Orange Pi Compute Module 5 — характеристики и возможности

Orange Pi Compute Module 5 (CM5) — вычислительный модуль производства Shenzhen Xunlong Software на базе SoC Rockchip RK3588S. Модуль предназначен для встраивания в собственные устройства и платы-носители, где требуется производительность уровня современных SBC на RK3588S, но не нужен готовый набор внешних разъёмов.

RK3588S объединяет четыре производительных ядра ARM Cortex-A76 с частотой до 2,4 ГГц и четыре энергоэффективных Cortex-A55 до 1,8 ГГц, графический процессор Mali-G610 MP4 и NPU производительностью до 6 TOPS. На самом модуле распаяны оперативная память LPDDR4/4X и eMMC, а большинство интерфейсов выведено на три 100-контактных межплатных разъёма.

В отличие от обычного Orange Pi 5, CM5 не является законченной одноплатной системой с Ethernet, USB и HDMI-разъёмами на самой плате. Конкретный набор физических интерфейсов определяется базовой платой-носителем. Для CM5 компания Orange Pi выпускает собственную CM5 Base Board, а также более специализированную Tablet Base Board.

Основные характеристики Orange Pi Compute Module 5

• SoC: Rockchip RK3588S, 8 ядер
• CPU: 4 × Cortex-A76 до 2,4 ГГц + 4 × Cortex-A55 до 1,8 ГГц
• Архитектура: 64-битная ARM, 8-нм техпроцесс
• GPU: ARM Mali-G610 MP4
• NPU: до 6 TOPS, INT4/INT8/INT16
• Оперативная память: 2/4/8/16 ГБ LPDDR4/4X
• eMMC: 32/64/128/256 ГБ
• Межплатное подключение: 3 × 100-pin, шаг 0,4 мм
• Видео: HDMI 2.1 или eDP 1.3 через интерфейс модуля
• Камеры: MIPI CSI/DPHY RX, конфигурация зависит от базовой платы
• USB: до 1 × USB 3.0 и 3 × USB 2.0 через интерфейсы модуля
• PCIe/SATA: до двух линий PCIe 2.0 x1, мультиплексируемых с USB 3.0 или SATA III
• Беспроводная связь: модуль не имеет обязательного встроенного Wi-Fi/Bluetooth; зависит от carrier board
• Ethernet: RGMII выводится на базовую плату; физические PHY зависят от carrier board
• Питание: 5 В, до 1,8 А через базовую плату
• Размеры: 55 × 40 × 1,6 мм
• Вес: около 12 г
• Операционная система: Orange Pi OS (Arch), Ubuntu, Debian, Android 12

Технические характеристики

Процессор и SoC

В основе Orange Pi CM5 находится Rockchip RK3588S, выполненный по 8-нм технологическому процессу. В состав процессора входят четыре ядра ARM Cortex-A76 с частотой до 2,4 ГГц и четыре Cortex-A55 с частотой до 1,8 ГГц.

Гетерогенная конфигурация big.LITTLE позволяет использовать производительные Cortex-A76 для тяжёлых задач, а Cortex-A55 — для менее требовательных операций с меньшим энергопотреблением.

Графический процессор и NPU

За графику отвечает ARM Mali-G610 MP4 с поддержкой OpenGL ES 1.1/2.0/3.2, OpenCL 2.2 и Vulkan 1.2.

Встроенный NPU обеспечивает производительность до 6 TOPS и поддерживает смешанные вычисления INT4, INT8 и INT16. Такой ускоритель предназначен для локального инференса нейросетевых моделей и задач компьютерного зрения.

Мультимедийный блок RK3588S поддерживает аппаратное декодирование видео высокого разрешения, включая 8Kp60 H.265/HEVC, а также другие распространённые форматы.

Оперативная память

Orange Pi CM5 выпускается с 2, 4, 8 или 16 ГБ LPDDR4/4X. Память распаяна непосредственно на модуле и не предназначена для пользовательской замены или расширения.

eMMC и загрузка

Встроенное хранилище реализовано в виде eMMC объёмом 32, 64, 128 или 256 ГБ в зависимости от комплектации.

