Raspberry Pi（ラズベリー・パイ）は、英国のRaspberry Pi Foundationによって2012年に開発されたシングルボードコンピュータです。もともとはコンピュータ科学教育やプログラミング学習の普及を目的として設計されましたが、その後、教育分野やメイカーコミュニティ、さらには産業用途においても広く採用されています。小型サイズ、低価格、そして高い拡張性を特徴とし、現在では多様なモデルが展開されています。代表的なシリーズとして、標準モデルのRaspberry Pi 5、コンパクトなZeroシリーズ、そして組込み・産業機器向けに設計されたCompute Module（CM）シリーズがあります。

Compute Module（CM）シリーズ概要

組込みシステムや産業用機器のニーズに応えるため、Raspberry Pi FoundationはCompute Module（CM）シリーズを開発しました。このシリーズは、通常のRaspberry Piボードと同じプロセッサアーキテクチャを採用しつつ、不要なI/Oを省略し、独自ハードウェアへの組込みを容易にする形状で設計されています。これにより、OEMメーカーやシステムインテグレーターは柔軟な製品設計が可能となります。

最新モデルのCompute Module 5（CM5）は2024年末にリリースされ、前世代のCM4で得た高い評価をもとに、性能およびI/O機能が大幅に強化されています。

CM4はBroadcom BCM2711クアッドコアCortex-A72プロセッサを搭載し、最大8GBのRAM構成に対応します。eMMCまたはmicroSDストレージを選択でき、デュアルHDMI、PCI Express、CSI/DSI、Gigabit Ethernetなどをサポートし、高いパフォーマンスと拡張性を両立しています。

CM5は新しいBroadcom BCM2712クアッドコアCortex-A76プロセッサを採用し、演算性能がさらに向上しました。最大16GBのRAMを搭載可能で、新たにRP1 I/Oコントローラを備え、USB 3.0やPCIe Gen 2などの高速周辺機器を統合し、最大5 Gbpsのデータ転送を実現します。

CM4／CM5の産業用途

コンパクトなフォームファクタ、安定した性能、低消費電力、長期稼働の信頼性といった特徴により、CM4およびCM5は幅広い産業分野で採用が進んでいます。モジュラー構造と柔軟なI/O構成により、さまざまな制御環境や生産設備への適用が可能です。

• 産業用オートメーションコントローラ：専用キャリアボードと組み合わせることで、デジタルI/O、RS-485、CAN busなどの主要な産業用インタフェースを実装でき、精密な装置制御やリアルタイムデータ収集が行えます。
• スマートファクトリー向けエッジコンピューティング：スマート製造現場では、CM4やCM5がエッジノードとしてリアルタイム処理やAI推論を実行し、クラウド依存を低減することで遅延、セキュリティ、システム効率を改善します。
• データロギングおよびモニタリングシステム：GPIOやUSB経由でセンサや計測機器と接続し、高信頼なデータロガーとして動作します。ネットワーク機能と組み合わせることで、リモート監視や分析も可能です。

HMI（ヒューマンマシンインターフェース）プラットフォームとしてのCompute Module

Raspberry Pi Compute Moduleは、HMI（Human-Machine Interface）システムの開発プラットフォームとしても人気を集めています。静電容量方式タッチディスプレイ、カスタム筐体、ユーザーインタフェースソフトウェアと組み合わせることで、CM4およびCM5はコストパフォーマンスに優れた高機能な操作パネルソリューションを実現します。

• 産業機器パネル：CM4は従来の高価なPLCディスプレイユニットを置き換えることができ、Qt、GTK、またはWebベースのフロントエンドを利用したモダンなグラフィカルUIを構築できます。
• エネルギー管理・監視端末：太陽光、風力、スマートグリッドなどの分野で、Compute Moduleはリアルタイムデータ、システムアラート、履歴トレンドを表示する集中監視端末として機能します。
• セルフサービス端末：券売機、注文端末、セルフチェックインシステムなどにおいて、CM4およびCM5はプリンター、バーコードスキャナー、決済モジュールなどとスムーズに連携する信頼性の高いプラットフォームを提供します。

その他の応用分野

産業オートメーションやHMI以外にも、Compute Moduleシリーズは次のような分野で活用されています。

• AIoTデバイス開発：Google CoralやIntel MovidiusなどのAIアクセラレータと組み合わせることで、画像認識、自然言語処理、AI推論などをエッジ側で実行できます。
• マシンビジョンシステム：カメラモジュールやOpenCVなどのライブラリを活用して、外観検査、製品識別、バーコード読取などのビジョン用途に適用可能です。
• リテール・デジタルサイネージ：高解像度ディスプレイの駆動が可能で、プロモーション映像やインタラクティブサイネージの表示、センサー連携による動的コンテンツ制御にも対応します。

まとめ

CM4およびCM5の登場により、Raspberry Pi Compute Moduleシリーズは産業用および組込みシステム向けプラットフォームとして確固たる地位を確立しました。高性能、モジュール設計の柔軟性、そしてコスト効率を兼ね備え、現代の産業機器やIoTアプリケーションの多様な要件に対応するスケーラブルなソリューションを提供します。