Repka Pi 4 - описание и документация

Общий обзор #

Введение #

​Repka Pi 4 Optimal — российский одноплатный компьютер, разработанный как производительная альтернатива Raspberry Pi 4. Оснащен четырехъядерным процессором Allwinner H6 с тактовой частотой 2 ГГц, 2 ГБ оперативной памяти DDR3 и интерфейсом PCIe 2.0 для подключения высокоскоростных устройств, включая модули расширения от Raspberry Pi 5, такие как адаптеры PCIe для NVMe SSD. Благодаря совместимости с популярными модулями расширения и дополнительным интерфейсам, Repka Pi 4 Optimal подходит для задач, требовательных к ресурсам, и обеспечивает гибкость в использовании.

Технические характеристики #

Процессор Allwinner H6, ARMv8 Cortex-A53, 64-бит с максимальной тактовой частотой 2 GHz (техпроцесс 28 nm)	Потребляемая мощность и питание Питание 5В, 3А через порт USB TYPE-C или через пины на 40-контактном разъеме.
Оперативная память 2 ГБ SDRAM DDR3 (1866 МГц)	Беспроводная сеть Модуль AP6256Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac Bluetooth V5.0
Графический адаптер Mali-T720 MP2	Сеть Ethernet 10/100 Мбит/сек
Постоянное запоминающее устройство eMMC память в виде отдельного съемного модуля (при заказе от 500 шт доступен монтаж чипа eMMC непосредственно на печатную плату Repka Pi 4 Optimal с необходимым объёмом).	Звуковой вход/выход Jack 3,5ммВывод звука через HDMI
Видеовыход HDMI	USB USB 2.0 x 3, USB 3.0 x 1
Программная поддержка аппаратного ускорения Поддержка кодирования: не поддерживается Поддержка декодирования: H.264 (AVC), VP8, VP9	PCIe PCIE 2.0 x 1 Разъем FFC (FPC) 16 pin шаг 0.5
Питание Блок питания 5В, не менее 3А. Подробнее.

Расположение и форм-фактор разъёма PCIe соответствуют Raspberry Pi 5, что обеспечивает совместимость с платами расширения (шилдами) для Raspberry Pi 5, использующими FFC-шлейф.

Чертежи, 3D модели и изображения Repka Pi 4 Optimal #

Эскиз #

Рендеры #

3D модели #

Вы можете скачать чертежи (3D модели) Repka-Pi 4 для использования в собственных проектах при проектировании встраиваемых решений

• STEP (AP214)
• STEP (AP203)
• STL

Основные рабочие напряжения и температурные режимы #

Символ	Параметр	Мин	Тип	Макс	Единица
Ta	Температура окружающей среды	-20	-	+70	°C
Tj	Температура перехода	-20	-	125	°C
AC-LDOIN	Питание аналоговой части	3.0	3.3	3.6	В
VCC18-BIAS	Питание аналоговой части	1.7	1.8	1.9	В
VCC-EPHY	3.3V питание для EPHY	3.0	3.3	3.6	В
VCC-TV	Питание для TV	3.2	3.3	3.4	В
VCC18-HDMI	1.8V питание для HDMI	1.62	1.8	1.98	В
VDD09-HDMI	0.9V питание для HDMI	0.81	0.9	0.99	В
DXVCCIO	Питание для DCXO-IO	1.62	1.8	1.98	В
VCC-IO	3.3V питание цифровой части	3.0	3.3	3.6	В

Внешний вид #

Разъемы и органы управления #

40-контактный GPIO-разъем #

Этот разъем предоставляет гибкие возможности для работы с периферийными устройствами и модулями расширения. GPIO позволяет управлять внешними датчиками, реле, светодиодами, дисплеями и другими компонентами, открывая широкие возможности для автоматизации, робототехники и IoT-проектов.

Обращаем ваше внимание, что рядом с 40-pin разъемом есть небольшой белый треугольник, который указывает на PIN 1. Данное обозначение весьма удобное для сравнения с таблицей предустановленных распиновок, которая изображена ниже. В центре этого изображения располагается 40-контактный GPIO-разъем, рядом с которым подписан номер каждого из пинов.

