Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS 工业 ARM 物联网网关用户指南
Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS 工业 ARM 物联网网关

表 1 文档修订说明 

日期 描述
06 年 2022 月 XNUMX 日
  • 首次发布
11 年 2022 月 XNUMX 日
  • 5.9中添加了扩展连接器的详细引脚输出
26 年 2022 月 XNUMX 日
  • 添加了2的描述 nd 3.7 和 5.4 节中的 CAN 端口
  • 在 4.4 节中添加了 TPM 附加组件描述
 2 年 2023 月 XNUMX 日
  • 在第 7.3 节中添加了典型功耗
  • 更新了第 3.12.3 节中的数字输出接线图
  • 在第 3.12.3 节中添加了数字 I/O 操作条件

介绍

关于本文档
本文档是一组文档的一部分,提供操作和编程 Compulab IOT-GATE-IMX8PLUS 所需的信息。

相关文件
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表 2 相关文件 

文档 地点
IOT-GATE-IMX8PLUS资源 https://www.compulab.com/products/iot-gateways/iot-gate-imx8plus- 工业臂物联网网关/#devres

超过VIEW

亮点

  • NXP i.MX8M-Plus CPU,四核 Cortex-A53
  • 高达 8GB RAM 和 128GB eMMC
  • LTE/4G 调制解调器、WiFi 802.11ax、蓝牙 5.3
  • 2x LAN、USB3.0、2x USB2.0 和 2x CAN 总线
  • 多达 3 个 RS485 | RS232 和数字 I/O
  • 安全启动和硬件看门狗
  • 采用坚固的铝制外壳的无风扇设计
  • 专为可靠性和 24/7 运行而设计
  • -40C 至 80C 的宽温度范围
  • 输入音量tag8V 至 36V 的范围和 PoE 客户端
  • 支持 DIN 导轨和墙壁 / VESA 安装
  • Debian Linux 和 Yocto 项目

规格

表 3 CPU 核心、RAM 和存储

特征 规格
中央处理器 NXP i.MX8M Plus 四核四核 ARM Cortex-A53,1.8GHz
西北大学 AI/ML 神经处理单元,高达 2.3 TOPS
实时协处理器 ARM Cortex-M7,800Mhz
内存 1GB – 8GB,LPDDR4
主存储 16GB – 128GB eMMC 闪存,板载

表 4 网络

特征 规格
局域网 2 个 1000Mbps 以太网端口,RJ45 连接器
WiFi 和蓝牙 802.11ax WiFi 和蓝牙 5.3 BLE 通过 Intel WiFi 6E AX210 模块2x 2.4GHz / 5GHz 橡皮鸭天线实施
 蜂窝网络 4G/LTE CAT4 蜂窝模块,Quectel EC25-E/A 蜂窝橡胶鸭天线
SIM卡座
GNSS GPS采用移远EC25模块实现

表 5 显示和图形

特征 规格
显示输出 DVI-D,高达 1080p60
 图形处理器和视频 GC7000UL GPU1080p60 HEVC/H.265、AVC/H.264* 仅适用于 C1800QM CPU 选项

表 6 I/O 和系统 

特征 规格
USB 2 个 USB2.0 端口,A 型连接器(后面板)
1x USB3.0接口,type-A连接器(前面板)
 RS485/RS232 最多 3 个 RS485(半双工)| RS232 端口隔离式接线端子连接器
 CAN总线 多达 2 个 CAN 总线端口隔离式端子块连接器
 数字输入/输出 4x 数字输出 + 4x 数字输入隔离,24V 符合 EN 61131-2,接线端子连接器
 调试 1 个串行控制台,通过 UART 转 USB 桥接器、微型 USB 连接器
支持NXP SDP/UUU协议,micro-USB接口
扩张 用于附加板的扩展连接器 LVDS、SDIO、USB、SPI、I2C、GPIO
 安全 安全启动,使用 i.MX8M Plus HAB 模块实现
TPM 2.0,英飞凌 SLB9670* 通过安装在扩展连接器中的附加板实现
发光二极管 2 个通用双色 LED
实时时钟 由板载纽扣电池供电的实时时钟
看门狗 硬件看门狗
供电 支持 PoE(受电设备)

