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reComputer Rugged J401 ハードウェアおよびインターフェースの使用方法

この Wiki では、reComputer Rugged J40 のさまざまなハードウェアおよびインターフェースを紹介し、それらをどのように使用してプロジェクトのアイデアを拡張するかを説明します。reComputer Rugged J40 上のほとんどのインターフェースは M12 コネクタを使用しており、IP66 等級の防水・防塵性能と優れた耐振動性を備えています。これにより、船舶への搭載や港湾監視システムなど、過酷な屋外環境での長期運用に適しています。

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ハードウェアインターフェース概要

電源​

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reComputer Rugged J401 は M12 A コード DC 19〜48V 電源インターフェースを備えており、広い電圧入力範囲に対応しているため、さまざまな電源環境に適しています。インターフェースの定義は以下の表のとおりです。

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Pin用途タイプ線色
1DC 電源入力電源茶
2白
3グラウンドグラウンド青
4黒

ディスプレイ​

防水サイドカバーを固定している 2 本のネジを外して開くと、高品質なディスプレイ出力を提供する HDMI 2.1 ポートにアクセスできます。

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SSD 用 M.2 Key M および Wi-Fi / Bluetooth 用 M.2 Key E​

reComputer Rugged J401 には M.2 Key E インターフェースが搭載されており、これを通じてデバイスの Bluetooth および Wi-Fi 機能を拡張できます。Intel Dual Band RTL8822CE Wireless NIC の使用を推奨します。

M.2 Key M は、高速ソリッドステートドライブ（SSD）向けに設計されたインターフェースであり、超高速なデータ転送速度を提供し、高性能アプリケーションに最適です。

インターフェースの位置は以下の図のとおりです。

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使用手順​

付属の SSD を取り外して新しい SSD を取り付ける場合は、お使いの SSD が次の 2 つの条件を満たしていることを確認する必要があります。

  • M.2 Key M スロット（x4 PCIe Gen3 インターフェース） をサポートしていること。

  • 2242 サイズ仕様に準拠していること。

Jetson デバイスでターミナルを開き、次のコマンドを入力して SSD の読み書き速度をテストします。

sudo dd if=/dev/zero of=tempfile bs=1M count=1024 conv=fdatasync

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テスト完了後は、キャッシュファイルを削除するために sudo rm tempfile コマンドを実行してください。

Wi-Fi モジュールを取り付けてデバイスの電源を入れたら、デバイスの Wi-Fi および Bluetooth 設定を構成できます。

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もちろん、次のコマンドを使用してデバイスの動作状態を確認することもできます。

ifconfig

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bluetoothctl

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4G/5G モジュール用 M.2 Key B​

M.2 Key B スロットは、Nano SIM カードホルダー付きの 4G/5G セルラーモジュールをサポートします。

ハードウェア接続​

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使用手順​

ステップ 1. ハードウェア認識の確認

lsusb

このコマンドは、システムに接続されているすべての USB デバイスの一覧を、メーカー（ID）、種類、その他の情報とともに表示します。たとえば、出力に Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. EM12-G というデバイスが表示されていれば、5G モジュールが存在していることを示します。

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ステップ 2. ドライバのロード状況を確認

5G モジュールに必要な option ドライバがロードされていることを確認することが重要です。lsmod コマンドを使用して確認できます。

lsmod | grep option

option ドライバが正常にロードされていれば、出力にドライバに関する関連情報が表示されます。

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ステップ 3. ModemManager の設定

ModemManager はモデムデバイスを管理するためのツールであり、インストールして再起動する必要があります。

sudo apt install modemmanager 
sudo systemctl restart ModemManager

apt install コマンドは ModemManager パッケージのインストールに使用され、systemctl restart は ModemManager サービスを再起動して、新しい設定が有効になるようにします。

ステップ 4. モジュール認識の確認

mmcli -L コマンドを使用して、ModemManager が 5G モジュールを正しく認識できているかを確認できます。

mmcli -L

5G モジュールが認識されている場合、/org/freedesktop/ModemManager1/Modem/0 のような出力が表示され、検出されたモデムデバイスへのパスを示します。