Напряжения логических уровней портов на 40 контактном разъёме #

Питающее напряжение GPIO процессора - VCC-IO = 3,3 В

Входные уровни (Input)

• VIL (Максимальное напряжение логического нуля): от -0,3 В до 0.3*VCC-IO = 0,99 В (все, что ниже 0,99 В, гарантированно распознается как 0)

• VIH (Минимальное напряжение логической единицы): от 0.7*VCC-IO = 2,31 В до VCC-IO+0.3В = 3,6 В (все, что в этом диапазоне, распознается как 1)

Выходные уровни (Output)

• VOL (Максимальное выходное напряжение нуля): 0,2 В (в диапазоне от 0 до 0,2 В).

• VOH (Минимальное выходное напряжение единицы): VCC-IO-0.2В = 3,1 В (в диапазоне от 3,1 В до 3,3 В)

  
  С абсолютными предельными параметрами питания портов можете ознакомиться тут

Для безопасной работы с портами ввода-вывода! #

Максимальный ток одного пина GPIO составляет 40 мА, однако это значение является максимальным кратковременным параметром (Absolute Maximum Ratings)!

Сила тока для портов ввода-вывода может настраиваться программно (Multi-level drive capability). Доступны 4 уровня конфигурации:

• Уровень 0: ~2–4 мА

• Уровень 1: ~4–8 мА (базовое значение по умолчанию)

• Уровень 2: ~8–12 мА

• Уровень 3: ~12–16 мА

  Если непрерывно снимать или подавать ток свыше 16 мА на один пин это приведет к просадке логического уровня (напряжение упадет ниже 3,3 В) и перегреву кристалла!

• Чтобы не повредить GPIO :

• Используйте транзисторы или реле для управления мощными приборами.

• Ставьте резисторы для ограничения тока. (Даже для управления транзисторами, нужно ограничивать ток базы)

• Не подавайте на пины напряжение выше 3,3 В.

Разъем eMMC #

Данный разъём предназначен для подключения встроенной энергонезависимой памяти, которая используется как более быстрая и надёжная альтернатива microSD-карте для установки и загрузки операционной системы, а также хранения данных.

Разъем для подключения внешней антенны #

Используется для улучшения качества приема Wi-Fi. Подключение внешней антенны особенно актуально при использовании Repka Pi 4 Optimal в металлических корпусах или в условиях слабого сигнала, например, в промышленных и удаленных установках.

Разъем для подключения PWM-вентилятора #

Позволяет подключить вентилятор с поддержкой широтно-импульсной модуляции (PWM), что обеспечивает интеллектуальное управление скоростью вращения в зависимости от температуры процессора. Это помогает эффективно охлаждать систему, снижать уровень шума и продлевать срок службы компонентов.

Разъем питания часов реального времени (RTC) #

Этот разъем используется для подключения батарейки, поддерживающей работу встроенных в процессор часов реального времени (RTC). Это позволяет Repka Pi сохранять точное время даже при отключении основного питания, что критически важно для автоматизированных систем, серверов и устройств с запланированными задачами.

Ниже представлено изображение порта RTC для плат версии 1.1 Optimal и ниже:

Обращаем внимание!

Если у вас плата версии 1.1 Optimal и ниже, то для подключения RTC-батарейки потребуется переполюсовка контактов на коннекторе (т.к. стандартные RTC-батарейки для одноплатных компьютеров имееют слева “+“, а справа “-“). Кстати, для плат версии 2.1 Optimal и выше мы исправили данную ошибку!

Для версий плат 2.1 Optimal и выше порт отличается:

А как называется называется этот разъем и какой коннектор для него нужен?

Сам разъем, который мы используем, называется — BM02B-SRSS-TB

К этому разъему подходит вилка (контактная часть с проводами), которая называется:

JST SHR-02V-S-B — это корпус вилки (housing) на 2 пина.

Также понадобятся соответствующие контакты (пины), которые обжимаются на провода и вставляются в корпус вилки:

JST SSH-003T-P0.2 — это обжимные клеммы (терминалы), совместимые с SHR-02V-S-B.

