Raspberry Pi Compute Module 5 (CM5) — вычислительный модуль от Raspberry Pi Foundation, представленный в конце ноября 2024 года как модульная версия Raspberry Pi 5 для встраивания в собственные платы-носители. Модуль сохраняет форм-фактор с двумя 100-контактными высокоплотными разъёмами, впервые представленный в CM4, и в основном механически и электрически совместим с платами-носителями, спроектированными под CM4.
В основе CM5 — SoC Broadcom BCM2712 с ядрами ARM Cortex-A76, тот же чип, что применяется в обычной Raspberry Pi 5. Модуль продаётся в конфигурациях, различающихся объёмом ОЗУ (2, 4, 8 или 16 ГБ), объёмом встроенной eMMC-памяти (0, 16, 32 или 64 ГБ) и наличием опционального радиомодуля Wi-Fi/Bluetooth — до 32 вариантов в сумме.
Как и предыдущие модули линейки, CM5 предназначен для встраивания в собственное изделие, а не для самостоятельного использования — все внешние разъёмы реализует плата-носитель. Благодаря производительности уровня Raspberry Pi 5, линии PCIe и гигабитному Ethernet модуль подходит для более требовательных промышленных и коммерческих применений, чем предыдущие поколения Compute Module.
Основные характеристики Compute Module 5
- Процессор: Broadcom BCM2712, 4 ядра ARM Cortex-A76 (до 2,4 ГГц)
- Архитектура: 64-битная ARMv8
- Графика: VideoCore VII, OpenGL ES 3.1, Vulkan 1.3, аппаратное декодирование H.265 до 4K60
- Оперативная память: 2 / 4 / 8 / 16 ГБ LPDDR4-4267 с ECC
- Встроенное хранилище: 0 (вариант Lite), 16, 32 или 64 ГБ eMMC
- Сетевые интерфейсы: 1 × Gigabit Ethernet с поддержкой IEEE 1588
- Wi-Fi: двухдиапазонный 802.11 b/g/n/ac (опциональный радиомодуль, устанавливается не на всех конфигурациях)
- Bluetooth: 5.0, BLE (там же, где установлен радиомодуль Wi-Fi)
- USB: 2 × USB 3.0 + 1 × USB 2.0 (сигналы выведены на разъём, порты реализует плата-носитель)
- Видео: 2 × HDMI 2.0 (через плату-носитель)
- Камера/дисплей: 2 × 4-линейных MIPI-порта (CSI-2/DSI)
- PCIe: 1 × PCIe 2.0 x1 (до 5 Гбит/с)
- GPIO: до 30 линий GPIO с поддержкой UART, I²C, SPI, PWM и других функций
- Разъём: два 100-контактных высокоплотных разъёма (формат CM4)
- Размеры: 55 × 40 × 4,7 мм, 4 крепёжных отверстия M2.5
- Операционная система: Raspberry Pi OS (64-битная) и другие дистрибутивы Linux
Всего производитель предлагает до 32 вариантов CM5 — от базовой конфигурации без Wi-Fi, с 2 ГБ ОЗУ и без eMMC до топовой с Wi-Fi/Bluetooth, 16 ГБ ОЗУ и 64 ГБ eMMC.
Технические характеристики
Процессор и SoC
CM5 построен на том же SoC Broadcom BCM2712, что и обычная Raspberry Pi 5 — четыре ядра ARM Cortex-A76 с частотой до 2,4 ГГц, что даёт заметный прирост производительности по сравнению с Cortex-A72 в CM4.
Графический процессор
За графику отвечает VideoCore VII с поддержкой OpenGL ES 3.1 и Vulkan 1.3, а также аппаратным декодированием H.265 до 4K60 — то же решение, что применяется в Raspberry Pi 5.
Оперативная память
Модуль доступен с 2, 4, 8 или 16 ГБ LPDDR4-4267 с ECC. Память распаяна на модуле без возможности расширения.
Сетевые интерфейсы
Модуль оснащён контроллером Gigabit Ethernet с поддержкой протокола точной синхронизации времени IEEE 1588 — востребованной функции для промышленных сетей. Wi-Fi (двухдиапазонный 802.11ac) и Bluetooth 5.0 доступны только на конфигурациях с установленным опциональным радиомодулем — часть вариантов CM5 продаётся без беспроводной связи вовсе.
USB и другие интерфейсы
На разъём модуля выведены сигналы 2 портов USB 3.0 и 1 порта USB 2.0, а также 2 портов HDMI 2.0 и двух 4-линейных MIPI-портов, каждый из которых может использоваться как камера (CSI-2) или дисплей (DSI). Главное изменение в распиновке по сравнению с CM4 — именно добавление сигналов второго порта USB 3.0, поэтому не все платы-носители под CM4 задействуют эту возможность без доработки.
Хранилище
Модуль доступен с 16, 32 или 64 ГБ eMMC, а также в варианте CM5 Lite без встроенной памяти, где вместо eMMC на разъём выведен интерфейс SDIO 2.0 для подключения карты памяти или другого накопителя на плате-носителе.
GPIO и периферия
На разъём выведено до 30 линий GPIO с поддержкой UART, I²C, SPI, PWM и других функций — больше, чем доступно на стандартном 40-контактном разъёме обычных плат Raspberry Pi.
Питание
Питание подаётся с платы-носителя несколькими линиями напряжения — отдельного разъёма питания на самом модуле нет, как и у предыдущих поколений Compute Module.
Охлаждение
Отдельного радиатора или вентилятора в комплекте с модулем нет. Поскольку CM5 использует тот же SoC, что и Raspberry Pi 5, под продолжительной нагрузкой модуль может заметно нагреваться — производитель платы-носителя должен предусмотреть собственное охлаждение (радиатор, термопрокладку к корпусу или вентилятор), особенно для промышленного применения при повышенной температуре окружающей среды.
