Introduzione

Il Raspberry Pi è un computer single-board sviluppato dalla Raspberry Pi Foundation, con sede nel Regno Unito, e introdotto per la prima volta nel 2012. Nato originariamente con l'obiettivo di promuovere l'informatica e la programmazione in ambito educativo, ha rapidamente trovato ampia diffusione nel settore dell'istruzione, nella comunità dei maker e nel mondo industriale. Grazie alle sue dimensioni compatte, al costo contenuto e alla versatilità, questa piattaforma si è evoluta significativamente negli anni. La gamma Raspberry Pi oggi comprende diversi modelli, tra cui il Raspberry Pi 5 standard, la serie compatta Zero e la serie Compute Module (CM), progettata specificamente per applicazioni embedded e industriali.

Panoramica della serie Compute Module (CM)

Per soddisfare meglio le esigenze dei sistemi embedded e degli scenari di utilizzo industriale, la Raspberry Pi Foundation ha introdotto la serie Compute Module (CM). Questi moduli mantengono la stessa architettura del processore presente nelle schede Raspberry Pi standard, ma sono privi delle interfacce I/O non essenziali e riprogettati per una perfetta integrazione all'interno di hardware personalizzati. Questo approccio offre maggiore flessibilità progettuale per OEM e system integrator.

L'ultimo modello, il Compute Module 5 (CM5), è stato lanciato alla fine del 2024 e si basa sul successo del precedente CM4, introducendo importanti miglioramenti in termini di prestazioni e capacità I/O.

Il CM4 integra il processore Broadcom BCM2711 quad-core Cortex-A72 ed è disponibile con fino a 8GB di RAM. Supporta memoria eMMC o microSD, doppia uscita HDMI, PCIe, CSI/DSI ed Ethernet Gigabit, offrendo un eccellente equilibrio tra prestazioni ed espandibilità.

Il CM5 è invece basato sul più recente processore Broadcom BCM2712 quad-core Cortex-A76, che garantisce una maggiore potenza di calcolo. Supporta configurazioni fino a 16GB di RAM e introduce il controller I/O RP1, che integra periferiche ad alta velocità come USB 3.0 e PCIe Gen 2, offrendo velocità di trasferimento dati fino a 5Gbps.

Applicazioni industriali di CM4 / CM5

Grazie al formato compatto, alle prestazioni costanti, all'efficienza energetica e all'affidabilità operativa nel lungo periodo, i moduli CM4 e CM5 sono stati ampiamente adottati in numerose applicazioni industriali. La loro architettura modulare e le interfacce I/O flessibili li rendono ideali per diversi ambienti caratterizzati da requisiti elevati.

      •   Controllori per automazione industriale: Utilizzati con schede carrier progettate su misura, i Compute Module possono supportare interfacce industriali
          fondamentali come I/O digitali, RS-485 e CAN bus, consentendo un controllo preciso dei dispositivi e l'acquisizione dati in tempo reale.
      •   Edge Computing nella produzione intelligente: Negli ambienti di fabbrica intelligente, CM4 e CM5 possono essere utilizzati come nodi edge in grado di
          gestire l'elaborazione dati in tempo reale, eseguire inferenze AI direttamente sul dispositivo e ridurre la dipendenza dall'infrastruttura cloud, migliorando
          latenza, sicurezza ed efficienza complessiva del sistema.
      •   Sistemi di data logging e monitoraggio: Interfacciandosi con sensori e strumenti tramite GPIO o USB, questi moduli possono funzionare come robusti
          sistemi di acquisizione dati. Integrati con funzionalità di rete, supportano il monitoraggio remoto e l'analisi dei dati in sistemi critici.

Compute Modules come piattaforma HMI (Human-Machine Interface)

Il Raspberry Pi Compute Module è sempre più utilizzato anche per lo sviluppo di sistemi HMI (Human-Machine Interface). Grazie all'integrazione con display touch capacitivi, contenitori personalizzati e software per interfacce utente, CM4 e CM5 offrono una soluzione potente ed economicamente vantaggiosa per pannelli di controllo interattivi.

      •   Pannelli per apparecchiature industriali: Il CM4 può sostituire le tradizionali e spesso costose unità display dei PLC. Supporta moderne interfacce
          grafiche sviluppate con Qt, GTK o applicazioni front-end basate su browser, garantendo un'interazione utente fluida e reattiva.
      •   Terminali per gestione e monitoraggio energetico: In settori come energia solare, energia eolica e smart grid, i Compute Module possono visualizzare
          dati in tempo reale, avvisi di sistema e trend storici, funzionando come terminali centralizzati di monitoraggio.
      •   Chioschi self-service: Dalle macchine per biglietteria ai sistemi per ordinazioni alimentari fino alle stazioni di self check-in, CM4 e CM5 offrono una
          piattaforma di elaborazione affidabile e scalabile, facilmente integrabile con periferiche come stampanti, lettori di codici a barre e sistemi di pagamento.

Ulteriori aree applicative

Oltre all'automazione industriale e ai sistemi HMI, la serie Compute Module viene ampiamente utilizzata anche in:

      •   Sviluppo di dispositivi AIoT: Abbinati ad acceleratori AI come Google Coral o Intel Movidius, questi moduli possono eseguire attività come riconoscimento
          immagini, elaborazione del linguaggio naturale e altre funzioni basate sull'intelligenza artificiale direttamente sul dispositivo (edge).
      •   Sistemi di visione artificiale: Grazie al supporto dei Camera Module e di framework come OpenCV, CM4 e CM5 possono essere impiegati in applicazioni
          di visione artificiale, tra cui rilevamento di difetti, identificazione prodotti e lettura di codici a barre.
      •   Retail e Digital Signage: In grado di gestire display ad alta risoluzione, questi moduli sono adatti alla distribuzione di contenuti promozionali, alla
          riproduzione video e alla segnaletica digitale interattiva, con la possibilità di collegarsi a sensori per migliorare il coinvolgimento degli utenti.

Conclusioni

Con il rilascio di CM4 e CM5, la serie Raspberry Pi Compute Module ha consolidato la propria posizione come piattaforma fondamentale per sistemi industriali ed embedded. Combinando prestazioni elevate, flessibilità modulare ed economicità, questi moduli offrono agli sviluppatori una soluzione scalabile in grado di soddisfare i requisiti complessi delle moderne applicazioni industriali e IoT.