Если тебе нужен уже собранный комплект с проводами, можешь искать по запросу:

• JST SH 1.0mm 2-pin cable

• JST SHR-02V-S-B with wires

Ниже представлена схема подключения разъема для часов реального времени:

Важное замечание о потреблении тока

Перед использованием встроенного RTC необходимо учитывать его ключевую особенность: высокое энергопотребление.

Предупреждение: Штатный ток потребления встроенных в процессор часов составляет ~2.3 мА. Это значительно выше, чем у специализированных внешних RTC-модулей, потребляющих микроамперы.

Что это означает на практике?

• Расчет: Потребление 2.3 мА означает, что стандартная батарейка-таблетка типа CR2032 (емкостью ~220 мАч) будет полностью разряжена примерно за 95 часов (менее 4 суток) непрерывной работы.
• Сценарий использования: Встроенный RTC эффективен для поддержания времени при кратковременных отключениях питания (например, на несколько часов или на ночь). При подключенном основном питании Repka Pi батарейка не расходуется.
• Для долговременной автономной работы (недели или месяцы без основного питания) использование встроенного RTC не рекомендуется.

Решение для долговременной работы: Внешние RTC-модули

Именно по причине высокого потребления встроенных часов для проектов, требующих долговременной автономной работы, имеет смысл установка внешних RTC-модулей, как было показано в статье на Хабре.

Внешние модули (например, на чипах DS3231 или DS1307) обладают рядом преимуществ:

• Низкое энергопотребление: Их ток потребления измеряется в микроамперах, что позволяет им работать от одной батарейки CR2032 годами.
• Высокая точность: Модели вроде DS3231 являются термокомпенсированными, что обеспечивает значительно более высокую точность хода по сравнению со встроенными решениями.
• Простота подключения: Они подключаются к стандартным пинам I2C на 40-пиновой гребенке.

Таким образом, выбор между встроенным и внешним RTC зависит от вашей задачи:

• Встроенный RTC: Идеален для защиты от кратковременных сбоев питания.
• Внешний RTC: Необходим для устройств, которые должны сохранять точное время в течение длительных периодов без основного питания.

Кнопка управления питанием (PWRON) и кнопка перезагрузки (RESET) #

Этот элемент управления позволяет удобно включать, выключать и управлять питанием Repka Pi 4 Optimal без необходимости отключения кабеля или использования команд в терминале.

Описание поведения Repka Pi 4 с установленной Repka OS при взаимодействии с кнопкой PWRON:

Действие	Сценарий	Результат
Кратковременное нажатие	На этапе входа в систему (логин-менеджер)	Уход в спящий режим
	В рабочем окружении XFCE4	Окно с выбором: выйти, перезагрузить, выключить, спящий режим
	В рабочем окружении GNOME	Окно предупреждения: завершение работы через 60 сек (можно отменить)
	Когда Repka Pi находится в спящем/выключенном режиме	Выход из сна или же включение Repka Pi
Длительное нажатие (более 6 сек)	В любом состоянии	Мгновенное отключение питания

Кроме того, управление питанием может осуществляться через специальные контакты на плате компьютера:

Разъем для подключения внешних кнопок PWRON и кнопки перезагрузки RESET #

PWRON контакты 01 и 03
RESET контакты 02 и 04
Где контакты 03 и 04 это “земля”.

Функция разъёма внешней кнопки PWRON аналогична встроенной кнопки PWRON (S1).
Функция разъёма RESET - аппаратный сброс процессора, сброс всех регистров. После которого начнется повторная загрузка компьютера.

Вывод кнопки RESET подключен процессору.
Выводы кнопок PWRON и RESET подключены к специализированному контроллеру питания AXP805.

Разъем Ethernet #

Используется для подключения к проводной сети (LAN). Обеспечивает передачу данных, надёжен и устойчив к помехам.

Разъем HDMI #

Предназначен для передачи цифрового видео и аудио высокого качества. Используется для подключения мониторов, телевизоров и проекторов. Позволяет использовать разрешение до 4K@60Hz. Также имеет возможность передачи звука.

