CN216956933U - 一种基于树莓派cm4的扩展卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于树莓派CM4的扩展卡，涉及扩展卡技术领域；包括CM4，其中CM4的PCIE2.0X1接口通过ASM1061芯片转为SATA3.0X2接口，并预留标准PCIe插槽连接器，CM4的USB2.0接口通过FE2.1芯片扩展为七路USB2.0接口，其中五路用来转为其他接口，两路用作USB接口供外部交互，所述其他接口包括两路USB2.0接口转换的RS485接口，两路USB2.0接口扩展的百兆网口，一路USB2.0接口外接mPCIe接口，CM4的I2C总线通过PCA9551扩展IO接口，CM4的SPI总线外接八路12位ADC，CM4的另外2路SPI总线通过MCP2515芯片转换为两路CAN总线。
Description
技术领域
本实用新型公开一种扩展卡，涉及扩展卡技术领域，具体地说是一种基于树莓派CM4的扩展卡。
背景技术
Raspberry Pi,中文名为"树莓派",简写为RPi(或者RasPi/RPI)是为学习计算机编程教育而设计的只有信用卡大小的微型电脑。它是一款基于ARM的微型电脑主板，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，以上部件全部整合在仅比信用卡稍大的主板上，它具备所有PC的基本功能只需接通电视机和键盘，就能执行如电子表格、文字处理、玩游戏、播放高清视频等诸多功能。
目前已发展至树莓派计算模块4(CM4)，仍然包含处理器、内存、eMMC闪存和支持的电源电路。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于树莓派CM4的扩展卡，用于进行树莓派CM4的扩展，以适应更多的应用需求。
本实用新型提出的具体方案是：
一种基于树莓派CM4的扩展卡，包括CM4，其中CM4的PCIE2.0 X1接口通过ASM1061芯片转为SATA3.0 X2接口，并预留标准PCIe插槽连接器，
CM4的USB2.0接口通过FE2.1芯片扩展为七路USB2.0接口，其中五路用来转为其他接口，两路用作USB接口供外部交互，
所述其他接口包括两路USB2.0接口转换的RS485接口，两路USB2.0接口扩展的百兆网口，一路USB2.0接口外接mPCIe接口，
CM4的I2C总线通过PCA9551扩展IO接口，
CM4的SPI总线外接八路12位ADC，
CM4的另外2路SPI总线通过MCP2515芯片转换为两路CAN总线。
优选地，所述的一种基于树莓派CM4的扩展卡中所述其他接口中两路USB2.0接口通过CH9344芯片转换为八路RS485接口。
优选地，所述的一种基于树莓派CM4的扩展卡中所述其他接口中两路USB2.0接口通过SR9900芯片扩展两路百兆网口。
优选地，所述的一种基于树莓派CM4的扩展卡中所述其他接口中一路USB2.0接口外接mPCIe4G接口，用来外接4G通讯模块。
优选地，所述的一种基于树莓派CM4的扩展卡中CM4的I2C总线通过6个PCA9551来扩展48路IO接口。
本实用新型的有益之处是：
本实用新型提供一种基于树莓派CM4的扩展卡，通过CM4接口进行接口扩展，通过扩展树莓派CM4的接口扩展树莓派CM4的应用场景，其中CM4的PCIE2.0 X1接口通过ASM1061芯片转为SATA3.0 X2接口，可用来外接两块SATA硬盘存储相关数据，CM4的USB2.0接口通过FE2.1芯片扩展为7路USB2.0接口，2路USB2.0接口转为8路RS485接口，用来做RS485通讯，2路USB2.0接口扩展2路百兆网口，用于网络互连，1路USB2.0接口外接mPCIe接口用来外接模块通讯，CM4的I2C总线通过PCA9551扩展IO接口用于控制和监控外部IO，CM4的SPI总线外接ADC用来做电流，电源采样，CM4的另外2路SPI总线通过MCP2515芯片转换为两路CAN总线，用于CAN总线控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型拓扑结构示意图。
图2是ASM1061的电平转换示意图。
图3CM4与预留PCIe X1 CON连接器互连的插槽标准接口示意图。
图4是ASM1061出两路SATA接口示意图。
图5是PCA9551扩展IO示意图。
图6是ADC电路示意图。
图7是USB转串口拓扑原理示意图。
图8是USB转百兆网口的以太网芯片SR9900拓扑示意图。
图9是Mini PCIE接口与通讯接口连接示意图图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
本实用新型提供一种基于树莓派CM4的扩展卡，包括CM4，其中CM4的PCIE2.0 X1接口通过ASM1061芯片转为SATA3.0 X2接口，并预留标准PCIe插槽连接器，CM4的USB2.0接口通过FE2.1芯片扩展为七路USB2.0接口，其中五路用来转为其他接口，两路用作USB接口供外部交互，所述其他接口包括两路USB2.0接口转换的RS485接口，两路USB2.0接口扩展的百兆网口，一路USB2.0接口外接mPCIe接口，
CM4的I2C总线通过PCA9551扩展IO接口，
CM4的SPI总线外接八路12位ADC，
CM4的另外2路SPI总线通过MCP2515芯片转换为两路CAN总线。