Кроме eMMC, интерфейс модуля позволяет использовать SD/MMC, а конкретный слот microSD физически располагается на carrier board. Поэтому способ загрузки и набор доступных накопителей зависит от конструкции базовой платы.

Межплатные разъёмы

Главное отличие CM5 от обычных одноплатных компьютеров — три 100-контактных межплатных разъёма с шагом 0,4 мм. Через них модуль подключается к carrier board и передаёт питание, USB, PCIe, MIPI, SDIO, Ethernet, GPIO и другие интерфейсы.

На модуле используются разъёмы серии DF40C, а сама конструкция рассчитана на плотную установку в встраиваемое оборудование.

Видео и дисплеи

В состав интерфейсов CM5 входят HDMI 2.1 или eDP 1.3, а также MIPI DPHY TX для подключения дисплейных интерфейсов. Физический HDMI-разъём появляется только на соответствующей базовой плате.

Официальная CM5 Base Board оснащена HDMI 2.1 с поддержкой разрешения до 8K@60 Гц. Другие carrier boards могут использовать те же линии для альтернативных интерфейсов дисплея.

Камеры

Для камер CM5 предоставляет несколько MIPI-интерфейсов. Официальная спецификация модуля перечисляет 1 × 4-линейный MIPI CSI RX или 2 × 2-линейный MIPI CSI RX, а также дополнительные 2-линейные MIPI DPHY RX.

Количество физических разъёмов и точное распределение линий зависит от carrier board. Например, официальная CM5 Base Board выводит четыре 2-линейных MIPI CSI-интерфейса, расположенных на обратной стороне платы.

Сетевые интерфейсы

Сам CM5 не имеет распаянных Ethernet-разъёмов и PHY. Интерфейс RGMII доступен на межплатном соединении, поэтому сетевой контроллер и RJ45 находятся на базовой плате.

Стандартная Orange Pi CM5 Base Board оснащена одним Gigabit Ethernet через YT8531C-CA и двумя 2,5-гигабитными портами через контроллеры Realtek RTL8125B.

Wi-Fi и Bluetooth

Важный момент: Wi-Fi и Bluetooth не являются обязательными встроенными интерфейсами самого CM5. Модуль предоставляет SDIO 3.0 и соответствующие периферийные линии, поэтому беспроводная связь может быть реализована на конкретной carrier board.

Например, Orange Pi CM5 Tablet Base Board использует модуль AP6256 с Wi-Fi 5, Bluetooth 5.0 и BLE. Стандартная CM5 Base Board имеет другой набор периферии.

USB

В интерфейсах CM5 предусмотрены три линии USB 2.0 и один USB 3.0. USB 3.0 может быть мультиплексирован с PCIe 2.0 или SATA III в зависимости от конфигурации carrier board.

На официальной CM5 Base Board физически выведены один USB 3.1 и один USB 2.0. Другие линии остаются доступными для собственной платы-носителя.

PCIe и SATA

CM5 предоставляет до двух PCIe Gen 2 x1. Эти интерфейсы мультиплексируются с USB 3.0 или SATA III, поэтому конкретная доступность линий зависит от разводки carrier board.

Такая архитектура позволяет проектировать платы-носители с NVMe, SATA, дополнительными сетевыми контроллерами, ускорителями и другой высокоскоростной периферией.

GPIO и периферия

Через три 100-pin разъёма наружу выводятся GPIO и периферийные интерфейсы: UART, I²C, SPI, PWM, CAN, I²S, SPDIF, PDM, SDIO и другие функции Rockchip RK3588S.

Для удобного доступа к этим линиям производитель использует отдельные разъёмы на базовых платах. Например, CM5 Base Board имеет 12-контактный FPC-разъём с configurable UART, PWM, I²C, SPI, CAN и GPIO.

Питание

Сам модуль рассчитан на питание 5 В с максимальным током до 1,8 А. Питание поступает через межплатные разъёмы от carrier board.

На официальной CM5 Base Board предусмотрен вход USB Type-C с поддержкой 5 В / 4 А или 5 В / 5 А. Именно базовая плата отвечает за формирование необходимых напряжений для модуля и периферии.