Разъемы USB и USB-хаб #

USB (Universal Serial Bus) — универсальный интерфейс для подключения периферийных устройств (мыши, клавиатуры, флешки, камеры).

Разъем PCIe #

Тип разъёма и шлейф для подключения адаптеров (Hat) для подключение PCIe устройств - FFC (Flexible Flat Cable) или FPC (Flexible Printed Circuit) 16 контакта (16 pin) с шагом 0.5 мм.
Совместим с платами расширения (HAT) Raspberry Pi5
Для подключения внешних устройств и адаптеров — SSD, PCIe-SATA, сетевых и звуковых карт.

На рендере изображения сверху представлено небольшое реальное фото, на котором изображено, где именно находятся 1 и 2 пины разъема PCIe. Это может быть полезно при изучении схемы подключения, которая представлена ниже:

Разъем Mini Jack #

Аудиоразъём для наушников, микрофонов и колонок.

Для версий печатных плат 2.2 и ниже #

Для версий печатных плат 2.4 и выше #

С версии печатной платы 2.4 пин Video Out был заменен на MIC, что добавило возможность подключать наушники с микрофоном (со штекером типа CTIA) к разъему Mini Jack.

Техническая спецификация (Datasheet) разъёмов #

• Разъем штыревой 40-контактный GPIO — (Datasheet)
• Разъем для подключения внешней антенны — U.FL-R-SMT-1(01) (Datasheet)
• Разъем для подключения PWM-вентилятора — BM04B-SRSS-TB (Datasheet)
• Разъем питания часов реального времени (RTC) — BM02B-SRSS-TB (Datasheet)
• Кнопка управления питанием (PWRON) — 101-TS3923R2600-EV (Datasheet)
• Разъем штыревой для перезагрузки (RESET) включения (PWRON) — (Datasheet)
• Разъем Ethernet — HR911105A (Datasheet)
• Разъем HDMI — HD04-19-TH-TR (Datasheet)
• Разъем USB 2.0 + 2.0 — 1775468-1 TE (Datasheet)
• Разъем USB 2.0 + 3.0 — UEA1112C-UHS6-4F (Datasheet)
• Разъем PCIe — FFC 16 pin 0,5mm GCT_FFC2A33-16-T-R_REVA (Datasheet)
• Разъем Mini Jack — PJ-3420-A-SMT (Datasheet)
• Разъем для SD-карты — ST-TF-003A (Datasheet)
• Разъем для модуля eMMC №1 — GB042 30P H10 (Datasheet)
• Разъем для модуля eMMC №2 — GB042 34P H10 (Datasheet)
• Разъём USB TYPE-С для подключения питания — USB4105GFA120 (Datasheet)

Питание и нагрузки #

Подключение и управление питанием #

Питание одноплатного компьютера Repka Pi 4 осуществляется от 5-вольтового адаптера через разъём Type-C или пины питания в 40-контактном разъёме. Рекомендуется использовать источник питания с силой тока не менее 3А, чтобы иметь возможность подключать к USB-портам энергоемкие устройства.

За управление питанием отвечает многоканальный контроллер питания (PMIC), который преобразует входное напряжение в необходимые уровни (например, для CPU, памяти и периферии), распределяет питание и обеспечивает стабильную работу системы.

Данный контроллер располагается под радиатором рядом с Type-C для подключения питания к Repka Pi:

Вид справа	Вид слева

Ток потребления при нагрузках #

Представленные ниже показатели были получены эмпирическим путем.

Нагрузка	Ток потребления, А
Подключенный вентилятор, вставленная SD-карта и eMMC, запущенный тест архивации.	~ 1.1
При просмотре видео в браузере.	~ 1.3

Информация о токах, напряжениях, номиналах резисторов подтяжки, емкости портов ввода/вывода #

Представленная ниже информация взята из официальной документации “Allwinner H6 Datasheet“. Для более подробного ознакомления перейдите по ссылке.