Размеры и конструкция
Размеры модуля — 55 × 40 × 4,7 мм, с четырьмя крепёжными отверстиями M2.5. Модуль сохраняет форм-фактор с двумя 100-контактными разъёмами, впервые применённый в CM4, что упрощает переход существующих CM4-проектов на новый процессор.
Интерфейсы и разъёмы
У модуля физически два разъёма — пара 100-контактных высокоплотных разъёмов, через которые выведены все сигналы SoC: USB, Ethernet, HDMI, PCIe, MIPI-камера/дисплей, GPIO и линии питания. Конкретный набор доступных конечному устройству портов и разъёмов определяется схемотехникой платы-носителя.
Операционные системы
- Raspberry Pi OS (64-битная) — официальный дистрибутив, основной вариант для модуля;
- Ubuntu Server — с официальной поддержкой платформы BCM2712;
- другие дистрибутивы Linux, поддерживающие BCM2712 — как правило, community-сборки, совместимые с обычной Raspberry Pi 5.
Возможности и особенности
- линия PCIe 2.0 позволяет подключить NVMe-накопитель или другую высокоскоростную периферию прямо на плате-носителе;
- поддержка IEEE 1588 в Ethernet-контроллере востребована в промышленных сетях с точной синхронизацией времени;
- два порта HDMI и два MIPI-порта позволяют строить устройства с несколькими экранами и камерами;
- во многом совместимая с CM4 распиновка упрощает модернизацию существующих изделий.
Для чего подходит Compute Module 5
Благодаря производительности уровня Raspberry Pi 5 и поддержке PCIe модуль хорошо подходит для промышленных шлюзов и контроллеров, встраиваемых NAS-решений с NVMe-накопителем, систем видеонаблюдения с несколькими камерами через MIPI CSI-2 и других коммерческих изделий, где важны собственная форма платы и долгосрочная доступность компонента. Поддержка IEEE 1588 делает модуль особенно уместным в задачах промышленной автоматизации с требованиями к точной синхронизации времени по сети.
Преимущества
- производительность на уровне Raspberry Pi 5;
- поддержка PCIe и гигабитного Ethernet с IEEE 1588;
- во многом совместимая с CM4 распиновка;
- широкий выбор конфигураций памяти, хранилища и наличия беспроводной связи (до 32 вариантов).
Ограничения
При выборе Compute Module 5 стоит учитывать несколько ограничений.
Во-первых, модуль нельзя использовать самостоятельно — требуется плата-носитель, а разработка под 100-контактные высокоплотные разъёмы сложнее, чем под стандартный GPIO обычной платы.
Во-вторых, Wi-Fi и Bluetooth доступны не на всех конфигурациях — часть вариантов продаётся вовсе без радиомодуля.
В-третьих, распиновка совместима с CM4 не полностью — из-за добавленных сигналов второго порта USB 3.0 некоторые существующие платы-носители могут требовать доработки для использования всех возможностей CM5.
Также, как и обычная Raspberry Pi 5, модуль заметно нагревается под нагрузкой — плата-носитель должна предусматривать собственное охлаждение.
Compute Module 5 и похожие модули
Ближе всего к CM5 стоит его вариант без eMMC — Compute Module 5 Lite, и предыдущее поколение — Compute Module 4 на SoC BCM2711.
| Характеристика | CM5 | CM5 Lite | CM4 |
|---|---|---|---|
| SoC | BCM2712 | BCM2712 | BCM2711 |
| CPU | 4×Cortex-A76, 2,4 ГГц | 4×Cortex-A76, 2,4 ГГц | 4×Cortex-A72, 1,5 ГГц |
| RAM | 2/4/8/16 ГБ LPDDR4 | 2/4/8/16 ГБ LPDDR4 | 1/2/4/8 ГБ LPDDR4 |
| eMMC | 16/32/64 ГБ | Нет (SDIO 2.0) | 0/8/16/32 ГБ |
| USB | 2×USB 3.0 + 1×USB 2.0 | 2×USB 3.0 + 1×USB 2.0 | USB 2.0 + USB 3.0 (у части вариантов) |
| PCIe | 1×PCIe 2.0 x1 | 1×PCIe 2.0 x1 | Есть (у части вариантов) |
| Wi-Fi/BT | Опционально | Опционально | Опционально |
| Разъём | 2×100-pin | 2×100-pin | 2×100-pin |
CM5 и CM5 Lite различаются только наличием встроенной eMMC — остальные характеристики идентичны. По сравнению с CM4 модуль получает более быстрый процессор Cortex-A76 вместо Cortex-A72 и второй порт USB 3.0, сохраняя во многом привычную распиновку и тот же типоразмер разъёмов.
Заключение
Compute Module 5 — модульная версия Raspberry Pi 5 на SoC BCM2712 с поддержкой PCIe, гигабитного Ethernet с IEEE 1588 и во многом совместимой с CM4 распиновкой.
Модуль хорошо подходит для промышленных шлюзов, встраиваемых NAS-решений и систем видеонаблюдения, но требует собственной платы-носителя, охлаждения под нагрузкой и, для части сценариев, доработки существующих плат под CM4 из-за неполной совместимости распиновки.
Главное преимущество CM5 — производительность и возможности уровня Raspberry Pi 5 (PCIe, гигабитный Ethernet, два HDMI) в компактном модуле, во многом совместимом с уже существующими платами-носителями под CM4.
Материалы
- Официальная страница продукта Compute Module 5
- Анонс Compute Module 5 на официальном сайте
- Официальная документация Compute Module
