Raspberry Pi переходит на MCU с открытой спецификацией Pico

Компания RPi Ltd. выпустила плату «Raspberry Pi Pico» за 4 доллара на базе чипа «RP2040» с двумя модулями Cortex-M0 +. Pico добавляет 2 МБ флэш-памяти, micro-USB и 26 GPIO. Платы на базе RP2040 также доступны от Adafruit, Arduino, Pimoroni и SparkFun.

Проект Raspberry Pi частично был смоделирован на основе открытого аппаратного проекта Arduino, который продолжает доминировать в мире взлома MCU и компьютерного образования. Теперь, после вторжения на территорию ПК высокого класса с клавиатурой Raspberry Pi 400 , Raspberry Pi Trading продвинулась на территорию Arduino - и за пределы досягаемости Linux - со специально созданным MCU RP2040 с двумя ядрами Cortex-M0 +. Этот процессор RP2040 управляет квази-SBC-платой стоимостью 4 доллара, которая называется Raspberry Pi Pico. Третьи стороны также выпустили платы на базе RP2040 (см. Ниже).

Raspberry Pi Pico (слева) и множество плат Pico на катушке

RP2040 был разработан и изготовлен компанией Sony Inazawa в Японии без какого-либо участия обычного партнера RPi Trading по производству кремниевого оборудования, Boardcom. В своем объявлении в блоге Джеймс Адамс из RPi Trading предлагает вдохновение от Apple и ее высоко оцененного
процессора Apple M1 : «Похоже, что каждая фруктовая компания в наши дни производит свои собственные кремния, и мы не исключение».


RP2040

В отличие от плат Raspberry Pi на базе Broadcom в основном с открытым исходным кодом, Raspberry Pi Pico является полностью открытым исходным кодом, с уже опубликованными схемами и файлами дизайна. Тщательно задокументированный чип RP2040 также гораздо более открытый, чем любой процессор Broadcom. Впервые RPi Trading поощряет стороннюю экосистему спин-оффов и потенциальных конкурентов Pico, начиная с восьми плат от Adafruit, Arduino, Pimoroni и SparkFun.

Несмотря на отсутствие у RP2040 совместимости с Arduino - RP2040 и Pico программируются через MicroPython, а C - Arduino участвует с Arduino Nano RP2040 Connect, первой платой на базе RP2040 с WiFi / BT. Это, вероятно, будет победителем, но Arduino не может быть слишком доволен давлением, которое Pico оказывает на свои более дорогие платы Arduino.

В своем блоге Массимо Банци из Arduino назвал RP2040 «революционным и захватывающим одновременно». Банзи говорит, что Arduino начинает портировать Arduino Core на RP2040 в надежде предложить полную поддержку экосистемы, включая IDE, инструмент командной строки и библиотеки.

Arduino Nano RP2040 Connect (предварительный рендер)

Не было упоминания о какой-либо архитектурной синергии с платами Raspberry Pi на базе Linux. Однако мы не удивимся, если увидим некоторые шляпы с питанием от RP2040. Комментарии в конце объявления блога включают предположения о потенциале Raspberry Pi 5 со встроенным RP2040.

RP2040

RP2040 имеет крошечный корпус QFN-56 размером 7x7 мм и оснащен двумя ядрами Cortex-M0 + с тактовой частотой 133 МГц. Процессор быстрее, чем некоторые микросхемы, используемые на многих платах Arduino, таких как одиночные микроконтроллеры M0 + Microchip ATMega или SAMA21, установленные на Arduino Nano . Однако он медленнее, чем многие платы Arduino, оснащенные микроконтроллерами более высокого уровня, такими как ESP32.

Распиновка RP2040 (слева) и Raspberry Pi Pico

Процессор предоставляет 264 КБ SRAM через 6 независимых банков. Хотя Raspberry Pi Pico ограничен 2 МБ флэш-памяти, RP2040 поддерживает до 16 МБ через шину QSPI. Некоторые платы сторонних производителей на базе RP2040 предлагают больше флэш-памяти - до 16 МБ на Arduino Nano RP2040 Connect и двух платах SparkFun.

RP2040 имеет 30 контактов GPIO, что больше, чем предоставляет Arduino. Четыре из них могут использоваться в качестве аналоговых входов, функция недоступна для SBC Raspberry Pi на базе Cortex-A, если вы не приобретете надстройку с поддержкой DAQ, такую ​​как Adafruit Crickit HAT .

RP2040 оснащен контроллером USB 1.1 и PHY с поддержкой хоста и устройств и режимом загрузки, совместимым с UF2. Также есть контроллер DMA.

Ввод / вывод RP2040 включает 2x UART, 2x SPI, 2x I2C и 16x PWM. Чип также предоставляет 8 конечных автоматов программируемого ввода-вывода (PIO) с RPi и «периферийные устройства интерполятора и целочисленного делителя», которые определяются как «быстрое внутреннее оборудование для целочисленного деления».