表 7 电气、机械和环境 

供应量tage 未调节的 8V 至 36V
方面 132 x 84 x 25 毫米
外壳材质 铝制外壳
冷却 被动散热,无风扇设计
重量 550 克
平均无故障时间 2000,000 小时
操作温度 商业:0° 至 60° C 工业:-40° 至 80° C

核心系统组件

恩智浦 i.MX8M Plus SoC
i.MX8M Plus 处理器采用先进的四核 ARM® Cortex®-A53 内核,运行速度高达 1.8 GHz。 通用 Cortex®-M7 核心处理器可实现低功耗处理。

图 1 i.MX8M Plus 框图
加框图

系统内存

动态随机存取记忆体
IOT-GATE-IMX8PLUS 提供高达 8GB 的​​板载 LPDDR4 内存。

主存储
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有高达 128GB 的​​焊接板载 eMMC 内存,用于存储引导加载程序和操作系统(内核和根 file系统)。 剩余的 eMMC 空间用于存储通用(用户)数据。

WiFi 和蓝牙
IOT-GATE-IMX8PLUS 可选配 Intel WiFi 6 AX210 模块,提供 2×2 WiFi 802.11ax 和蓝牙 5.3 接口。 AX210 模块安装到 M.2 插座 (P22) 中。 通过 IOT-GATEIMX8PLUS 侧面板上的两个 RP-SMA 连接器可实现 WiFi 和蓝牙天线连接

蜂窝和全球定位系统

IOT-GATE-IMX8PLUS 蜂窝接口通过 mini-PCIe 蜂窝调制解调器模块和 nano-SIM 插槽实现。 要设置 IOT-GATE-IMX8PLUS 的蜂窝功能,请将有源 SIM 卡安装到 nano-SIM 插槽 U10 中。 蜂窝模块应安装到 mini-PCIe 插槽 P3 中。
蜂窝调制解调器模块还实现了 GNNS/GPS。
安全锁面板保护 SIM 卡免受外部未经授权的 tamp错误或提取。
调制解调器天线连接可通过 IOT-GATE-IMX8PLUS 侧面板上的 SMA 连接器实现。
CompuLab 为 IOT-GATE-IMX8PLUS 提供以下蜂窝调制解调器选项:

图 2 服务区 - 蜂窝调制解调器
蜂窝调制解调器

以太网
IOT-GATE-IMX8PLUS 包含两个以太网端口,通过 i.MX8M Plus 内部 MAC 和两个 Realtek RTL8211 PHY 实现
ETH1 在连接器 P13 上可用; ETH2 在连接器 P14 上可用。
ETH2 端口具有可选的 POE 802.3af 受电设备功能。

笔记: 仅当订购带有“POE”配置选项的设备时,ETH2 端口才具有 PoE 供电设备功能。

USB 

USB3.0
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有一个连接到前面板 USB 连接器 J3.0 的 USB8 主机端口。 USB3.0端口直接与原生i.MX8M Plus端口实现

USB2.0
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有两个外部 USB2.0 主机端口。 这些端口连接到后面板 USB 连接器 P17 和 P18。 所有 USB2.0 端口均使用 MicroChip USB2514 USB 集线器实现。

CAN总线
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有多达 2 个 CAN 2.0B 端口,通过 i.MX8M Plus CAN 控制器实现。
CAN 总线信号路由至工业 I/O 连接器 P8。 有关引脚详细信息,请参阅第 5.4 节。

笔记: 2 个 CAN 总线端口始终可用。 附加(第二个)CAN 总线端口占用工业 I/O (IE) 插槽之一,并且仅在使用 FCCAN 订购选项订购 IOT-GATE-IMX8PLUS 时可用。

串行调试控制台
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有一个串行调试控制台,通过微型 USB 连接器上的 UART 转 USB 桥接。 CP2104 UART 转 USB 桥接器与 i.MX8M Plus UART 端口相连。 CP2104 USB 信号被路由到位于前面板上的微型 USB 连接器 P20。