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ステップ 5. APN の設定

APN（Access Point Name）は、モバイルデバイスをネットワークに接続するために重要な要素です。ここでは nmcli コマンドを使用してベアラープロファイルを作成します。中国移動通信（China Mobile）を例に、次のコマンドで設定ファイルを作成できます。

sudo nmcli con add type gsm ifname "*" apn "CMNET" ipv4.method  auto

このコマンドは、新しい GSM（Global System for Mobile Communications）タイプの接続を追加し、APN を「CMNET」に指定し、IPv4 の自動設定を使用します。

ステップ 6. 接続の有効化

ベアラープロファイルを作成したら、接続を有効化する必要があります。

sudo nmcli con up "gsm"

このコマンドは GSM 接続を有効化し、成功すると確認メッセージが表示されます。

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ステップ 7. モジュール認識の再確認

APN を設定した後もモジュールが認識されていることを確認するために、再度 mmcli -L コマンドを実行します。

mmcli -L

ステップ 8. モジュールステータスの確認

最後に、mmcli -m 0 コマンドを使用して、IP 割り当て、キャリア、ネットワーク接続状態など、モジュールに関する詳細情報を表示できます。

mmcli -m 0

このコマンドは、5G モジュールのメーカー、モデル、サポートおよび現在使用中のネットワーク技術、デバイスステータス、接続中のネットワークオペレーターなど、包括的な詳細情報を提供します。

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Ethernet​

reComputer Rugged J401 は、1× 標準ギガビット Ethernet（10/100/1000M）RJ45 ポート（J35）と、4× ギガビット PSE（Power Sourcing Equipment）RJ45 ポート（J36〜J39）を提供します。標準ギガビットポートは一般的なネットワーク接続に使用されます。PSE ポートは IEEE 802.3af/at 規格をサポートしており、IP カメラや無線アクセスポイントなど接続されたデバイスに対して Ethernet 経由で電力を供給でき、ポートあたり最大 15.4W（802.3af）を出力できます。これにより、産業用途、AMR、および屋外エッジコンピューティング用途に最適で、別途電源配線を行う必要がなくなります。すべてのギガビットポートは Jetson Orin モジュール内の PCIe コントローラから供給されており、10/100/1000M のオートネゴシエーションをサポートします。

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USB​

reComputer Rugged J401 は、4× USB 3.2 Type-A ポート（内部 USB 3.1 Gen1 ハブ経由で、高速周辺機器、ストレージデバイス、カメラなどを接続するために最大 5Gbps のデータレートをサポート）と、1× USB 2.0 Type-C デバッグポート（シリアルコンソールとして機能し、システムログへのアクセス、ブート問題のデバッグ、ファームウェア更新の実行に使用）を提供します。

USB-A 速度テスト​

USB デバイスの速度をテストするスクリプトを作成します：

vim test_usb.sh

次の内容を貼り付けます：

cat <<'EOF' | sudo tee test_usb.sh >/dev/null
#!/bin/bash
set -e

MOUNT_POINT="$1"
TEST_FILE="$MOUNT_POINT/test_usb_speed.bin"

if [ -z "$MOUNT_POINT" ]; then
  echo "Usage: $0 <mount_point>"
  echo "Example: $0 /media/seeed/USB"
  exit 1
fi

if [ ! -d "$MOUNT_POINT" ]; then
  echo "Error: $MOUNT_POINT is not a directory"
  exit 1
fi

echo "Write test..."
dd if=/dev/zero of="$TEST_FILE" bs=1M count=2048 conv=fdatasync status=progress

echo
echo "Drop caches..."
sync
echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches >/dev/null

echo "Read test..."
dd if="$TEST_FILE" of=/dev/null bs=1M count=2048 status=progress

echo
echo "Cleaning up..."
rm -f "$TEST_FILE"
EOF

Esc キーを押して挿入モードを終了し、続いて :w と入力して Enter を押してスクリプトを保存し、その後プロセスを終了します。

スクリプトに実行権限を付与してテストします：

sudo chmod +x test_usb.sh
./test_usb.sh /mnt          # If your USB drive is mounted at /mnt
# Or
./test_usb.sh /media/usb    # If your USB drive is mounted at /media/usb
# Or
./test_usb.sh /path/to/your/usb/mount_point

