Orange Pi Compute Module 4 — вычислительный модуль производства Shenzhen Xunlong Software на базе SoC Rockchip RK3566. Модуль использует тот же механический формат и два 100-контактных высокоплотных разъёма, что и Raspberry Pi Compute Module 4, а дополнительные линии вынесены на отдельный 24-контактный разъём.
Orange Pi CM4 предназначен для встраивания в собственные устройства и промышленное оборудование, где вычислительный модуль объединяется с собственной платой-носителем. На самом модуле нет привычных USB, HDMI, Ethernet и других пользовательских разъёмов — эти интерфейсы выводятся через board-to-board соединители.
Модуль построен на четырёхъядерном RK3566, поддерживает до 8 ГБ LPDDR4/4X, до 128 ГБ eMMC, Gigabit Ethernet PHY, Wi-Fi 5, Bluetooth 5.0 и аппаратный NPU до 0,8 TOPS. Это делает его подходящим для встраиваемых Linux/Android-устройств, сетевых шлюзов, терминалов и промышленной автоматики.
- 1 Основные характеристики Orange Pi Compute Module 4
- 2 Технические характеристики
- 3 Интерфейсы и разъёмы
- 4 Orange Pi CM4 Base Board
- 5 Совместимость с Raspberry Pi Compute Module 4
- 6 Операционные системы
- 7 Возможности и особенности
- 8 Для чего подходит Orange Pi Compute Module 4
- 9 Преимущества
- 10 Ограничения
- 11 Orange Pi CM4 и Raspberry Pi Compute Module 4
- 12 Заключение
- 13 Материалы
- 14 Читайте также
Основные характеристики Orange Pi Compute Module 4
- SoC: Rockchip RK3566
- CPU: 4 × ARM Cortex-A55, до 1,8 ГГц
- Архитектура: 64-битная ARMv8.2-A, техпроцесс 22 нм
- GPU: ARM Mali-G52 2EE
- NPU: RKNN AI accelerator, до 0,8 TOPS INT8
- Оперативная память: 2 / 4 / 8 ГБ LPDDR4/4X
- eMMC: 16 / 32 / 64 / 128 ГБ
- SPI Flash: предусмотрена посадка, микросхема по умолчанию не устанавливается
- Ethernet: Gigabit Ethernet PHY YT8531C
- Wi-Fi: Wi-Fi 5, 2,4/5 ГГц
- Bluetooth: 5.0, BLE
- Видео: HDMI 2.0 до 4K@60
- Камеры: MIPI CSI
- Дисплеи: MIPI DSI и eDP
- USB: 1 × USB 3.0 + 3 × USB 2.0 через интерфейсы модуля
- Хранилище: eMMC, microSD на базовой плате, SATA3 или PCIe 2.0 NVMe через базовую плату
- Форм-фактор: 55 × 40 мм, два 100-pin + один 24-pin разъём
- Питание: 5 В через базовую плату
Технические характеристики
Процессор и SoC
В основе Orange Pi CM4 находится Rockchip RK3566 с четырьмя 64-битными ядрами ARM Cortex-A55. Максимальная тактовая частота составляет 1,8 ГГц, а производство выполняется по 22-нм технологическому процессу.
RK3566 ориентирован на встраиваемые системы и сочетает вычислительные ядра, мультимедийный блок, GPU, NPU и большое количество интерфейсов ввода-вывода. Такой набор хорошо подходит для сетевых устройств, терминалов, систем визуализации и промышленной автоматики.
Графический процессор и NPU
За графику отвечает ARM Mali-G52 2EE с поддержкой OpenGL ES 1.1/2.0/3.2, OpenCL 2.0 и Vulkan 1.1. В составе RK3566 также присутствует аппаратный блок 2D-ускорения.
Для машинного обучения используется встроенный RKNN NPU с производительностью до 0,8 TOPS при INT8. Orange Pi указывает поддержку преобразования моделей Caffe, TensorFlow, TFLite, ONNX, PyTorch, Keras и Darknet в формат, пригодный для работы на NPU.