Охлаждение

RK3588S способен существенно нагреваться при продолжительной нагрузке на CPU, GPU и NPU. Поэтому при использовании CM5 в промышленном устройстве необходимо предусмотреть отвод тепла через радиатор, тепловой распределитель или активное охлаждение.

Размеры и конструкция

Размеры платы CM5 составляют 55 × 40 × 1,6 мм, масса — около 12 г. Модуль имеет четыре монтажных отверстия и рассчитан на установку на плату-носитель.

Интерфейсы и разъёмы

• 3 × 100-pin DF40C — основное межплатное соединение;
• USB 3.0 — доступен через carrier board;
• 3 × USB 2.0 — линии на межплатном интерфейсе;
• HDMI 2.1 / eDP 1.3 — вывод изображения через carrier board;
• MIPI DSI / DPHY TX — интерфейсы дисплеев;
• MIPI CSI / DPHY RX — подключение камер;
• PCIe 2.0 — до двух линий x1;
• SATA III — доступен через мультиплексируемые линии;
• RGMII — Gigabit Ethernet через внешний PHY;
• SDIO 3.0 — беспроводные модули и другие периферийные устройства;
• UART, I²C, SPI, PWM, CAN, I²S, SPDIF, PDM — периферия RK3588S;
• GPIO — линии общего назначения.

12-контактный разъём расширения на CM5 Base Board

Официальная CM5 Base Board выводит часть периферии CM5 через 12-контактный FPC-разъём с шагом 0,5 мм. Через него доступны UART, PWM, I²C, SPI, CAN, GPIO и питание 3,3 В.

Интерфейс	Доступность	Назначение
UART	Есть	Последовательные устройства и консоль
PWM	Есть	Управление периферией
I²C	Есть	Датчики и периферийные микросхемы
SPI	Есть	Быстрая периферия
CAN	Есть	Автомобильная и промышленная связь
GPIO	Есть	Линии общего назначения
Питание	3,3 В	Питание внешних маломощных устройств

Базовая плата Orange Pi CM5 Base Board

Для разработки Orange Pi выпускает собственную CM5 Base Board. Она предоставляет физические разъёмы для интерфейсов, которые находятся на самом вычислительном модуле.

• 1 × Gigabit Ethernet;
• 2 × 2,5G Ethernet;
• 1 × USB 3.1;
• 1 × USB 2.0;
• HDMI 2.1 до 8K@60 Гц;
• 4 × MIPI CSI по 2 линии;
• 12-pin FPC для GPIO и периферии;
• 5V Fan — разъём вентилятора;
• microSD;
• RTC;
• ADC через отдельный 4-контактный разъём.

Orange Pi CM5 Tablet Base Board

Отдельно выпускается Tablet Base Board, рассчитанная на мультимедийные и мобильные устройства. Она добавляет собственный набор беспроводных, дисплейных, аудио- и интерфейсов хранения.

• Wi-Fi 5 + Bluetooth 5.0/BLE через модуль AP6256;
• HDMI 2.1 до 8K@60;
• DP 1.4 через USB-C;
• MIPI DSI 4 линии;
• 1 × MIPI CSI 4 линии + 2 × MIPI DPHY RX по 2 линии;
• M.2 Key M для NVMe или SATA 3.0;
• 26-pin GPIO с UART, PWM, I²C, SPI, CAN и GPIO;
• 3,5 мм — аудиовход/выход;
• USB 3.0 + USB 2.0;
• разъёмы для динамиков и встроенный микрофон;
• разъём аккумулятора с зарядкой Li-ion.

Операционные системы

• Orange Pi OS (Arch) — Linux-система производителя;
• Ubuntu — серверные и встраиваемые приложения;
• Debian — универсальная Linux-платформа;
• Android 12 — мультимедийные и пользовательские устройства;
• Buildroot — специализированные встраиваемые системы.

Для CM5 производитель предоставляет Linux и Android SDK, исходный код, схемы, механические файлы и утилиты для разработки.

Возможности и особенности

• 8-ядерный RK3588S с производительными Cortex-A76;
• NPU до 6 TOPS;
• до 16 ГБ LPDDR4/4X;
• до 256 ГБ eMMC;
• несколько PCIe/SATA/USB конфигураций;
• несколько MIPI-интерфейсов для камер и дисплеев;
• RGMII, SDIO, UART, SPI, I²C, CAN, PWM и GPIO;
• выбор carrier board под конкретное устройство.