显示输出
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有路由到标准 HDMI 连接器的 DVI-D 接口。 显示输出接口支持高达 1920 x 1080 的分辨率。

USB编程端口
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有 USB 编程接口,可用于使用 NXP UUU 实用程序进行设备恢复。
USB 编程接口连接到前面板连接器 P16。 可选择使用安全螺丝面板保护连接器免受未经授权的访问。
当主机 PC 通过 USB 电缆连接到 USB 编程连接器时,IOT-GATEIMX8PLUS 将禁用从 eMMC 的正常启动并进入串行下载启动模式。

I/O 扩展插座
M.8 Key-E插座P2上有IOT-GATE-IMX12PLUS扩展接口。 扩展连接器允许将自定义 I/O 附加板集成到 IOT-GATE-IMX8PLUS 中。 扩展连接器具有嵌入式接口,例如 LVDS、I2C、SPI、USB 和 UART。

工业 I/O(IE 模块)
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有 4 个工业 I/O (IE) 插槽,最多可安装 4 个不同的 I/O 模块。 每个 IE 插槽与 IOT-GATE-IMX8PLUS 隔离。
I/O 插槽 A、B、C 可安装 RS232 或 RS485 I/O 模块。 I/O 插槽 D 只能安装数字 I/O(4x DI,4x DO)模块。

表 8 工业 I/O – 功能和订购代码

输入输出插槽 A 输入/输出插槽 B 输入输出插槽 C 输入输出插槽 D
RS-232(2线) FARS2 FBRS2 FCRS2
RS-485(半双工) FARS4 FBRS4 FCRS4
CAN总线 FCCAN
数字 I/O(4x DI, 4x DO) FDI

组合前amp莱斯:

  • 对于 2x RS485,订购代码将为 IOTG-IMX8PLUS-…-FARS4-FBRS4-…
  • 对于 1x RS232 + 1x RS485 + 数字 I/O,订购代码为 IOTG-IMX8PLUS-...-FARS2- FBRS4-FDIO-...

某些 I/O 组合也可以使用板载 SMT 组件来实现。
工业 I/O 信号路由到 IOT-GATE-IMX2PLUS 背面板上的 11×8 接线端子。 有关连接器引脚分配,请参阅第 5.4 节。

IE-RS485
RS485 功能通过与 i.MX13488M Plus UART 端口连接的 MAX8 收发器实现。 主要特点:

  • 2线,半双工
  • 与主机电隔离
  • 高达 3Mbps 的可编程波特率
  • 软件控制的 120ohm 终端电阻

IE-RS232
RS232 功能通过与 i.MX3221M Plus UART 端口连接的 MAX8(或兼容)收发器实现。 主要特点:

  • 仅接收/发送
  • 与主机电隔离
  • 高达 250kbps 的可编程波特率

数字输入和输出
根据 EN 3-4,四个数字输入通过 CLT61131-2B 数字终端实现。 根据 EN 4140-61131,使用 VNI2K 固态继电器实现四个数字输出。 主要特点:

  • 专为 24V PLC 应用而设计
  • 与主单元和其他 I/O 模块的电气隔离
  • 数字输出最大输出电流 – 每通道 0.5A

表 9 数字 I/O 操作条件 

范围 描述 分钟 类型。 最大限度 单元
24V_输入 外接电源音量tage 12 24 30 V
车辆识别号低 最大输入音量tage recongnized 为 LOW 4 V
车辆识别号高 最小输入音量tage 被识别为 HIGH 6 V

图 3 数字输出 – 典型接线 example
数字输出 – 典型接线

图 4 数字输入 – 典型接线 example
数字输出 – 典型接线

系统逻辑

电源子系统

电源轨
IOT-GATE-IMX8PLUS 由具有输入电压的单个电源轨供电tage 范围为 8V 至 36V。 当 IOT-GATE-IMX8PLUS 装配有“POE”选项时,它也可以通过 2at Type 802.3 PoE 电源的 ETH1 连接器供电。

