硬件接口与设计

硬件概述

Radxa E54C 是一款高性能的边缘 AI 网络计算设备，采用瑞芯微 RK3582 处理器，为网络和 AI 边缘计算提供了强大性能与多样化的接口。本文档详细介绍 E54C 的硬件接口、连接方式以及应用建议，帮助您充分发挥设备性能。

RK3582 芯片架构

处理器特性

RK3582 是瑞芯微为边缘计算和网络应用优化设计的高性能 SoC，主要特性包括：

• 强大处理性能：双核 Cortex-A76 (2.4GHz) + 四核 Cortex-A55 (1.8GHz)
• 网络能力：支持多个千兆网络接口，对网络应用进行了优化
• AI 加速：内置 NPU，算力高达 5TOPs@INT8
• 低功耗设计：适用于 24x7 运行的边缘设备
• 多样化接口：支持 PCIe、USB 3.0、HDMI 2.1 等多种高速接口

RK3582 芯片内部架构框图

设计优势

• 网络优化：相比于同类芯片，RK3582 对多网口应用进行了特别优化
• AI 处理：内置 NPU 可以高效处理 AI 推理任务，减轻 CPU 负担
• 扩展性：支持 PCIe 接口，可通过 M.2 扩展高速存储或其他功能

系统架构

E54C 采用紧凑高效的硬件设计，将多种接口和功能集成在单一板上。下图展示了 Radxa E54C 的系统架构，清晰展示了各个组件之间的连接关系。

E54C 内部系统架构与组件连接图

系统组件与数据流

上图展示了 RK3582 SoC 与各个硬件组件的数据通道和连接方式：

• 千兆网络接口：4个千兆以太网端口通过内置控制器直接连接到 SoC
• USB 接口：USB 3.0 和 USB 2.0 接口通过独立总线连接到主处理器
• 显示输出：HDMI 2.1 接口通过专用控制器提供高分辨率输出
• 存储接口：
  • MicroSD 卡使用专用 SDMMC 控制器
  • 可选板载 eMMC 存储通过高速总线连接
  • M.2 PCIe 接口通过 PCIe 2.1 通道提供高速存储扩展
• 扩展接口：GPIO 排针和其他接口提供了高度可定制化的扩展能力

数据通道优势

E54C 的硬件设计有以下区别于其他同类产品的优势：

• 独立网络总线：每个千兆网口都有独立的数据通道，避免了网络拥塞
• 高速存储访问：M.2 PCIe 接口通过高速总线扩展存储性能
• 多接口并行访问：不同接口使用独立数据通道，提高了整体系统吞吐量

硬件接口概览

Radxa E54C 硬件接口和组件布局图

外部接口分布

正面接口：

• 4个千兆网络接口 (RJ45)
• 1个 USB 3.0 Type-A 接口
• 2个 USB 2.0 Type-A 接口
• 1个 USB 3.0 Type-C (OTG) 接口
• 1个 HDMI 2.1 输出接口
• 1个 DC 12V 电源输入接口 (5.5mm x 2.5mm)

侧面与内部接口：

• MicroSD 卡插槽
• M.2 M-Key 插槽 (PCIe 2.1)
• 14针 GPIO 扩展接口
• 风扇和 RTC 电池接口

以下将详细介绍各个接口的规格、连接方式和应用建议。

microSD 卡插槽

接口规格

E54C 配备了标准 microSD 卡插槽，支持热插拔功能，可用于系统启动或存储扩展。

PIN	Name	功能描述
1	SDMMC_D2	SD 卡数据线 2
2	SDMMC_D3	SD 卡数据线 3
3	SDMMC_CMD	SD 卡命令线
4	VCC_3V3	3.3V 电源
5	SDMMC_CLK	SD 卡时钟信号
6	GND	接地
7	SDMMC_D0	SD 卡数据线 0
8	SDMMC_D1	SD 卡数据线 1
9	SDMMC_DETN	SD 卡插入检测
10	GND	接地
11	GND	接地
12	GND	接地
13	GND	接地

使用指南

• 支持卡型：兼容 microSD/microSDHC/microSDXC 存储卡
• 推荐规格：建议使用 Class 10/UHS-I 或更高规格的卡，以获得更好的性能
• 最大容量：理论上支持高达 2TB 的 microSDXC 卡，实际测试支持 512GB

主要应用场景

• 系统启动：E54C 可以从 microSD 卡启动操作系统，这是最常见的使用方式
• 数据存储：可在已有系统（如使用 eMMC 启动）的情况下用于扩展存储空间
• 系统备份：可用于备份当前系统和数据

使用建议

对于生产环境或需要 24/7 运行的系统，推荐使用 eMMC 或 M.2 SSD 作为主要存储和启动设备，因为它们提供更好的稳定性和读写耐久性。microSD 卡适合临时存储和开发测试场景。