具体实施时，在本实用新型的一些实施例中，参考现有技术中元器件对树莓派CM4进行扩展，CM4主要参数如下：
Broadcom BCM2711,Quad core Cortex-A72(ARM v8)64-bit SoC@1.5GHz，SmallFootprint 55mm×40mm×4.7mm module&4×M2.5mounting holes，H.265(HEVC)(upto4Kp60 decode),H.264(upto 1080p60decode,1080p30 encode)&OpenGL ES 3.0graphics，
Option(see Appendix B)for certified radio module with:
Options for 1GB,2GB,4GB or 8GB LPDDR4-3200 SDRAM with ECC，
Options for 0GB(CM4Lite),8GB,16GB,or 32GB eMMC Flash memory Peak eMMCbandwidth 100MBytes/s(four times faster than previous Compute modules)，
1×PCIe 1-lane Host,Gen 2(5Gbps)，
1×USB 2.0port(highspeed)，
28×GPIO supporting either 1.8v or 3.3v signalling and peripheraloptions:
2×HDMI 2.0ports(up to 4Kp60 supported)
MIPI DSI:MIPI CSI-2，1×SDIO 2.0，
Single+5v PSU input。树莓派CM4的关键电源信号参考如表1。
表1
树莓派CM4的接口扩展，其中CM4作为上行host通过ASM1061将PCIe2.0 X1转换为两路SATA3.0硬盘接口，并预留标准PCIe插槽连接器，ASM1061的电平转换可参考图2，CM4与预留PCIe X1 CON连接器互连可参考图3，ASM1061出两路SATA接口可参考图4，
CM4的USB2.0接口通过FE2.1芯片扩展为七路USB2.0接口，FE2.1芯片作为七端口USB2.0集线器，具有高度集成，高品质，高性能，低能耗，总体花费低的优点，
其中五路用来转为其他接口，两路用作USB接口供外部交互，
所述其他接口包括两路USB2.0接口通过CH9344芯片转换为八路RS485接口，拓扑原理参考图7，
两路USB2.0接口通过SR9900芯片扩展两路百兆网口，Ultra-Low Power Single-Chip USB 2.0to 10/100M Ethernet Controller SR9900，参考图8，
一路USB2.0接口外接mPCIe4G接口，用来外接4G通讯模块，参考图9，
CM4的I2C总线通过6个PCA9551来扩展48路IO接口，其中每个PCA9551芯片可扩展8个IO，拓扑可参考图5，
CM4的SPI总线外接八路12位ADC，其中ADC选取ADS7028，它是一款易于使用的8通道多路复用12位1MSPS逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)。8个通道可独立配置为模拟输入、数字输入或数字输出。该器件具有一个用于执行ADC转换过程的内部振荡器，支持如下满量程5V输入，参考图6，
CM4的另外2路SPI总线通过MCP2515芯片转换为两路CAN总线,用于CAN总线控制。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种基于树莓派CM4的扩展卡，其特征是包括CM4，其中CM4的PCIE2.0 X1接口通过ASM1061芯片转为SATA3.0 X2接口，并预留标准PCIe插槽连接器，
CM4的USB2.0接口通过FE2.1芯片扩展为七路USB2.0接口，其中五路用来转为其他接口，两路用作USB接口供外部交互，
所述其他接口包括两路USB2.0接口转换的RS485接口，两路USB2.0接口扩展的百兆网口，一路USB2.0接口外接mPCIe接口，
CM4的I2C总线通过PCA9551扩展IO接口，
CM4的SPI总线外接八路12位ADC，
CM4的另外2路SPI总线通过MCP2515芯片转换为两路CAN总线。
2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派CM4的扩展卡，其特征是所述其他接口中两路USB2.0接口通过CH9344芯片转换为八路RS485接口。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于树莓派CM4的扩展卡，其特征是所述其他接口中两路USB2.0接口通过SR9900芯片扩展两路百兆网口。
4.根据权利要求1所述的一种基于树莓派CM4的扩展卡，其特征是所所述其他接口中一路USB2.0接口外接mPCIe4G接口，用来外接4G通讯模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于树莓派CM4的扩展卡，其特征是CM4的I2C总线通过6个PCA9551来扩展48路IO接口。
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