Le Raspberry Pi est un ordinateur monocarte développé par la fondation Raspberry Pi au Royaume-Uni, lancé pour la première fois en 2012. Initialement conçu pour promouvoir l'éducation en informatique et la programmation, il a rapidement été adopté dans le milieu éducatif, par la communauté des makers et dans le secteur industriel. Réputée pour sa compacité, son coût abordable et sa polyvalence, la plateforme a considérablement évolué au fil des années. La gamme Raspberry Pi comprend aujourd'hui plusieurs modèles, tels que le Raspberry Pi 5 standard, la série légère Zero, et la série Compute Module (CM) spécialement conçue pour les applications embarquées et industrielles.

Présentation de la série Compute Module (CM)

Pour mieux répondre aux besoins des systèmes embarqués et des applications industrielles, la fondation Raspberry Pi a introduit la série Compute Module (CM). Ces modules conservent la même architecture processeur que les cartes Raspberry Pi standard, mais sont dépourvus des E/S non essentielles et sont repensés pour une intégration fluide dans des matériels personnalisés. Cette approche offre une plus grande flexibilité de conception pour les OEM et les intégrateurs de systèmes.

Le dernier modèle, le Compute Module 5 (CM5), a été lancé fin 2024 et s'appuie sur la popularité de son prédécesseur, le CM4, avec des améliorations significatives en termes de performances et de capacités d'E/S.

Le CM4 est équipé du processeur Broadcom BCM2711 quad-core Cortex-A72 et est disponible jusqu'à 8 Go de RAM. Il supporte le stockage eMMC ou microSD, le double HDMI, PCIe, CSI/DSI et Ethernet Gigabit, offrant un excellent équilibre entre performances et extensibilité.

Le CM5 utilise le processeur Broadcom BCM2712 quad-core Cortex-A76 plus récent, offrant une puissance de calcul accrue. Il supporte des configurations jusqu'à 16 Go de RAM et introduit le contrôleur RP1 pour E/S, intégrant des périphériques haute vitesse tels que l'USB 3.0 et PCIe Gen 2, avec des débits allant jusqu'à 5 Gbps.

Applications industrielles du CM4 / CM5

Grâce à leur empreinte compacte, leurs performances constantes, leur efficacité énergétique et leur fiabilité à long terme, les CM4 et CM5 sont largement adoptés dans diverses applications industrielles. Leur architecture modulaire et leurs E/S flexibles les rendent idéaux pour des environnements exigeants.

• Contrôleurs d'automatisation industrielle : Lorsqu'ils sont utilisés avec des cartes porteuses personnalisées, les Compute Modules peuvent supporter les interfaces industrielles clés comme les E/S numériques, RS-485 et CAN bus, permettant un contrôle précis des appareils et l'acquisition de données en temps réel.
• Edge Computing pour l'industrie 4.0 : Dans des usines intelligentes, le CM4 et le CM5 servent de nœuds edge capables de traiter des données en temps réel, d'exécuter des inférences IA sur l'appareil et de réduire la dépendance au cloud, améliorant la latence, la sécurité et l'efficacité globale du système.
• Systèmes de journalisation et de surveillance : En interfaçant avec des capteurs et des instruments via GPIO ou USB, ces modules peuvent fonctionner comme des enregistreurs de données robustes. Combinés avec des capacités réseau, ils permettent la surveillance à distance et l'analyse de systèmes critiques.

Compute Modules comme plateforme d'interface homme-machine (HMI)

Le Raspberry Pi Compute Module est également un choix de plus en plus populaire pour le développement de systèmes HMI. Grâce à l'intégration avec des écrans tactiles capacitifs, des boîtiers personnalisés et des logiciels d'interface utilisateur, le CM4 et le CM5 offrent une solution rentable mais puissante pour les panneaux de contrôle interactifs.

• Panneaux d'équipements industriels : Le CM4 peut remplacer les unités d'affichage PLC traditionnelles et souvent coûteuses. Il supporte des interfaces graphiques modernes construites avec Qt, GTK ou des frontends basés sur navigateur pour une interaction utilisateur réactive.
• Terminaux de gestion et de surveillance de l'énergie : Dans des secteurs tels que l'énergie solaire, éolienne ou les réseaux intelligents, les Compute Modules peuvent afficher des données en temps réel, des alertes système et des tendances historiques, servant de terminaux de surveillance centralisés.
• Kiosques en libre-service : Des distributeurs de billets et systèmes de commande de nourriture aux stations d'auto-enregistrement, le CM4 et le CM5 offrent une plateforme informatique fiable et évolutive, intégrant facilement des périphériques tels que imprimantes, scanners de codes-barres et systèmes de paiement.

Domaines d'application supplémentaires

Au-delà de l'automatisation industrielle et des systèmes HMI, la série Compute Module est également largement utilisée pour :

• Développement de dispositifs AIoT : Associés à des accélérateurs AI comme Google Coral ou Intel Movidius, ces modules peuvent exécuter des tâches telles que la reconnaissance d'image, le traitement du langage naturel et d'autres fonctions IA au niveau edge.
• Systèmes de vision industrielle : Avec le support des modules caméra et de frameworks comme OpenCV, le CM4 et le CM5 permettent le déploiement dans des applications de vision industrielle telles que la détection de défauts, l'identification de produits et la lecture de codes-barres.
• Commerce de détail et signalétique numérique : Capables de piloter des écrans haute résolution, ces modules conviennent parfaitement à la diffusion de contenus promotionnels, à la lecture vidéo et aux signalétiques interactives, avec la possibilité de se connecter à des capteurs pour un engagement utilisateur amélioré.

Conclusion

Avec la sortie du CM4 et du CM5, la série Raspberry Pi Compute Module a consolidé sa position en tant que plateforme essentielle pour les systèmes industriels et embarqués. Combinant performances robustes, flexibilité modulaire et rentabilité, ces modules offrent aux développeurs une solution évolutive répondant aux exigences complexes des applications industrielles et IoT modernes.