树莓派 CM5:紧凑型计算模块的新突破,为工业与嵌入式应用而生
树莓派 CM5,最新发布的迷你计算模块,以其卓越的性能和紧凑的尺寸,成为工业和嵌入式市场的理想选择。这款模块将树莓派 5 的强大功能整合进更小巧的封装中,特别适合空间受限的应用场景。CM5 提供了丰富的接口,包括M.2接口,使其在数据传输和网络扩展方面更加灵活。无论是DIY项目还是专业应用,CM5都能提供稳定而强大的支持。探索其规格、配件和多样化的DIY应用场景,树莓派 CM5无疑是科技爱好者和专业人士的新宠。
核心内容提要:树莓派 CM5 性能评测、工业自动化、嵌入式解决方案、DIY项目、规格尺寸、接口功能、散热解决方案、树莓派 CM5 与CM4比较
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树莓派 CM5 昨日正式发布。其实在它刚发布的时候,就挺让人惊喜的。它把树莓派 5 的性能整合进了更小巧的封装里,定位主要是工业和嵌入式市场,很契合这类专业场景的应用需求。
当然,业余科技爱好者要是拿到手,也能利用它捣鼓出不少有趣的玩法。只是使用的时候,有些注意事项得牢记,把这些要点弄清楚,才能让树莓派 CM5 用得更顺手,发挥出它拥有的更多可能性。
树莓派 CM5 的规格尺寸
树莓派 CM5 模块有着特定的规格与使用要点,需重点关注:
- 尺寸精巧,长 55 毫米、宽 40 毫米,自身厚 4.6 毫米。
- 连接时依堆叠选择,高度为 4.94 毫米或 7.44 毫米。
- 设有 4 个距边缘 3.5 毫米嵌入的 M2.5 安装孔。
- PCB 厚 1.24 毫米(允许±10%公差)。
- BCM2712 SoC(含焊球)高度在 2.2 ± 0.15 毫米区间。
堆叠有两种规格:
- 1.5 毫米高度时,CM5 下方零间隙,适配安费诺 10164227 - 1001A1RLF 连接器。
- 4.0 毫米高度时,下方有 2.5 毫米间隙,适配 10164227 - 1004A1RLF 连接器。
启用板载天线,需朝向外壳边缘,周边金属得切口,防信号降。PCB 天线周围建议留 10 毫米间隔,设计人员要核验性能。天线下禁有金属,接地层切口最小 6.5×11 毫米,理想是 8×15 毫米,不满足要求,尤其 2.4GHz 频段,无线性能易降,条件允许首选外置天线。
树莓派 CM4 与 CM5 的差异
功能特性差异
- 硬件与信号:CM5 换连接器品牌且经高流测试适配自身,CAM1、DSI1 信号可两用(接 CSI 摄像头或 DSI 显示屏);CM4 的 HDMI 有 ESD 保护,CM5 无,且 CM4 的 CAM0、DSI0 端口及原 VDAC\_COMP 引脚改支持 USB 3.0 与 VBUS 使能,2 个 ADC 通道变 PD CC 信号,PCIe 时钟不再电容耦合。
- 物理结构:CM5 的 PCB 比 CM4 厚 0.04 毫米,主处理器却变薄。
- 走线:HDMI0、HDMI1 和以太网走线长度均改变,P/N 匹配,对应主板线对偏移分别<1 毫米(原约 25 毫米)、<5 毫米(原约 25 毫米)、<4 毫米(原约 12 毫米),差异极小。
电源预算要点
CM5 性能强、功耗大,电源设计要预留 5V 最高 2.5A 电流。若主板难承受,降 CPU 时钟频率降峰值功耗。引脚排列变动详见 CM5 手册。
树莓派 CM5 配置规格
对树莓派 CM5 的评价
树莓派 CM5 在产品特性及适用场景层面,有着与 CM4 部分相通的评价维度。倘若你拥有将其妥善嵌入项目的专业技能与充足知识储备,那么它无疑是绝佳之选,值得大胆启用;反之,要是在相关专业能力上有所欠缺,从操作便利性与性价比综合权衡的话,树莓派 4 或者树莓派 5 反倒更为契合实际需求。除非你是高手或者打算“自虐”式学习一段时间吃透树莓派和嵌入式,否则,不建议新手小白购买树莓派 CM5。
其优点颇为显著:
- 外观设计紧凑精巧,能够巧妙适配多种对空间布局有严格要求的项目构建需求,在狭小空间内也可大显身手;
- 算力表现强劲有力,无论是应对繁杂的数据运算流程,还是处置多线程同步运行的工作负载,皆能高效、流畅地予以处理,稳定发挥实力;
- 延续了计算模块 4 的出色传统,所配备的 IO 板接口类型丰富多样、数据传输稳定可靠,为后续外接各类设备、拓展功能模块架构起坚实“桥梁”,极大助力多功能集成系统的搭建。
当然,它也并非十全十美,存在一定局限性:
- 一方面,要想将其潜能充分挖掘、让各项优势在项目实践里得以淋漓尽致地展现,使用者需具备扎实深厚的专业技术功底,从硬件的精准适配安装到软件的精细调试优化,各个环节均需熟练把控,这无疑为入门者、技术新手竖起了一道较高的门槛;
- 另一方面,在价格定位上,相较同系列的其他部分产品,其售价偏高,一旦涉及大规模项目部署应用,或者项目本身对预算把控极为严苛时,成本负担便会显著加重,成为限制其广泛选用的一大关键掣肘因素。
树莓派 CM5 配件
倘若你平日热衷于关注电子产品领域动态,尤其是对嵌入式方向颇有研究,那最近在各大电子产品网店溜达时,想必会有新发现——不少适配树莓派 CM5 的配件纷纷上架啦。与此同时,备受瞩目的树莓派 CM5 也如期上市,如约和广大爱好者们见面。
随文附上的图片,正是树莓派 CM5 及其IO板的“靓影”,快来一饱眼福吧!