Видео
Видеоблок RK3566 аппаратно декодирует H.265, H.264 и VP9 до 4K@60. Для кодирования производитель заявляет H.265/H.264 до 1080p60 для соответствующих режимов VPU.
Оперативная память
Актуальное руководство Orange Pi CM4 указывает конфигурации 2, 4 и 8 ГБ LPDDR4/4X. Память распаяна непосредственно на модуле.
Хранилище
Стандартные конфигурации предусматривают встроенную eMMC 16, 32, 64 или 128 ГБ. На модуле также предусмотрена посадка под SPI Flash, однако в руководстве указано, что микросхема SPI Flash по умолчанию не устанавливается.
На фирменной Orange Pi CM4 Base Board присутствуют M.2 M-Key для SATA3 или PCIe 2.0 NVMe SSD и слот microSD. Для загрузки NVMe Orange Pi отдельно указывает необходимость наличия SPI Flash в соответствующей конфигурации.
Сетевые интерфейсы
На вычислительном модуле установлен Gigabit Ethernet PHY YT8531C. Сигналы Ethernet MDI выводятся через 100-контактный board-to-board интерфейс, а физический RJ45 располагается уже на базовой плате.
Для беспроводной связи используется модуль AP6256, обеспечивающий двухдиапазонный Wi-Fi 5 и Bluetooth 5.0 с BLE.
USB
Интерфейсная спецификация модуля предусматривает один USB 3.0 и три USB 2.0. Эти сигналы выведены на board-to-board разъёмы и становятся физическими портами только на конкретной базовой плате.
Видео и дисплейные интерфейсы
Через модуль выводятся сигналы HDMI 2.0 с поддержкой до 4K@60, интерфейсы MIPI DSI и eDP. На официальной CM4 Base Board HDMI реализован через разъём Micro HDMI, а eDP и MIPI DSI выведены отдельными коннекторами.
Камера
Для подключения камер на модуле предусмотрен 4-линейный MIPI CSI. На фирменной базовой плате дополнительно доступны два 2-lane MIPI CSI-разъёма благодаря соответствующей разводке интерфейсов.
GPIO и периферия
Большая часть пользовательских GPIO-интерфейсов доступна через базовую плату. Официальная Orange Pi CM4 Base Board оснащена 40-контактным разъёмом с GPIO, UART, I²C, SPI и PWM.
Важный момент: 40-pin находится на Base Board, а не непосредственно на вычислительном модуле. В Linux Orange Pi указывает 28 GPIO на этом разъёме, а их напряжение может конфигурироваться как 1,8 или 3,3 В на уровне соответствующих банков.
Распиновка 40-pin Base Board
Orange Pi публикует полную распиновку 40-pin в руководстве и использует её в wiringOP. На разъёме доступны GPIO, UART, I²C, SPI и PWM; часть функций используется через pin multiplexing.
| Функция | Интерфейс | Количество линий |
|---|---|---|
| GPIO | GPIO | 28 |
| UART | UART2 / UART3 / UART7 / UART9 | несколько альтернативных групп |
| I²C | I²C2 / I²C3 / I²C4 | 3 группы |
| SPI | SPI3 | 1 основная группа |
| PWM | PWM11 / PWM15 и другие альтернативные функции | несколько линий |
| Питание | 3,3 В / 5 В / GND | несколько контактов |
Orange Pi отдельно предупреждает, что некоторые интерфейсы используют одни и те же GPIO через альтернативные функции. Например, I²C3 и UART3 не могут одновременно занимать одну и ту же группу выводов. Аналогично существуют конфликты между SPI3 и I²C4.
Debug UART
Для низкоуровневой диагностики на Orange Pi CM4 предусмотрен отдельный 3-контактный Debug UART на базовой плате. Orange Pi рекомендует использовать USB-UART TTL адаптер с логическим уровнем 3,3 В.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Интерфейс | Debug UART |
| Разъём | 3-pin |
| Уровень сигнала | 3,3 В TTL |
| TX | TX платы → RX USB-UART |
| RX | RX платы ← TX USB-UART |
| GND | Общий GND |
| Назначение | Загрузочная консоль и диагностика |
| UART по умолчанию в системе | UART2 |
На 40-pin также доступны несколько пользовательских UART. В Linux Orange Pi указывает UART2, UART3, UART7 и UART9, при этом UART2 используется как Debug UART по умолчанию. Для освобождения этого интерфейса его конфигурацию необходимо изменить в системе.