USB 接口

E54C 提供三种不同类型的 USB 接口，满足各种外设连接需求。

USB 3.0 HOST Type-A 接口

这是标准 USB 3.0 接口，支持高达 5Gbps 的数据传输速率。

PIN	Name	功能描述
1	VCC5V0_USB	5V 电源输出，最大 500mA
2	USB3_HOST_DM	USB 2.0 数据线负极
3	USB3_HOST_DP	USB 2.0 数据线正极
4	GND	接地
5	USB3_SSRX1N	USB 3.0 高速接收线负极
6	USB3_SSRX1P	USB 3.0 高速接收线正极
7	GND	接地
8	USB3_SSTX1N	USB 3.0 高速发送线负极
9	USB3_SSTX1P	USB 3.0 高速发送线正极

应用建议：

• 高速外置存储设备（SSD/HDD）
• 高带宽网络适配器
• 支持 USB 3.0 的外设（摄像头、采集卡等）

USB 2.0 HOST Type-A 接口

E54C 配备两个 USB 2.0 接口，最高支持 480Mbps 的数据传输速率。

PIN	Name	功能描述
1	VCC5V0_USB	5V 电源输出，最大 500mA
2	USB2_HOST_DM	USB 2.0 数据线负极
3	USB2_HOST_DP	USB 2.0 数据线正极
4	GND	接地

应用建议：

• 鼠标、键盘等输入设备
• 低带宽外设（打印机、扫描仪等）
• 支持 USB 2.0 的外部设备

USB 3.0 OTG Type-C 接口

Type-C 接口支持 OTG 功能，可以工作在主机或设备模式，同时支持串口调试和 DisplayPort 显示输出。

PIN	Name	功能描述
A1/B1	GND	接地
A4/B4	VCC5V0_USB	5V 电源
A5	CC1	基于 CC 的接口配置通道 1
A6/B6	DP	数据线正极
A7/B7	DN	数据线负极
B5	CC2	基于 CC 的接口配置通道 2
A8	SBU1	辅助信道 1
B8	SBU2	辅助信道 2
A2/B2	SSTX+	USB 3.0 高速发送线正极
A3/B3	SSTX-	USB 3.0 高速发送线负极
B11	SSRX+	USB 3.0 高速接收线正极
B10	SSRX-	USB 3.0 高速接收线负极
A11	SSRX+	USB 3.0 高速接收线正极
A10	SSRX-	USB 3.0 高速接收线负极
A12/B12	GND	接地

应用场景：

• 串口调试：可用于系统调试和配置，支持通过 UART 访问系统控制台
• OTG 设备模式：可将 E54C 连接到电脑作为 USB 设备
• DP 显示输出：支持通过 Type-C 到 DisplayPort 转接线连接到显示器

USB 使用注意事项

• 全部 USB 端口共享 1.5A 的总电流供应，每个端口建议不超过 500mA
• 对于高功耗外设，推荐使用外部供电的 USB 集线器
• Type-C 端口的显示输出和 USB 3.0 功能不能同时使用，需根据需求选择其中一种功能

HDMI 2.1 接口

接口规格

E54C 配备了标准 HDMI 2.1 接口，支持高达 8K 的视频输出，强大的视频能力可用于多种显示应用。

PIN	Name	功能描述
1	HDMI_TX2+	HDMI 高速数据传输线道 2 正极
2	GND	接地
3	HDMI_TX2-	HDMI 高速数据传输线道 2 负极
4	HDMI_TX1+	HDMI 高速数据传输线道 1 正极
5	GND	接地
6	HDMI_TX1-	HDMI 高速数据传输线道 1 负极
7	HDMI_TX0+	HDMI 高速数据传输线道 0 正极
8	GND	接地
9	HDMI_TX0-	HDMI 高速数据传输线道 0 负极
10	HDMI_TXC+	HDMI 时钟信号正极
11	GND	接地
12	HDMI_TXC-	HDMI 时钟信号负极
13	HDMI_CEC	消费电子控制信号，用于设备间控制
14	NC	未连接
15	HDMI_SCL	DDC 时钟线，EDID 信息读取
16	HDMI_SDA	DDC 数据线，EDID 信息读取
17	GND	接地
18	VCC5V0_HDMI	5V 电源输出
19	HDMI_HPD	热插拔检测信号

支持的分辨率和格式

HDMI 2.1 接口支持多种分辨率和刻度的输出：

• 4K@60Hz：最常见的高清输出模式，适合大多数现代显示器
• 4K@30Hz：对于老款显示器或电视
• 1080p@60Hz：全高清模式，适合标准 HD 显示器
• 8K@30Hz：最高分辨率模式，支持新一代 8K 显示器