树莓派 CM5 IO 板
树莓派 CM5 的 IO 板已亮相,乍看与 CM4 版相似,实则有革新,将直接的 PCIe 接口换为 M.2 接口。
板上接口丰富,USB-C 兼具供电及数据传输可能,还有 microSD 卡槽、2 个 USB-A 3.0 接口、RJ45 以太网口、2 个 HDMI 接口、CSI/DSI 接口、GPIO 接口与 RTC 电池座,且有望支持树莓派 5 的 PoE HAT+。
Mouser 标价单个 20 美元,最少订 48 个,不含税,预估发布后单买加税要多花几美元。板载 M.2 连接器,让人猜测树莓派 500 会不会也配类似接口。
树莓派 CM5 被动散热器
产品清单里,接下来介绍一款树莓派 CM5 被动散热器。它外观是常规样式,贴合 CM5 身形构造,工艺精细,利于与设备适配、导热。市场标价约 5 美元,性价比不错。
散热效能方面,虽没专门测试它在 CM5 上的表现,但我在树莓派 CM4 用过类似款。CM4 满负荷甚至过载运行时,该散热器靠散热鳍片布局、优质导热材质,能有效驱散热量,把设备温度控制在合适范围,保障系统稳定运行。由此推测,用在 CM5 上它应该也能胜任散热工作。
树莓派 CM5 IO 板外壳
此次新登场的树莓派 CM5 IO 板外壳值得关注。其外观呈现为金属质地,造型美观,尤为突出的是通风设计出色,保障空气良好流通,利于内部元件散热。在接口布局上十分贴心,所有前置的 IO 接口都预留了便捷接入空间,使用时无需繁琐操作,轻松就能连接外部设备。
外壳还专门设有一处槽位,意图明显,是给 Wi-Fi/BT 天线伸出预留的通道,方便无线模块发挥功能,不过目前尚不明确随外壳是否附赠所需部件,有可能得另行寻觅配置。另外,细心观察能发现一处风扇切口设计,合理推测后续大概率会配套风扇,毕竟此次搭载的 BCM2712 SoC 相比树莓派 4 的芯片功耗更高,运行发热更显著,将其装在金属盒封闭环境里,散热压力骤增,配备风扇辅助散热就显得尤为必要、顺理成章。
从价格角度看,该外壳单个单元标价 15 美元,倘若真如预期包含风扇,综合性价比优势便凸显出来,无疑是物超所值,对追求设备稳定性、完整性的用户来说极具吸引力。
树莓派 CM5 的 DIY 应用场景
- 小型服务器搭建:树莓派 CM5 有较强处理能力与多样接口,接上大容量硬盘,能搭建家庭媒体服务器,存储播放视频、音频等,多设备同时访问时播放更流畅,比树莓派 4 表现好;也可做 Web 服务器,承载个人网站、博客,响应快、访问量承载多。
- 智能安防系统:用 CM5 的 GPIO 接口连摄像头、传感器,能打造安防系统。它可支持更高分辨率摄像头与复杂图像识别算法,精准识别人物和物体,结合运动传感器,检测异常就触发录像、报警,画面实时传至手机或电脑,性能优于树莓派 4。
- 工业自动化控制:在工业场景,CM5 连接工业传感器与控制器,像温度、压力传感器,能采集数据、监控设备状态,按设定条件控制设备启停、调节参数,满足工业现场需求,成本比专业工控设备低,效果比树莓派 4 更适配复杂工况。
- 游戏模拟器主机:CM5 安装游戏模拟器系统,连手柄后可当游戏主机,处理能力强,能流畅运行较多经典游戏,体验佳,成本远低于专业游戏主机,运行游戏比树莓派 4 更顺畅。
- 智能家居控制中心:作为智能家居控制中心,CM5 经 GPIO 接口或无线通信模块连接智能开关、温湿度传感器等设备,集中控制并智能联动。用户能用手机或语音控制家中智能设备,能连接设备多、控制逻辑更复杂,强于树莓派 4。
