em teoria.

WiFi/BT

A combinação wifi / bt que escolhemos é da mesma família de wifi / bt do Raspberry Pi 3B+. Cypress 43455 (anteriormente Broadcomm) é o de Raspberry Pi 3B+, e decidimos usar o Cypress 43456 porque ele oferece o mesmo wifi, mas atualiza o Bluetooth 5.0, é um recurso que não podemos resistir. Bluetooth 5.0 oferece maior velocidade de transferência e alcance, nos atuais testes o `hcitool lescan` é muito rápido. Usamos uma antena de cerâmica a bordo em vez de uma antena de PCB para melhor desempenho do sinal.

USB

Há quatro controladores USB nativos no RK3399, dois USB 3.0, dois USB 2.0, nós direcionamos cada um para uma porta USB A. Um dos USB 3.0 tem função OTG, então adicionamos um chave seletora para alterar manualmente o modo host/device mode. Os usuários precisam de um cabo macho USB tipo A para tipo A para conectar ao PC para atualização de firmware USB, Android ADB, depuração, etc. Por favor note que, as duas portas USB 3.0 são controladores dedicados, cada um é a velocidade da teoria de 5.0Gb / s. Em teoria, podemos ter mais de 340MB / s de velocidade ao mesmo tempo de duas portas USB 3.0. Mas para o design como o NanoPi M4, quatro portas USB 3.0 atrás de um hub USB 3.0 ficam melhores na especificação, mas quatro portas compartilham 5.0Gb / s, estaria limitando a velocidade.

Energia

A fonte de alimentação para o ROCK Pi é realmente um desafio, porque ao contrário de outros SBC menos de 10w de consumo de energia que você pode usar apenas 5V / 2A para alimentá-lo. o consumo de energia do design do ROCK Pi é de 15w a 18w. Tome USB 3.0 como um exemplo, a corrente de especificação para USB 3.0 é 900mA, uma porta é 4.5W máx. Então, se você tem quatro portas USB 3.0 como NanoPi M4, você precisa fornecer 22W pelo menos para o USB. Para atender ao maior consumo de energia dos dispositivos eletrônicos, o PD USB é fornecido com até 100 watts de potência. Apoiamos que em ROCK Pi, com USB PD, podemos suportar tensão de adaptador de PD comum USB 9V/12V/15V/20V para alimentar o ROCK Pi. Por exemplo, você pode simplesmente conectar o adaptador de energia de 87W da última geração do Macbook Pro ao ROCK Pi e não causar danos à placa. Mas há uma desvantagem de USB PD, que é o adaptador USB PD são caros atualmente. Lembre-se que queremos projetar o ROCK Pi para todos os países? Sim, queremos uma solução de adaptador de energia de baixo custo. Por isso, adicionamos o suporte ao adaptador Quick Charge. Porque todo mundo usa celulares inteligentes hoje em dia, e até mesmo os telefones celulares inteligentes de nível de entrada suportam o Qualcomm Quick Charge. Assim, podemos apenas reutilizar o adaptador de energia dos telefones celulares para alimentar seu ROCK Pi. Ele pode trabalhar no nível de 9V por padrão, o que pode fornecer uma fonte de alimentação de 9V/2A 18W para o ROCK Pi.

Por favor, note que, embora nós não recomendamos, você pode realmente usar o ROCK Pi com adaptador ~ 5V, nós não temos nenhum problema em ligá-lo com o adaptador 5.1V / 3.4A da Radxa Rock2. Mas se a saída do adaptador de energia é de apenas 5V, a tensão real do adaptador para o cabo na outra extremidade cair um pouco, pode não arrancar.