电源模式
IOT-GATE-IMX8PLUS 支持三种硬件电源模式。

表 10 电源模式 

电源模式 描述
ON 启用所有内部电源轨。 连接主电源时自动进入模式。
离开 CPU 内核电源轨关闭。 所有外围电源轨均关闭。
睡觉 DRAM 保持自刷新状态。 大多数 CPU 核心电源轨已关闭。 大多数外围电源轨都已关闭。

RTC 备用电池
IOT-GATE-IMX8PLUS 配备 120mAh 纽扣锂电池,可在主电源不存在时维持板载 RTC

实时时钟
IOT-GATE-IMX8PLUS RTC 使用 AM1805 实时时钟 (RTC) 芯片实现。 RTC 使用地址 8xD2/D0 处的 I2C 接口连接到 i.MX3M Plus SoC。 IOT-GATE-IMX8PLUS 备用电池使 RTC 保持运行,以在主电源不存在时保持时钟和时间信息。

硬件看门狗
IOT-GATE-IMX8PLUS看门狗功能是通过i.MX8M Plus看门狗实现的。

可信平台模块
IOT-GATE-IMX8PLUS 可以选择(订购代码“FXTPM”)与安装在扩展连接器中的 TPM 附加板进行组装。 使用 Infineon SLB9670 实施 TPM。

笔记: TPM 附加板使用扩展连接器,不能与任何其他附加板组合。

接口和连接器

连接器位置

前面板
连接器位置

后面板
连接器位置

左侧面板
连接器位置

* IOT-GATE-IMX8PLUS 左侧面板也用于可选扩展附加板的连接器。 上图描绘了没有扩展插件的默认面板。

右侧面板
连接器位置

服务区
连接器位置

直流电源插孔 (J7)
直流电源输入连接器。

表 11 DC 插孔连接器引脚分配 

别针 信号名称 连接器引脚排列
1 直流输入
2 地线

表 12 直流插孔连接器数据 

制造商 制造商 P/N
联系技术 DC-081HS(-2.5)

该连接器与 CompuLab 提供的 IOT-GATE-IMX8PLUS AC PSU 和 IOTG-ACC-CABDC DC 电缆兼容。

USB 主机连接器(J8、P17、P18)
IOT-GATE-IMX8PLUS USB3.0 主机端口可通过标准 A 型 USB3 连接器 J8 使用。 IOT-GATE-IMX8PLUS USB2.0 主机端口可通过两个标准 A 型 USB 连接器 P17 和 P18 获得。

有关更多详细信息,请参阅本文档第 3.6 节

工业 I/O 连接器 (P8)
IOT-GATE-IMX8PLUS 工业 I/O 信号路由到接线端子 P8。 引脚分配由 I/O 模块配置决定。 有关其他详细信息,请参阅第 3.12 节。

表 13 工业 I/O 附加连接器引脚分配 

I / O模块 别针 信号名称 隔离电源域
A 1 RS232_TXD / RS485_POS 1
2 CAN_L 1
A 3 RS232_RXD / RS485_NEG 1
4 CAN_H 1
A 5 ISO_GND_1 1
B 6 RS232_RXD / RS485_NEG 2
B 7 RS232_TXD / RS485_POS 2
B 8 ISO_GND_2 2
D 9 输入0 3
D 10 输入1 3
D 11 输入2 3
C 12 RS232_TXD / RS485_POS / CAN_H 3
D 13 输入3 3
C 14 RS232_RXD / RS485_NEG / CAN_L 3
D 15 OUT0 3
D 16 OUT1 3
D 17 OUT3 3
D 18 OUT2 3
D 19 24V_输入 3
D 20 24V_输入 3
光盘 21 ISO_GND_3 3
光盘 22 ISO_GND_3 3