Абсолютные предельные параметры #

Символ	Параметр	Мин	Макс	Единица
I/O	Входной/выходной ток для ввода и вывода	-40	40	мА
TSG	Температура хранения	-40	125	°C
AC-LDOIN	Питание аналоговой части	-0.3	3.6	В
VCC18-BIAS	Питание аналоговой части	-0.3	1.98	В
VCC-EPHY	Питание EPHY	-0.3	3.6	В
VCC-TV	Питание TV	-0.3	3.4	В
VCC18-HDMI	1.8V питание HDMI	-0.3	2.16	В
VDD09-HDMI	0.9V питание HDMI	-0.3	1.08	В
VCC-PH	Питание для порта H	-0.3	3.63	В
VCC-PD	Питание для порта D	-0.3	3.63	В
VCC-PG	Питание для порта G	-0.3	3.63	В
VCC-PL	Питание для порта L	-0.3	3.63	В
VCC-RTC	Питание для RTC	-0.3	2.16	В
VCC-DRAM	Питание DRAM	-0.3	1.5	В
VDD-CPUS	Питание для CPUS	-0.3	1.3	В
VDD-CPU	Питание для CPU	-0.3	1.3	В
VDD-GPU	Питание для GPU	-0.3	1.3	В
VCC-PCIE	1.8V питание для PCIE	-0.3	2.16	В
VDD-SYS	Питание системы	-0.3	1.05	В

Питание портов #

Символ	Параметр	Мин	Тип	Макс	Единица
VCC-PD	Питание для порта D	3.0	3.3	3.6	В
VCC-PG	Питание для порта G	3.0	3.3	3.6	В
VCC-PL	Питание для порта L	3.0	3.3	3.6	В
VCC-PH	Питание для порта H	3.0	3.3	3.6	В

Дополнительные параметры питания #

Символ	Параметр	Мин	Тип	Макс	Единица
VCC-RTC	Питание для RTC	1.62	1.8	1.98	В
VCC-USB	3.3V питание для USB	3.069	3.3	3.63	В
VDD-USB	0.9V питание для USB	0.81	0.9	0.99	В
VCC-PCIE	1.8V питание для PCIE	1.67	1.8	1.98	В
VDD09-PCIE	0.9V питание для PCIE	0.837	0.9	0.99	В

Питание памяти #

Символ	Параметр	Мин	Тип	Макс	Единица
VCC-DRAM	Питание DDR3 IO Domain	1.425	1.5	1.575	В
VDD18-DRAM	Питание контроллера DRAM	1.71	1.8	1.89	В

Питание процессоров и системы #

Символ	Параметр	Мин	Тип	Макс	Единица
VDD-CPUS	Питание для CPUS	0.873	0.9	0.927	В
VDD-CPU	Питание для CPU	0.81	-	1.08	В
VDD-GPU	Питание для GPU	0.81	-	1.08	В
VDD-EFUSE	Питание для EFUSE (режим программирования)	1.8	1.9	1.98	В
VDD-SYS	Питание системы	0.92	0.96	1.0	В

DC Электрические характеристики #

Символ	Параметр	Мин	Тип	Макс	Единица
V_IH	Высокий уровень входного напряжения	0.7 * VCC-IO	-	VCC-IO + 0.3	В
V_IL	Низкий уровень входного напряжения	-0.3	-	0.3 * VCC-IO	В
R_PU	Входное сопротивление подтяжки (Pull-up)	50	100	150	кОм
R_PD	Входное сопротивление подтяжки (Pull-down)	50	100	150	кОм
I_IH	Входной ток высокого уровня	-	-	10	мкА
I_IL	Входной ток низкого уровня	-	-	10	мкА

Выходные параметры #

Символ	Параметр	Мин	Тип	Макс	Единица
V_OH	Высокий уровень выходного напряжения	VCC-IO - 0.2	-	VCC-IO	В
V_OL	Низкий уровень выходного напряжения	0	-	0.2	В
I_OZ	Ток утечки в трех состояниях	-10	-	10	мкА
C_IN	Входная емкость	-	-	5	пФ
C_OUT	Выходная емкость	-	-	5	пФ