Питание
В официальной архитектуре Orange Pi CM4 питание модуля подаётся через плату-носитель. Для фирменной CM4 Base Board производитель указывает питание 5 В / 3 А через USB Type-C.
Через интерфейсы модуля также предусмотрены линии питания 3,3 В и 1,8 В, которые могут использоваться схемой базовой платы.
Охлаждение
Для типичных нагрузок RK3566 не требует сложной системы охлаждения, однако при длительной высокой загрузке CPU, GPU или NPU температура увеличивается. На официальной CM4 Base Board предусмотрен 4-контактный разъём для 5-вольтового вентилятора.
Размеры и конструкция
Размеры самого Orange Pi CM4 составляют 55 × 40 мм, масса — около 12 г. Модуль имеет четыре крепёжных отверстия и устанавливается на базовую плату через два 100-контактных соединителя.
Интерфейсы и разъёмы
- 2 × 100-контактный board-to-board разъём — основной набор высокоскоростных интерфейсов;
- 24-контактный разъём — дополнительные USB и аудиосигналы;
- Gigabit Ethernet — MDI-сигналы выводятся на базовую плату;
- HDMI 2.0 — до 4K@60;
- MIPI DSI — дисплейный интерфейс;
- MIPI CSI — камера;
- eDP — интерфейс дисплея;
- USB 3.0 ×1 и USB 2.0 ×3;
- SATA3 или PCIe;
- eMMC — встроенное хранилище;
- Wi-Fi 5 / Bluetooth 5.0 — беспроводная связь;
- Debug UART — сервисная консоль.
Orange Pi CM4 Base Board
Для разработки Orange Pi выпускает собственную CM4 Base Board. Она превращает модуль в полноценную отладочную систему и предоставляет физические разъёмы для большинства интерфейсов вычислительного модуля.
- Micro HDMI 2.0 с поддержкой до 4K@60;
- Gigabit Ethernet RJ45;
- M.2 M-Key для SATA3 или PCIe 2.0 NVMe;
- 2 × MIPI CSI 2-lane;
- MIPI DSI 2-lane;
- eDP 1.3;
- 1 × USB 3.0 Host;
- 2 × USB 2.0 Host;
- 1 × USB 2.0 с режимом Host или Device;
- 3,5-мм аудиоразъём;
- 40-pin GPIO;
- Debug UART;
- кнопки MaskROM, Recovery и Reset;
- 4-pin 5V Fan.
Размер базовой платы составляет 85 × 56 мм. Питание осуществляется через USB Type-C от источника 5 В / 3 А.
Совместимость с Raspberry Pi Compute Module 4
Orange Pi CM4 использует тот же общий механический формат, что и Raspberry Pi CM4, включая два 100-контактных высокоплотных соединителя. Ряд публикаций также описывает модуль как механически и электрически совместимый с CM4.
Однако совместимость на уровне разъёмов не означает программную взаимозаменяемость. Orange Pi CM4 построен на Rockchip RK3566 вместо Broadcom BCM2711 и требует собственных загрузчиков, device tree, драйверов и образов операционной системы.
Кроме того, у Orange Pi имеется дополнительный 24-pin интерфейс, которого нет у стандартного Raspberry Pi CM4. Поэтому при разработке собственного устройства необходимо сверять конкретную схему, разводку и используемые сигналы обоих модулей.
Операционные системы
- Android 11;
- Ubuntu 20.04;
- Ubuntu 22.04;
- Debian 11;
- Debian 12;
- Orange Pi OS (Arch);
- Orange Pi OS (OH) на базе OpenHarmony.
Orange Pi также поддерживает собственный Linux-стек с wiringOP для работы с 40-pin GPIO и другими интерфейсами. В Linux некоторые функции необходимо включать с помощью device-tree overlays.