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USB 2.0 Type-C ポート​

このシリアルポートを USB-C データケーブル経由で使用することで、PC 側で入出力のデバッグ情報をモニタリングできます。

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Windows に Silicon Labs CP210x Universal Windows VCP Driver をインストールします。

デバイスマネージャーで、シリアルデバイスに割り当てられた COM ポートを探して確認します。

（スクリーンショットでは COM8）。

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PowerShell で次のコマンドを実行します：

#Choose your own serial port 
python -m serial.tools.miniterm COM8 115200

ユーザー名とパスワードでログインします。

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RTC​

reComputer Rugged J401 には、バッテリーバックアップ付きのハードウェア RTC が搭載されており、正確な時刻管理が可能です。

ハードウェア接続​

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使用手順​

Step 1. 上述のとおり RTC バッテリーを接続します。

Step 2. reComputer Rugged J401 の電源を入れます。

Step 3. Ubuntu デスクトップで右上のドロップダウンメニューをクリックし、Settings > Date & Time に移動して、Ethernet ケーブルでネットワークに接続し、Automatic Date & Time を選択して日時を自動取得します。

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Ethernet 経由でインターネットに接続していない場合は、ここで日時を手動設定できます。

Step 4. ターミナルウィンドウを開き、以下のコマンドを実行してハードウェアクロックの時刻を確認します：

cat /sys/devices/platform/bpmp/bpmp:i2c/i2c-4/4-003c/nvvrs-pseq-rtc/rtc/rtc0/time

Step 5. ネットワーク接続を切断してデバイスを再起動します。システムは電源を切っても時刻情報を保持し、正常に動作していることが分かります。

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CAN​

テストおよび概要説明は、ドキュメントが完成し次第追加されます。

DI/DO​

reComputer Rugged J401 の DI/DO インターフェースは J47 2x10P コネクタに統合されており、CAN インターフェースとインターフェースを共有します。2 チャンネルのデジタル入力と 2 チャンネルのデジタル出力をサポートし、信号伝送の安定性と産業グレードの電圧適応を備えているため、デジタルセンサー、リレー、その他の周辺機器の接続に適しています。

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ハードウェア接続​

M12 インターフェース上の対応する DI/DO ピンは、以下の図のとおりです。

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デジタル入力 (DI) / デジタル出力 (DO) チャンネル

使用手順​

デジタル出力 (DO) の操作​

DO インターフェースはオープンドレイン出力を採用しています。コマンドで出力レベル（High/Low）を設定することで、リレーや LED などの周辺機器を制御できます。

次のコマンドを実行して DO チャンネルを有効化します（外部プルアップ抵抗と 12V 電源により 12V を出力）：

# Enable DO_30V_1 (gpiochip0 106)
sudo gpioset --mode=wait 0 106=1

# Enable DO_30V_2 (gpiochip0 43)
sudo gpioset --mode=wait 0 43=1

次のコマンドを実行して DO チャンネルを無効化します（出力約 0V）：

# Disable DO_30V_1 (gpiochip0 106)
sudo gpioset --mode=wait 0 106=0

# Disable DO_30V_2 (gpiochip0 43)
sudo gpioset --mode=wait 0 43=0

DO を High にする前：

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DO を High にした後：

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デジタル入力 (DI) の操作​

gpioget コマンドを使用して DI チャンネルの入力レベルを読み取ります（戻り値 1 = High レベル、0 = Low レベル）ことで、周辺機器の状態を取得できます。

# Read DI_12V_1 (gpiochip0 105) status
gpioget gpiochip0 105

# Read DI_12V_2 (gpiochip0 144) status
gpioget gpiochip0 144

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UART​

reComputer Rugged J401 には、RS232、RS422、および RS485 通信モードをサポートする独立した UART インターフェース（UART1）が搭載されており、信号伝送が安定しており、周辺機器との高い互換性を備えています。

