Raspberry Pi Foundation пуска не само своите SBC платки, с някои интересни хардуерни добавки. Може би такъв, който не е толкова известен като Raspberry Pi, важно е да се отнасяме към чипа RP2040, интересно устройство за производители, които се интересуват от AI и машинно обучение.
В тази статия ще обсъдим това в дълбочина. идеално допълнение към известния SBC.
Какво представлява RP2040?
Raspberry Pi Ltd проектира схема, наречена RP2040, която беше представена през януари 2021 г. като част от новата платка Raspberry Pi Pico SBC, която тази организация пусна на пазара. Този чип RP2040 не е нищо повече от 32-битов микроконтролен чип с двуядрен ARM Cortex-M0+.
ARM Cortex-M0+ е CPU ядро, специално проектирано за приложения в вградени системи и микроконтролери. Неговата 32-битова архитектура осигурява подобрена производителност в сравнение с 8-битовите или 16-битовите архитектури. В допълнение, той се отличава с това, че е процесор с ниска мощност, което го прави идеален за захранвани с батерии устройства и други приложения, които изискват енергийна ефективност.
Това ядро използва разширения за инструкции Thumb-2, комбинация от 16-битови и 32-битови инструкции, която подобрява плътността на кода и производителността в приложения с ограничена памет. С тристепенен тръбопровод той постига ефективно изпълнение на инструкциите, поддържайки баланс между производителност и консумация на енергия.
ARM Cortex-M0+ включва a ефективен манипулатор на прекъсвания за ефективно управление на събития и задачи в реално време. Проектирано да предлага разумна производителност на конкурентна цена, това ядро обикновено се намира внедрено в микроконтролери, използвани в различни вградени устройства, от системи за управление до домакински уреди и медицински устройства.
Така той стана първият микроконтролер, проектиран от Raspberry Pi, въпреки че IP ядрото беше изцяло проектирано от Arm. Неговата ниска цена му позволи да бъде интегриран в Raspberry Pi Pico SBC, с цена от само приблизително $4, тъй като IC струва само $1.
Този чип RP2040 може да бъде програмиран да работи с помощта на различни езици за програмиране. Един от тях може да бъде ARM асемблер, друг C, C++, Free PASCAL, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada и др. Освен това, където привлича най-много внимание, той е достатъчно мощен, за да стартирайте TensorFlow Lite за AI приложения.
Продължавайки с темата за RP2040, трябва да се каже, че този чип е интегриран в няколко SBC платки от различни производители, като напр. Adafruit, Arduino, SparkFun, Pimoroni и др. На Raspberry Pi той предоставя важни функции на ниска цена. Например, той е използван за Raspberry Pi Pico и Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro и др.
RP2040 Спецификации
Относно Технически спецификации на RP2040, можем да намерим следното:
- Чип, произведен с 40 nm възел или процес в леярната на TSMC.
- Опакован в 7x7mm тип QFN с 56 контакта и за повърхностен монтаж или SMD.
- ARM Cortex-M0+ двуядрен процесор на 133 Mhz, с поддръжка за овърклок. Всяко ядро има периферен целочислен делител и два интерполатора.
- Той реализира бърза SRAM памет с капацитет 264 KB, с 6 независими банки, четири от 64 KB и две от 4 KB.
- Той няма флаш памет или вътрешна EEPROM, следователно, след нулиране или изключване, зареждащото устройство се губи и ще бъде заредено чрез външния фърмуер.
- QSPI шинен контролер, поддържащ до 16 MB външна флаш памет.
- DMA или контролер за директен достъп до паметта.
- Напречна греда AHB, напълно свързана.
- LDO (Low-Dropout Regulator) интегриран в чипа и програмируем за генериране на напрежението на ядрото.
- Двойни PLL, интегрирани в чипа, за генериране на основните часовници, а също и USB честотата.
- 30 GPIO с 4 като опционално използване на аналогови входове.
- Периферна поддръжка с контролери: 2x UART, 2x SPI, 2x I2C, 16x PWM, USB 1.1, PHY и 8 PIO или програмируеми изходни пина за състояния на машината.
Употреби или приложения
Чипът RP2040 се превърна в крайъгълен камък на множество проекти и продукти поради своята гъвкавост и изключителни възможности. Е намерил приложения на различни устройства и вградени системи, отваряне на набор от възможности за различни потребители.
Едно от често срещаните му приложения е в областта на разработването на електроника проекти, особено ценен от ентусиасти и професионалисти за създаване на персонализирани устройства благодарение на ниската си цена и капацитет за обработка. Освен това има значително влияние върху обучението по компютърни науки, като се използва в образователни среди за преподаване на програмни и хардуерни концепции, предоставяйки на учениците практическо въведение в компютърните науки.
В областта на автоматизация и управление, RP2040 е интегриран в системи като интелигентни домашни устройства и проекти за индустриална автоматизация, взаимодействайки със сензори и задвижващи механизми за контрол и наблюдение на среда. Той също така намери приложения в роботиката, служейки като мозъци на роботи и автономни превозни средства, с добавената възможност за стартиране на TensorFlow Lite за внедряване на машинно обучение.
Гъвкавостта на RP2040 е подчертана при разработването на бързо прототипиране, улесняващи бързото създаване на нови продукти и технологии. Полезността му се простира до Интернет на нещата (IoT), където се използва в устройства, свързани към мрежата, за събиране на данни и изпращане на информация в облака, благодарение на компактния си размер и енергийна ефективност.
В допълнение, RP2040 е интегриран в проекти за сътрудничество и отворен код, насърчавайки общността на отворен хардуер. От развлекателни приложения до интерактивни арт проекти, RP2040 се превърна в популярен избор в сферата на хобито и творческото развлечение.