GPIO 40 PINOS

O GPIO 40 PINOS foi a primeira coisa a definir antes de iniciarmos o projeto esquemático.Verificamos a definição de PIN de Raspberry Pi, Tinker Board e ROCK64 para decidir o que é melhor para nós. Descobrimos que é quase impossível fazer 100% de compatibilidade com o GPIO, já que a pinagem do SoC difere muito. Por isso, escolhemos ser compatíveis com a função principal da série Raspberry Pi. O GPIO de 40 pinos no ROCK Pi4 oferece o seguinte:

  • PWM x2
  • I2C x2
  • SPI x1
  • UART x2
  • ADC x1
  • I2S x1
  • SPDIF x1

Você pode verificar a pinagem completa no ROCK Pi 4 na pagina hardware

O Tinker Board fez um bom trabalho com o header de 40 pinos em cores, o que facilita a identificação dos sinais de energia / aterramento e outros. Nós adaptamos isso também. Você pode achar que a cor do ROCK Pi é mais escura que a Tinker Board, isso porque o fornecedor nos disse, a cor no conector do Tinker Board são pintadas, primeira camada é o fundo branco em plástico preto, depois pinte outras cores em branco. Mas a desvantagem de fazer isso é a cor da segunda camada é mais fácil de soltar. Nós notamos que no Tinker Board em nosso escritório a cor desvanece no header mesmo sem muito uso. Então, escolhemos uma pintura de cor de camada no ROCK Pi, parece menos brilhante, mas dura mais tempo.

CSI/DSI

Embora o RK3399 suporte 4lanes MIPI, optamos por sacrificar o desempenho e manter a compatibilidade, porque sabemos como é difícil encontrar um monitor DSI ou um sensor CSI que funcione imediatamente com longa vida útil e bons suportes. Escolhemos apoiar o monitor e câmeras oficiais Raspberry Pi. Atualmente, a tela oficial do Raspberry Pi de 7 polegadas e a Câmera Raspberry Pi V2 IMX219 estão trabalhando no ROCK Pi em todos os modelos, O software suportado é o Android e o Debian, embora precisemos de um melhor ajuste para a qualidade da imagem no Linux. Graças à Asus por ter empurrado o Rockchip para suportar a tela e a câmera do Raspberry Pi, podemos transportar os drivers para a plataforma RK3399 com menos trabalho. Esse é o exemplo do ecossistema e a importância da compatibilidade.

M.2

Esta é uma das interfaces modernas no ROCK Pi que mais gostamos, usamos muito o NVME SSD no escritório para desenvolvimento(Sempre não há espaço suficiente). Com o modo PCIE gen2, a velocidade de leitura / escrita no ROCK Pi com NVME SSD pode arquivar mais de 1000MB / s, isso é uma grande melhoria no tamanho do cartão SBC! O conector M.2 no ROCK Pi é a chave M e pode conectar diretamente o SSD NVME. Devido ao tamanho da placa, o 2280 M.2 NVME SSD é realmente maior que o ROCK Pi, por isso fornecemos uma placa de extensão M.2 como acessório para melhor montagem do 2280 NVME SSD no topo do ROCK Pi. Um PCIE para SATA também é possível com placa adaptadora tornando o ROCK Pi a NAS.

Ethernet

O desempenho do GbE lan nativo na plataforma Rockchip é bom, como geralmente acontece desde o RK3288, proporcionando um desempenho de cerca de 940Mbit / s. Adicionamos suporte a PoE para o ROCK Pi modelo B, com o mesmo implemento que o Raspberry Pi 3B+, infelizmente o pino header PoE não pode ser colocado exatamente como Raspberry Pi, nós tivemos que movê-lo devido à razão do layout. O sinal no header PoE foi cuidadosamente considerado para que, quando fizermos uma placa adaptadora PoE para o ROCK Pi, ele também possa suportar o Raspberry Pi. Para placas adaptadoras Raspberry Pi PoE de terceiros, apenas adicionar mais dois pinos adicionais pode suportar o ROCK Pi, se alguém estiver interessado em fazer uma placa adaptadora PoE para o ROCK Pi, entre em contato conosco.

Outros

O ROCK Pi suporta bateria RTC, um recurso que alguns usuários podem precisar. Tomada de áudio no ROCK Pi suporta microfone e fone de ouvido.

Conclusão

A equipe Radxa tentou o nosso melhor e empurrou nossos limites para o design de hardware do ROCk Pi 4 em todos os aspectos. O hardware foi revisado várias vezes e agora a v1.3 é a versão de produção em massa. Nós fizemos acordos com alguns distribuidores e estamos todos empolgados com o novo produto. Esperamos enviá-los para você em breve.

Vamos começar um novo post sobre o suporte a software e ecossistemas para o ROCK Pi.

-- Radxa Team, 2018 em Shenzhen, China