- 数字 signage(数字标牌)展示:在商业场所或办公区域,利用树莓派 CM5 连接显示屏,可搭建数字标牌系统。凭借其良好的图形处理能力,能流畅展示高清图片、动态视频广告或者实时资讯更新内容,如商场促销信息、办公楼层导览等。可以设定播放列表与定时切换规则,配合无线模块还能远程更新展示素材,相较树莓派 4,展示效果更清晰、切换更顺滑,减少画面卡顿、撕裂情况,降低设备维护与内容更新成本。
- 智能农业监控系统:在农业大棚场景下,CM5 与土壤湿度传感器、光照传感器、空气温湿度传感器等相连,实时收集农作物生长环境数据。依据数据分析,精准控制灌溉系统、遮阳帘、补光灯等设备的开启与关闭时长,保障农作物处于最佳生长条件。对比树莓派 4,能同时处理更多传感器数据,应对复杂农业环境变化做出更及时、合理的调控动作,助力农业生产精细化管理且设备投入性价比高。
- 音乐制作简易工作站:连接专业音频接口、MIDI 键盘等设备,树莓派 CM5 可组建为音乐制作的基础工作站。利用其运算能力运行音乐编辑软件,加载各类软音源进行旋律创作、音频剪辑混音等工作,对于多音轨录制与回放处理表现出色,远胜树莓派 4,让音乐创作者在有限预算下,获得相对专业且流畅的创作体验,挖掘更多音乐灵感。
- 集群计算实验平台:可以将多个树莓派CM5组成一个小型的集群计算环境。对于科研机构或者高校实验室来说,这是一个低成本的集群计算实验平台。它可以用于并行计算课程教学,让学生们亲身体验分布式计算的原理和过程。在一些简单的数据挖掘和科学计算任务中,如基因序列比对、简单的气象数据模拟等,相比树莓派4,CM5集群能够以更高的效率处理数据,因为其单个性能的提升使得整体集群的计算能力更加强劲。
- 智能交通流量监测系统:在交通领域,树莓派CM5可以连接摄像头和车辆传感器(如地磁传感器)。通过摄像头识别车牌号码和车辆类型,用地磁传感器统计车流量和车速。在路口或者特定路段进行交通流量监测,其强大的处理能力可以同时处理多个摄像头的数据,并且能够更快速地将数据上传到交通管理中心。相较于树莓派4,CM5能够支持更高分辨率的摄像头,使得车牌识别的准确率更高,而且在处理大量交通数据时更不容易出现延迟,为智能交通管理提供更准确的数据支持。
- 虚拟专用网络(VPN)服务器:树莓派CM5可以被配置成一个VPN服务器。对于小型团队或者家庭用户来说,这是一个经济实惠的网络安全解决方案。它可以隐藏用户的真实IP地址,实现安全的远程访问。凭借其较强的网络性能,在加密和解密网络数据时,相比树莓派4能够提供更高的带宽和更稳定的连接,支持更多的设备同时连接到VPN服务器,满足用户在不同网络环境下安全访问内部资源的需求。
- 电子图书馆服务器:连接大容量存储设备后,树莓派CM5可以作为一个电子图书馆服务器。可以存储大量的电子书、学术论文、杂志等电子文献。通过网络,用户可以在不同的设备上访问这些资源,并且可以实现简单的文献分类和检索功能。与树莓派4相比,CM5的性能提升使得在处理大量文献的检索请求时更加高效,同时支持更多用户同时在线阅读和下载电子文献,为小型机构或者学习小组提供了一个便捷的电子资源共享平台。
总结
树莓派 CM5 有优有缺。
优点是性能强,运算超 CM4,助力 DIY 项目开展;M.2 及常用接口利组网与拓展场景;散热适配佳,可长时间运行;性价比高、生态有潜力,依托社区有望降本扩用。
缺点为对使用者要求高,新手需学硬件组装和软件调试;配件采购有门槛、价格比较高,影响短期内在爱好者当中的普及。总体在多领域有拓展空间。