Compute Module 4/5 (CM4/CM5) を用いた製品組込の最適化
| 設計内容分類 | RaspberryPi活用 |
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実現したい仕様・課題
プロトタイプでは標準のRaspberry Piを使用しますが、量産化や製品組み込みにおいては、不要なコネクタ(USBやHDMI)によるサイズ肥大化や、振動によるケーブル抜け、SDカードの接触不良といったリスクを排除する必要があります。
設計のポイント
モジュール形式の「Compute Module」を採用し、必要なインターフェースのみを搭載した「専用キャリアボード」を自社設計します。接点の信頼性が高いボード対ボードコネクタによる接続に加え、ストレージにオンボードのeMMCモデルを選択することで、SDカードの物理トラブルを完全に解消します。また、キャリアボードを筐体の放熱構造と一体化させる設計により、ファンレスで高信頼な産業用エッジデバイスの構築が可能となります。

設計のポイント 一覧
RaspberryPi活用のポイント
- Compute Module 4/5 (CM4/CM5) を用いた製品組込の最適化
- 起動時自己診断(セルフテスト)と状態通知
- デバイスツリー・オーバーレイによるピン機能の固定化
- BLEを活用した配線レス・マルチセンサ集約
- 広範囲入力電圧(DC12V/24V)への対応設計
- CSI-2インターフェースを利用した低遅延画像入力
- LTE/4Gモバイル回線を利用した遠隔監視
- CAN Bus通信による移動体・産業機器との連携
- 外付け電源監視ICによるハードウェア・リセットの自動化
- 産業用DINレールマウント対応の筐体設計
- RS-485通信におけるデータ送受信切替の自動化
- NVMe SSDからのOSブートによる高速化と高信頼化
- 固定IPアドレス設定によるネットワーク安定化
- 起動ロゴ(スプラッシュスクリーン)のカスタマイズ
- サーマルスロットリング防止のための熱設計
- PoE(Power over Ethernet)による配線省力化
- Modbus TCP/RTUを用いた産業機器との連携
- I2C通信における配線長とプルアップ抵抗の最適化
- 外部RTC(リアルタイムクロック)モジュールの追加
- RAMディスク(tmpfs)へのログ出力によるSDカードの長寿命化
- GPIOへのフォトカプラ絶縁回路の採用
- ハードウェア・ウォッチドッグタイマ(WDT)の利用
- 赤外線通信を活用した非接触・遠隔操作インターフェースの実装
- spidevを活用した標準的なSPI通信の実装
- 組み込み機器への簡易GUI採用による操作性の向上と開発効率化
- Raspberry Piを活用した低コストな生産現場向け情報表示板の製作
- SPIバッファサイズの拡張による高速・大容量通信の安定化
- RaspberryPiでシャットダウンフリー化を実現
- Raspberry PiをPLC通信アダプタ(ゲートウェイ)として活用
- RaspberryPi OSの日本語環境構築と最適化


