Raspberry Pi Foundation uvádza na trh viac než len svoje dosky SBC, s niekoľkými zaujímavými hardvérovými doplnkami. Možno taký, ktorý nie je taký známy ako Raspberry Pi, je dôležité ošetriť čip RP2040, zaujímavé zariadenie pre tvorcov, ktorí sa zaujímajú o AI a strojové učenie.
V tomto článku to rozoberieme do hĺbky. perfektný doplnok k slávnej SBC.
Čo je RP2040?
Raspberry Pi Ltd navrhol obvod s názvom RP2040, ktorý bol predstavený v januári 2021 ako súčasť novej dosky Raspberry Pi Pico SBC, ktorú tento subjekt uviedol na trh. Tento čip RP2040 nie je nič iné ako 32-bitový čip mikrokontroléra s a dvojjadrový ARM Cortex-M0+.
ARM Cortex-M0+ je jadro CPU špeciálne navrhnuté pre aplikácie v vstavané systémy a mikrokontroléry. Jeho 32-bitová architektúra poskytuje lepší výkon v porovnaní s 8-bitovými alebo 16-bitovými architektúrami. Okrem toho vyniká tým, že ide o procesor s nízkou spotrebou energie, vďaka čomu je ideálny pre zariadenia napájané z batérie a iné aplikácie, ktoré vyžadujú energetickú účinnosť.
Toto jadro využíva rozšírenia inštrukcií Thumb-2, kombináciu 16-bitových a 32-bitových inštrukcií, ktoré zlepšujú hustotu kódu a výkon v aplikáciách s obmedzenou pamäťou. S trojstupňovým potrubím dosahuje efektívne vykonávanie pokynov, pričom zachováva rovnováhu medzi výkonom a spotrebou energie.
ARM Cortex-M0+ obsahuje a efektívna obsluha prerušení efektívne riadiť udalosti a úlohy v reálnom čase. Toto jadro, navrhnuté tak, aby ponúkal primeraný výkon za konkurencieschopnú cenu, sa bežne používa v mikrokontroléroch používaných v rôznych vstavaných zariadeniach, od riadiacich systémov po domáce spotrebiče a lekárske zariadenia.
Stal sa tak prvým mikrokontrolérom navrhnutým Raspberry Pi, hoci IP jadro kompletne navrhol Arm. Jeho nízke náklady umožnili jeho integráciu do Raspberry Pi Pico SBC s cenou len približne 4 doláre, keďže IC stál iba 1 dolár.
Tento čip RP2040 je možné naprogramovať tak, aby fungoval pomocou rôznych programovacích jazykov. Jedným z nich môže byť assembler ARM, ďalším C, C++, Free PASCAL, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada atď. Navyše, kde priťahuje najväčšiu pozornosť, je dostatočne výkonný spustiť TensorFlow Lite pre aplikácie AI.
Pokračujúc v téme RP2040 treba povedať, že tento čip bol integrovaný do viacerých dosiek SBC od rôznych výrobcov, ako napr. Adafruit, Arduino, SparkFun, Pimoroni atď. Na Raspberry Pi poskytuje dôležité funkcie za nízku cenu. Napríklad bol použitý pre Raspberry Pi Pico a Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro atď.
Špecifikácie RP2040
Vzhľadom k tomu, Technické špecifikácie RP2040, môžeme nájsť nasledovné:
- Čip vyrobený s 40 nm uzlom alebo procesom v zlievarni TSMC.
- Balené v type 7x7mm QFN s 56 kontaktmi a pre povrchovú montáž alebo SMD.
- Dvojjadrový procesor ARM Cortex-M0+ na 133 Mhz s podporou pretaktovania. Každé jadro má periférneho celočíselného deliteľa a dva interpolátory.
- Implementuje rýchlu pamäť SRAM s kapacitou 264 KB, so 6 nezávislými bankami, štyrmi po 64 KB a dvomi po 4 KB.
- Nemá flash pamäť ani internú EEPROM, preto sa po resete alebo vypnutí boot-loader stratí a bude načítaný cez externý firmvér.
- Radič zbernice QSPI s podporou až 16 MB externej flash pamäte.
- DMA alebo radič priameho prístupu do pamäte.
- Priečka AHB, plne spojená.
- LDO (Low-Dropout Regulator) integrovaný na čipe a programovateľný na generovanie napätia jadra.
- Duálne PLL integrované do čipu na generovanie taktov jadra a tiež frekvencie USB.
- 30 GPIO so 4 ako voliteľné použitie analógových vstupov.
- Podpora periférií s ovládačmi: 2x UART, 2x SPI, 2x I2C, 16x PWM, USB 1.1, PHY a 8 PIO alebo programovateľné výstupné piny pre stavy stroja.
Použitie alebo aplikácie
Čip RP2040 sa stal základným kameňom mnohých projektov a produktov vďaka svojej všestrannosti a vynikajúcim schopnostiam. Našiel aplikácie na rôznych zariadeniach a vstavaných systémoch, otvára celý rad možností pre rôznych používateľov.
Jedným z jeho bežných použití je v oblasti vývoja projekty v oblasti elektroniky, je obzvlášť oceňovaný nadšencami a profesionálmi pri vytváraní vlastných zariadení vďaka nízkej cene a spracovateľskej kapacite. Okrem toho má významný vplyv na vzdelávanie v oblasti informatiky, pretože sa používa vo vzdelávacích prostrediach na výučbu programovania a hardvérových konceptov a poskytuje študentom praktický úvod do informatiky.
V oblasti automatizácia a ovládanie, bol RP2040 integrovaný do systémov, ako sú inteligentné domáce zariadenia a projekty priemyselnej automatizácie, interaguje so senzormi a akčnými členmi na riadenie a monitorovanie prostredia. Našiel tiež uplatnenie v robotike, kde slúži ako mozog robotov a autonómnych vozidiel s pridanou schopnosťou spúšťať TensorFlow Lite pre implementácie strojového učenia.
Všestrannosť RP2040 je zdôraznená pri vývoji rapídne prototypovanie, čo uľahčuje rýchlu tvorbu nových produktov a technológií. Jeho užitočnosť siaha aj do internetu vecí (IoT), kde sa používa v zariadeniach pripojených k sieti na zber dát a odosielanie informácií do cloudu, a to vďaka kompaktným rozmerom a energetickej účinnosti.
Okrem toho je RP2040 integrovaný do spoločných projektov a projektov s otvoreným zdrojom, čím sa podporuje komunita otvorený hardvér. Od zábavných aplikácií až po interaktívne umelecké projekty sa RP2040 stal populárnou voľbou v oblasti hobby a kreatívnej zábavy.