表 14 工业 I/O 附加连接器数据 

连接器类型 引脚编号
带推入式弹簧连接的 22 针双原始插头
锁定:螺丝法兰
间距:2.54毫米
导线横截面:AWG 20 – AWG 30 连接器 P/N:Kunacon HGCH25422500K 配合连接器 P/N:Kunacon PDFD25422500K 笔记: CompuLab 提供带网关单元的匹配连接器
连接器

5.5 串行调试控制台(P5)

IOT-GATE-IMX8PLUS 串行调试控制台接口路由到微型 USB 连接器 P20。 有关更多信息,请参阅本文档的第 3.8 节。

RJ45 以太网连接器(P13、P14)
IOT-GATE-IMX8PLUS 以太网端口 ETH1 路由到 RJ45 连接器 P13。 IOT-GATEIMX8PLUS 以太网端口 ETH2 路由到 RJ45 连接器 P14。 有关其他详细信息,请参阅本文档的第 3.5 节。

迷你 PCIe 插槽 (P3)
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有一个 mini-PCIe 插槽 P3,主要用于蜂窝调制解调器模块。 P3 实现 USB 和 SIM 接口。 Socket P3 不实现 PCIe 信号。

Nano-SIM 卡座 (U10)
nano-uSIM 插槽 (U10) 连接至 mini-PCIe 插槽 P3。 SIM卡安装说明:

  • 从 SIM/PROG 托盘盖上取下螺丝
  • 将 SIM 拆卸工具插入顶盖弹出孔以弹出托盘盖
  • 将 SIM 卡放入托盘
  • 小心地将托盘盖推回
  • 关闭 SIM/PROG 盖板螺丝(可选)
    Nano-SIM 插座

扩展连接器 (P19)
IOT-GATE-IMX8PLUS 扩展接口可在带有自定义引脚 P2 的 M.19 Key-E 插座上使用。 扩展连接器允许将定制 I/O 附加板集成到 IOT-GATEIMX8PLUS 中。 下表概述了连接器引脚分配和可用引脚功能

表 15 扩展连接器引脚分配 

别针 信号名称 描述 别针 信号名称 描述
2 VCC_3.3V 电源输出 3.3V 1 地线
4 VCC_3.3V 电源输出 3.3V 3 USB_DP 来自 USB 集线器的可选多路复用 USB2
6 VCC_5V 电源输出 5V 5 USB_DN 来自 USB 集线器的可选多路复用 USB2
8 VCC_5V 电源输出 5V 7 地线
10 VBATA_IN 电源输入 (8V – 36V) 9 I2C6_SCL I2C6_SCL / PWM4_OUT / GPIO3_IO19
12 VBATA_IN 电源输入 (8V – 36V) 11 I2C6_SDA I2C6_SDA / PWM3_OUT / GPIO3_IO20
14 VBATA_IN 电源输入 (8V – 36V) 13 地线
16 EXT_PWRBTNn 开/关输入 15 ECSPI2_SS0 ECSPI2_SS0 / GPIO5_IO13
18 地线 17 ECSPI2_MISO ECSPI2_MISO / GPIO5_IO12
20 外部复位 重置输入 19 地线
22 预订的 21 ECSPI2_SCLK ECSPI2_SCLK / GPIO5_IO10
24 NC E键槽口 23 ECSPI2_MOSI ECSPI2_MOSI / GPIO5_IO11
26 NC E键槽口 25 NC E键槽口
28 NC E键槽口 27 NC E键槽口
30 NC E键槽口 29 NC E键槽口
32 地线 31 NC E键槽口
34 I2C5_SDA I2C5_SDA / PWM1_OUT / GPIO3_IO25 33 地线
36 I2C5_SCL I2C5_SCL / PWM2_OUT / GPIO3_IO21 35 JTAG_TMS 系统芯片TAG
38 地线 37 JTAG_TDI 系统芯片TAG
40 JTAG_TCK 系统芯片TAG 39 地线
42 地线 41 JTAG_MOD 系统芯片TAG
44 预订的 43 JTAG_TDO 系统芯片TAG
46 SD2_数据2 SD2_DATA2 / GPIO2_IO17 45 地线
48 SD2_CLK SD2_CLK/GPIO2_IO13 47 LVDS_CLK_P LVDS输出时钟
50 SD2_数据3 SD2_DATA3 / GPIO2_IO18 49 LVDS_CLK_N LVDS输出时钟
52 SD2_命令 SD2_CMD / GPIO2_IO14 51 地线
54 SD2_数据0 SD2_DATA0 / GPIO2_IO15 53 LVDS_D3_N LVDS输出数据
56 地线 55 LVDS_D3_P LVDS输出数据
58 SD2_数据1 SD2_DATA1 / GPIO2_IO16 57 地线
60 SD2_nRST SD2_nRST / GPIO2_IO19 59 LVDS_D2_N LVDS输出数据
62 地线 61 LVDS_D2_P LVDS输出数据
64 预订的 63 地线
66 地线 65 LVDS_D1_N LVDS输出数据
68 预订的 67 LVDS_D1_P LVDS输出数据
70 预订的 69 地线
72 VCC_3.3V 电源输出 3.3V 71 LVDS_D0_P LVDS输出数据
74 VCC_3.3V 电源输出 3.3V 73 LVDS_D0_N LVDS输出数据
75 地线