支持的色彩格式：

• RGB 444
• YCbCr 444/422/420
• HDR10 支持

应用场景

• 数字标牌显示：在公共场所显示信息或广告
• 监控系统：显示多路视频监控画面
• 可视化界面：显示系统运行状态和网络流量数据
• 媒体播放器：接入电视或显示器播放多媒体内容

使用建议

• HDMI 和 Type-C (DisplayPort) 可以同时连接，但使用时会根据系统配置选择其中一种作为输出
• 建议使用高质量 HDMI 线缆，以确保高分辨率信号的稳定传输
• 尽管支持 8K，但对于实际应用，4K@60Hz 足以满足大多数需求

千兆以太网接口

接口规格

E54C 配备了 4 个千兆以太网端口，是产品的核心功能组件，支持多种网络应用场景。以下是标准 RJ45 接口的引脚定义：

PIN	Name	功能描述
1	ETH_TXP	千兆以太网发送数据正极
2	ETH_TXN	千兆以太网发送数据负极
3	ETH_RXP	千兆以太网接收数据正极
4	NC	未连接
5	NC	未连接
6	ETH_RXN	千兆以太网接收数据负极
7	NC	未连接
8	NC	未连接

千兆网络控制器

E54C 的千兆网络接口由瑞芯微 RK3582 SoC 集成的网络控制器驱动，主要特性包括：

• 全双工千兆以太网：每个端口支持 10/100/1000 Mbps 速率
• MDI/MDIX 自动侦测：自动识别直连和交叉网线
• IEEE 802.3 兼容：支持标准以太网协议
• 硬件流量控制：支持 IEEE 802.3x 流量控制
• 内部 MAC 地址：每个端口分配独立 MAC 地址

网络配置场景

四个千兆以太网端口允许灵活配置多种网络拓扑：

1. 多 WAN 路由器配置

可将多个端口配置为 WAN 接口，实现：

• 多线路负载均衡
• 链路求和 (Link Aggregation)
• 多 ISP 备份连接

2. 网络集线器配置

将所有端口配置为交换机模式：

• 网络分区 (VLAN)
• QoS 优先级控制
• 端口镜像与监控

3. 组合模式

最常见的配置：1个 WAN + 3个 LAN 端口：

• 1个端口连接到上游路由器/调制解调器
• 3个端口用于内部网络设备连接

使用建议

• 建议使用 CAT 5e 或更高规格的网线，以获得全千兆性能
• 多 WAN 配置需要专门的路由软件支持，如 iStoreOS 或 OpenWrt
• 当运行高流量网络应用时，注意散热问题

专业提示

对于需要强大网络性能的应用（如企业路由、网关等），可以配置端口聚合 (Port Bonding) 以提高带宽和可靠性。在 iStoreOS 或 OpenWrt 中可以轻松配置这些高级功能。

M.2 M Key 接口

PIN	Name
1	GND
2	VCC3V3_PCIE
3	GND
4	VCC3V3_PCIE
5	GND
6	NC
7	GND
8	NC
9	GND
10	NC
11	GND
12	NC
13	GND
14	NC
15	GND
16	NC
17	GND
18	NC
19	GND
20	NC
21	GND
22	NC
23	GND
24	NC
25	GND
26	NC
27	GND
28	NC
29	GND
30	NC
31	GND
32	NC
33	GND
34	NC
35	GND
36	NC
37	GND
38	NC
39	VCC3V3_PCIE
40	NC
41	VCC3V3_PCIE
42	NC
43	GND
44	NC
45	NC
46	NC
47	GND
48	NC
49	GND
50	PCIE_CLKREQ_N
51	GND
52	PCIE_WAKE_N
53	GND
54	PCIE_REFCLK_P
55	PCIE_REFCLK_N
56	NC
57	GND
58	PCIE_RX_N
59	PCIE_RX_P
60	GND
61	GND
62	PCIE_TX_N
63	PCIE_TX_P
64	GND
65	GND
66	NC
67	NC
68	PCIE_RST_N
69	GND
70	NC
71	GND
72	NC
73	GND
74	NC
75	GND

风扇接口 (2-Pin 1.25mm)

PIN	Name
1	PWM
2	GND

RTC 电池接口 (2-Pin 1.25mm)

PIN	Name
1	VCC3V0_RTC
2	GND

14-Pin GPIO 接口 (0.1"/2.54mm)

PIN	Name
1	VCC_3V3_S0
2	VCC5V0
3	I2C7_SDA_M3
4	VCC5V0
5	I2C7_SCL_M3
6	GND
7	UART8_TX_M0
8	SPI0_MOSI_M2
9	UART8_RX_M0
10	SPI0_MISO_M2
11	I2C6_SCL_M0
12	SPI0_SCK_M2
13	I2C6_SDA_M0
14	SPI0_CS0_M2