В RP2040 отсутствует модуль с плавающей запятой, но вы можете использовать оптимизированные функции FP, которые, как говорят, «значительно быстрее, чем их эквиваленты из библиотеки GCC». Чип поддерживается C SDK, набором инструментов на основе GCC и интеграцией Visual Studio Code. В стадии разработки находится оптимизированная версия MicroPython, поддерживающая подсистему PIO. RK2040 также поддерживается Thonny IDE.

Raspberry Pi Пико

Raspberry Pi Pico размером 51 x 21 мм расширяет RP2040 за счет 2 МБ флэш-памяти. Микросхема источника питания поддерживает входное напряжение 1,8-5,5 В, а двухслойная печатная плата может питаться от 2-3 батареек AA или литий-ионных элементов.

Pico имеет 26 из 30 контактов GPIO MCU и 3x из 4 аналоговых входов на пэдах с шагом 0,1 дюйма. Вы можете припаять разъемы к контактным площадкам или использовать зубчатые края Pico, чтобы припаять плату непосредственно к держателю.

Raspberry Pi Pico, спереди и сзади (слева), с макетной платой и дисплеем

Единственный реальный порт - это порт micro-USB 1.1 для питания, устройства и хоста. Другие функции включают 3-контактный последовательный интерфейс отладки, а также таймер, счетчик в реальном времени, датчик температуры и поддержку от -20 до 85 ° C.

В дополнение к упомянутым выше ресурсам для разработки RK2040 вы можете приобрести или загрузить книгу « Начало работы с MicroPython на Raspberry Pi Pico» .

Сторонние платы RP2040

По словам Raspberry Pi Trading, первые восемь сторонних плат на базе RP2040 - это «лишь некоторые из продуктов, которые доступны для покупки или предварительного заказа сегодня». Вы можете ссылаться на страницы продуктов и, в большинстве случаев, на страницы покупок из объявления в блоге RPi. Ниже приводятся краткие сведения:

  • Adafruit Feather RP 2040 - первая плата RP2040 в форм-факторе Adafruit Feather , Feather RP 2040 предлагает «множество GPIO для использования с любым FeatherWing и сотни датчиков Qwiic / QT / Grove, которые могут подключаться и работать». Плата «Скоро появится» обеспечивает в два раза больше флэш-памяти, чем Raspberry Pi Pico с 4 МБ QSPI. Он также поддерживает порт USB Type-C и предлагает зарядку аккумулятора LiPo, разъем STEMMA QT I2C и дополнительный порт отладки SWD.

    Adafruit Feather RP 2040 (слева) и база Pimoroni Pico Explorer


  • Adafruit ItsyBitsy RP 2040 - Крошечный, «скоро» ItsyBitsy оснащен 4 МБ QSPI, кнопками загрузки и сброса, RGB NeoPixel и выходом 5 В.
  • Arduino Nano RP2040 Connect - первый WiFi / Bluetooth оборудован псевдо клон Pico также основан на крошечных, с низким уровнем конца Arduino Nano линеек продуктов. Nano RP2040 Connect предлагает вместительную флеш-память объемом 16 МБ, 9-осевой IMU и микрофон, криптографический чип ECC608 и «высокоэффективную секцию питания». В ближайшие недели Nano откроется для предзаказа.
  • Pimoroni PicoSystem - Эта мини-игровая плата за 80 долларов, «скоро появится», предлагает игровые элементы управления, крошечный экран, порт USB Type-C и «простую и быструю библиотеку программного обеспечения».
  • Pimoroni Pico Explorer Base - Эта компьютерная доска для обучения за 30 долларов оснащена ЖК-дисплеем IPS 40 x 240 с четырьмя тактильными кнопками, плюс драйверы двигателя, мини-макетной платой, GPIO, ADC, I2C и пьезо-динамиком.

    SparkFun Thing Plus - RP2040 (слева) и SparkFun Pro Micro - RP2040


  • SparkFun Thing Plus - RP2040 - Самая мощная из плат RP2040 наряду с платой Arduino использует форм-фактор Thing Plus. Плата за 16 долларов загружается с флэш-памятью 16 МБ, слотом microSD, 18 контактами GPIO, JTAG, светодиодом RGB и разъемом для аккумулятора JST. Также есть USB Type-C и разъем QWIC.
  • Процессор SparkFun MicroMod RP2040 - этот простой, но еще не доступный модуль с форм-фактором M.2 расширяет RP2040 «входами и выходами, необходимыми для вашего проекта».
  • SparkFun Pro Micro - RP2040 - Как и SparkFun Things Plus, эта плата за 10 долларов поставляется с 16 МБ флэш-памяти. Вы также получаете светодиод, кнопку загрузки, кнопку сброса, разъем Qwiic, USB Type-C, 20 контактов GPIO и зубчатые контактные площадки.

Дополнительная информация

Raspberry Pi Pico доступен из нескольких источников по цене 4 доллара, а оптовые покупатели могут приобрести катушки с платами Pico со скидкой. Более подробную информацию можно найти в Raspberry Pi Trading в объявлении и Пико продукта / покупки странице . Вы также можете найти некоторые подробные таблицы данных в формате PDF для Pico (см. Схемы в конце) и RP2040 .