Возможности и особенности
- формат 55 × 40 мм;
- RK3566 с 4 ядрами Cortex-A55 до 1,8 ГГц;
- до 8 ГБ LPDDR4/4X;
- до 128 ГБ eMMC;
- Gigabit Ethernet PHY;
- Wi-Fi 5 и Bluetooth 5.0;
- NPU до 0,8 TOPS;
- HDMI 2.0, MIPI DSI, eDP и MIPI CSI;
- USB 3.0 и USB 2.0;
- SATA3 или PCIe 2.0;
- дополнительный 24-pin интерфейс для расширения.
Для чего подходит Orange Pi Compute Module 4
Orange Pi CM4 ориентирован на встраиваемые устройства, промышленную автоматику, IoT-шлюзы, информационные терминалы, мультимедийные системы и оборудование, где плата-носитель проектируется под конкретный продукт.
Наличие Gigabit Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, NVMe/SATA, MIPI, eDP и аппаратного NPU позволяет использовать модуль не только как вычислительный блок, но и как основу законченной промышленной платформы.
Преимущества
- компактный модуль 55 × 40 мм;
- до 8 ГБ LPDDR4/4X;
- до 128 ГБ eMMC;
- Gigabit Ethernet и Wi-Fi 5;
- аппаратный NPU;
- широкий набор мультимедийных интерфейсов;
- совместимость по общему CM4-механизму с существующей экосистемой модулей и носителей.
Ограничения
- модуль требует отдельной платы-носителя;
- доступные физические интерфейсы зависят от разводки Base Board;
- программная совместимость с Raspberry Pi CM4 не является автоматической;
- для NVMe-загрузки требуется корректно реализованный загрузочный путь, включая SPI Flash;
- для полноценной работы NPU, GPU и аппаратного видеоускорения необходимо подходящее программное обеспечение и драйверы.
Orange Pi CM4 и Raspberry Pi Compute Module 4
| Характеристика | Orange Pi CM4 | Raspberry Pi CM4 |
|---|---|---|
| SoC | Rockchip RK3566 | Broadcom BCM2711 |
| CPU | 4 × Cortex-A55, до 1,8 ГГц | 4 × Cortex-A72, до 1,5 ГГц |
| GPU | Mali-G52 2EE | VideoCore VI |
| NPU | До 0,8 TOPS | Нет |
| RAM | 2/4/8 ГБ | 1/2/4/8 ГБ |
| eMMC | 16/32/64/128 ГБ | 0/8/16/32/64 ГБ |
| Wi-Fi | Wi-Fi 5 | Опционально, в зависимости от версии |
| Bluetooth | 5.0 BLE | Опционально, в зависимости от версии |
| Ethernet | Gigabit PHY | Gigabit PHY |
| Разъёмы модуля | 2 × 100-pin + 24-pin | 2 × 100-pin |
| Размер | 55 × 40 мм | 55 × 40 мм |
Заключение
Orange Pi Compute Module 4 — компактный вычислительный модуль на Rockchip RK3566 с четырьмя Cortex-A55, до 8 ГБ LPDDR4/4X, до 128 ГБ eMMC, Gigabit Ethernet, Wi-Fi 5, Bluetooth 5.0 и NPU до 0,8 TOPS.
Модуль ориентирован на разработку собственных встраиваемых устройств. Все основные интерфейсы выводятся через два 100-pin и один 24-pin board-to-board разъём, а полноценное устройство собирается с помощью совместимой платы-носителя.
Форм-фактор и основные соединители близки к Raspberry Pi CM4, что упрощает проектирование устройств на основе стандартного CM4-механизма. Однако программная платформа, SoC и конфигурация интерфейсов Orange Pi отличаются, поэтому при замене одного модуля другим необходимо проверять не только механику, но и всю электрическую и программную часть проекта.
Материалы
- Официальная страница Orange Pi Compute Module 4
- Официальное руководство Orange Pi CM4
- Orange Pi Wiki — CM4
- Официальная страница Orange Pi CM4 Base Board
- CNX Software — обзор Orange Pi Compute Module 4