指示灯
下表描述了 IOT-GATE-IMX8PLUS LED 指示灯。

表 16 电源 LED 

连接主电源 LED 状态
是的 On
离开

通用 LED 由 SoC GPIO 控制。

表 17 用户 LED #1 

GP5_IO05状态 LED 状态
低的 离开
高的 红色的

表 18 用户 LED #2 

GP5_IO01状态 GP4_IO28状态 LED 状态
低的 低的 离开
低的 高的 绿色的
高的 低的 红色的
高的 高的 黄色的

天线连接器
IOT-GATE-IMX8PLUS 具有多达四个用于外部天线的连接器。

表 19 默认天线连接器分配

连接器名称 功能 连接器类型
WLAN-A / 蓝牙 WiFi/BT主天线 RP-SMA
无线局域网-B WiFi辅助天线 RP-SMA
无线广域网 LTE主天线 形状记忆合金
辅助 GPS 天线 形状记忆合金

机械图纸

IOT-GATE-IMX8PLUS 3D 模型可从以下网址下载:
https://www.compulab.com/products/iot-gateways/iot-gate-imx8plus-industrial-arm-iotgateway/#devres

操作特性

绝对最大额定值

表 20 绝对最大额定值 

范围 分钟 最大限度 单元
主电源电压tage -0.3 40 V

笔记: 超出绝对最大额定值的压力可能会对设备造成永久性损坏。

建议工作条件

表 21 推荐的操作条件

范围 分钟 类型。 最大限度 单元
主电源电压tage 8 12 36 V

典型功耗

表 22 IOT-GATE-IMX8PLUS 典型功耗

用例 用例描述 当前的 力量
Linux 闲置、无头 Linux 启动、以太网启动、无显示、无活动 200毫安 2.4 瓦
Linux 空闲,有显示 Linux 启动、以太网启动、显示已连接、无活动 250毫安 3.0 瓦
Wi-Fi 或以太网数据传输 Linux up,无显示,活动以太网或Wi-Fi数据传输 300毫安 3.6 瓦
蜂窝调制解调器数据传输 Linux启动,无显示,主动调制解调器数据传输 400毫安 4.8 瓦
无细胞活动的重度混合负荷 CPU 和内存压力测试 + Wi-Fi 运行 + 蓝牙运行 + 以太网活动 + LED  450毫安  5.4 瓦
具有主动蜂窝调制解调器数据传输的重混合负载 CPU和内存压力测试+主动调制解调器数据传输  650毫安  7.8 瓦

使用以下设置测量功耗:

  1. Configuration – IOTG-IMX8PLUS-C1800QM-D4-N32-WB-JEC25E-FARS4-FBRS2-FDIOPOE-PS-XL
  2. 标准 IOT-GATE-IMX8PLUS 12VDC 电源
  3. 软件堆栈 – IOT-GATE-IMX8PLUS v1.1 的库存 Debian

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参考

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