ハードウェア接続​

UART インターフェースチャンネル

SW3 スイッチを切り替えることで、RS232、RS485、RS422 モードを切り替えます。

注意：スイッチを押し下げた状態（ON）のときビットは 0、押されていないときビットは 1 です。

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Mode_0Mode_1Mode_2ModeStatus
000RS-422 フルデュプレックス1T/1R RS-422
001純粋な RS-2323T/5R RS-232
010RS-485 ハーフデュプレックス1T/1R RS-485, TX ENABLE
Low アクティブ
011RS-485 ハーフデュプレックス1T/1R RS-485, TX ENABLE High アクティブ
100RS-422 フルデュプレックス終端抵抗付き RS-422
101RS-2321T/1R RS-232 はバススイッチバスなしで RS485 アプリケーションと共存可能（特殊用途向け）
110RS-485終端抵抗付き 1T/1R RS-485, TX ENABLE Low アクティブ
111シャットダウンすべての I/O ピンは高インピーダンス

SPI​

ハードウェア接続​

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使用手順​

Dupont ワイヤーを使用して、対象 SPI チャンネルのコアピンを接続します（例として /dev/spidev0.0 を使用）：MOSI ピンをその MISO ピンに接続し（データのループバック送受信を実現）、接続します。

配線図は次のとおりです：

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Step 1: SPI カーネルモジュールのロード（前提条件）

SPI インターフェースを操作する前に、spidev カーネルモジュールがロードされていることを確認します（デフォルトのシステムでは事前にロードされている場合がありますが、手動で確認することを推奨します）：

sudo modprobe spidev

コマンド実行時にエラーが表示されなければ、モジュールは正常にロードされています。すでにロード済みの場合は、コマンドは何も出力しませんが、これは正常な動作です。

Step 2: SPI デバイスノードの確認

ターミナルで次のコマンドを入力し、reComputer Rugged J401 の SPI インターフェースにマッピングされたデバイス名を確認します：

ls /dev/spidev*

デバイスノードが表示されない場合は、spidev モジュールが正常にロードされていないことを意味します。sudo modprobe spidev を再実行し、システムログを確認してトラブルシューティングを行ってください。

Step 3: SPI テストコードの取得とコンパイル

GitHub から spidev-test テストコードを取得し、コンパイルします：

git clone https://github.com/rm-hull/spidev-test
cd spidev-test
gcc spidev_test.c -o spidev_test

Step 4: SPI テストプログラムの実行

ターミナルで次のコマンドを入力して SPI テストプログラムを実行します（例として /dev/spidev2.0 を使用）：

sudo ./spidev_test -v -D /dev/spidev0.0 -s 100000 -p "Hello SPI"

Step 5: テスト結果の確認

テストコマンドを実行した後、ターミナルで SPI0.0 インターフェースのデータ送受信状況を確認できます。主な出力は次のとおりです：

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重要な判定基準：TX（送信）データと RX（受信）データが一致していれば、SPI ループバックテストが成功し、SPI インターフェース機能が正常であることを示します。

I2C​

Rugged J401 は J8 2x10 ピンコネクタ経由で I2C インターフェースを提供しており、センサーや周辺機器を容易に接続してシステム拡張を行うことができます。

ハードウェア接続​

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I2C デバイスをキャリアボード上の I2C インターフェースに接続します：

  • Ground -> Ground (Pin 1)

  • SDA -> SDA (Pin 16)

  • SCL -> SCL (Pin 14)

  • VCC -> 3V3 (Pin 20)

使用手順​

Step 1. I2C テストツールをインストールします：

sudo apt update
sudo apt-get install i2c-tools

Step 2. I2C バスのマッピングを確認します：

i2cdetect -l

Step 3. I2C バス上のデバイスをスキャンします：

sudo i2cdetect -y -r 1

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リソース​

技術サポート & 製品ディスカッション​

当社の製品をお選びいただきありがとうございます。私たちは、当社製品をできるだけスムーズにご利用いただけるよう、さまざまなサポートを提供しています。

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