Для чего подходит Orange Pi Compute Module 5

• Промышленная автоматизация — собственные контроллеры и HMI;
• Компьютерное зрение — несколько камер и аппаратный NPU;
• Edge AI — локальный инференс без передачи данных в облако;
• Мультимедийные устройства — дисплеи высокого разрешения и аппаратное декодирование видео;
• Сетевые устройства — при использовании carrier board с несколькими Ethernet-портами;
• NAS и системы хранения — при использовании PCIe/SATA/NVMe на подходящей базовой плате;
• Робототехника — благодаря CPU, GPU, NPU и большому числу интерфейсов.

Преимущества

• высокая производительность RK3588S в модульном формате;
• до 16 ГБ RAM и 256 ГБ eMMC;
• NPU 6 TOPS;
• широкий набор высокоскоростных интерфейсов;
• несколько вариантов базовых плат;
• возможность проектирования собственной carrier board под конечное устройство.

Ограничения

• сам модуль не имеет обычных Ethernet, USB и HDMI-разъёмов;
• требуется carrier board;
• набор физических интерфейсов зависит от схемы конкретной базовой платы;
• Wi-Fi и Bluetooth также зависят от carrier board;
• CM5 нельзя считать универсальной заменой Raspberry Pi CM4 без проверки совместимости конкретной carrier board и программной поддержки;
• при длительной высокой нагрузке необходимо обеспечить эффективное охлаждение.

Orange Pi Compute Module 5 и Raspberry Pi CM4

Форм-фактор Orange Pi CM5 близок к Raspberry Pi Compute Module 4, и модуль создавался как альтернатива для встраиваемых систем. Однако это не означает полной совместимости: используются разные SoC, программная платформа и дополнительные интерфейсы.

Характеристика	Orange Pi CM5	Raspberry Pi CM4
SoC	Rockchip RK3588S	Broadcom BCM2711
CPU	4 × Cortex-A76 + 4 × Cortex-A55	4 × Cortex-A72
Максимальная частота CPU	2,4 ГГц	1,5 ГГц
RAM	2/4/8/16 ГБ	1/2/4/8 ГБ
eMMC	32/64/128/256 ГБ	0/8/16/32 ГБ
NPU	6 TOPS	Нет
Форм-фактор	55 × 40 мм	55 × 40 мм
Carrier board	Собственные и совместимые решения	Raspberry Pi CM4 carrier board

Механическая и электрическая совместимость с некоторыми CM4-платами-носителями возможна, однако она ограничена. Например, дополнительные интерфейсы CM5 и собственная трёхразъёмная схема подключения требуют Orange Pi CM5 Base Board для полного доступа ко всем возможностям модуля.

Заключение

Orange Pi Compute Module 5 — мощный вычислительный модуль на Rockchip RK3588S с восемью ядрами Cortex-A76/A55, GPU Mali-G610 MP4, NPU до 6 TOPS, памятью до 16 ГБ и eMMC до 256 ГБ.

Главное отличие CM5 от обычного Orange Pi 5 — модульная конструкция. Все основные интерфейсы выводятся через три 100-контактных разъёма, а Ethernet, USB, HDMI, камеры, NVMe и GPIO доступны в том составе, который предусмотрен выбранной базовой платой.

Для промышленного устройства такой подход позволяет разработать собственную carrier board и оставить на ней только необходимые интерфейсы. Для быстрого использования готового компьютера проще применять обычные платы Orange Pi 5, 5B или 5 Pro.

При выборе CM5 особенно важно проверять совместимость конкретной базовой платы: сетевые порты, Wi-Fi/Bluetooth, количество USB, камеры, накопители и видеовыходы не являются фиксированным набором самого модуля.

Материалы

• Orange Pi CM5 — руководство пользователя
• Orange Pi — официальный сайт
• CNX Software — Orange Pi CM5
• CNX Software — Orange Pi CM5 Tablet Base Board
• Orange Pi — исходный код сборочных инструментов