Το Raspberry Pi Foundation έχει λανσάρει περισσότερα από απλά τα διοικητικά συμβούλια του SBC, με μερικά ενδιαφέροντα πρόσθετα υλικού. Ίσως ένα που δεν είναι τόσο γνωστό όσο το Raspberry Pi, είναι σημαντικό να επεξεργαστείτε το τσιπ RP2040, μια ενδιαφέρουσα συσκευή για κατασκευαστές που ενδιαφέρονται για την τεχνητή νοημοσύνη και τη μηχανική μάθηση.
Σε αυτό το άρθρο θα το συζητήσουμε σε βάθος. τέλειο συμπλήρωμα στο διάσημο SBC.
Τι είναι το RP2040;
Η Raspberry Pi Ltd σχεδίασε ένα κύκλωμα που ονομάζεται RP2040, το οποίο παρουσιάστηκε τον Ιανουάριο του 2021 ως μέρος της νέας πλακέτας Raspberry Pi Pico SBC που κυκλοφόρησε αυτή η οντότητα στην αγορά. Αυτό το τσιπ RP2040 δεν είναι τίποτα άλλο από ένα τσιπ μικροελεγκτή 32 bit με α διπλού πυρήνα ARM Cortex-M0+.
Το ARM Cortex-M0+ είναι ένας πυρήνας CPU ειδικά σχεδιασμένος για εφαρμογές σε ενσωματωμένα συστήματα και μικροελεγκτές. Η αρχιτεκτονική 32-bit του παρέχει βελτιωμένη απόδοση σε σύγκριση με τις αρχιτεκτονικές 8-bit ή 16-bit. Επιπλέον, ξεχωρίζει ως επεξεργαστής χαμηλής κατανάλωσης, γεγονός που τον καθιστά ιδανικό για συσκευές με μπαταρία και άλλες εφαρμογές που απαιτούν ενεργειακή απόδοση.
Αυτός ο πυρήνας χρησιμοποιεί επεκτάσεις εντολών Thumb-2, έναν συνδυασμό εντολών 16-bit και 32-bit που βελτιώνει την πυκνότητα του κώδικα και την απόδοση σε εφαρμογές με περιορισμένη μνήμη. Με έναν αγωγό τριών σταδίων, επιτυγχάνει αποτελεσματική εκτέλεση εντολών, διατηρώντας μια ισορροπία μεταξύ απόδοσης και κατανάλωσης ενέργειας.
Το ARM Cortex-M0+ ενσωματώνει α αποτελεσματικός χειριστής διακοπών για να διαχειριστείτε αποτελεσματικά συμβάντα και εργασίες σε πραγματικό χρόνο. Σχεδιασμένος για να προσφέρει λογικές επιδόσεις με ανταγωνιστικό κόστος, αυτός ο πυρήνας χρησιμοποιείται συνήθως σε μικροελεγκτές που χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία ενσωματωμένων συσκευών, από συστήματα ελέγχου έως οικιακές συσκευές και ιατρικές συσκευές.
Έγινε έτσι ο πρώτος μικροελεγκτής που σχεδιάστηκε από το Raspberry Pi, αν και ο πυρήνας IP σχεδιάστηκε πλήρως από την Arm. Το χαμηλό κόστος του επέτρεψε να ενσωματωθεί στο Raspberry Pi Pico SBC, με τιμή μόνο περίπου $4, αφού το IC κόστιζε μόνο $1.
Αυτό το τσιπ RP2040 μπορεί να προγραμματιστεί να λειτουργεί χρησιμοποιώντας διάφορες γλώσσες προγραμματισμού. Ένα από αυτά μπορεί να είναι το assembler ARM, ένα άλλο C, C++, Free PASCAL, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada κ.λπ. Επιπλέον, εκεί που τραβάει τη μεγαλύτερη προσοχή, είναι αρκετά ισχυρό εκτελέστε το TensorFlow Lite για εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης.
Συνεχίζοντας με το θέμα του RP2040, πρέπει να πούμε ότι αυτό το τσιπ έχει ενσωματωθεί σε πολλές πλακέτες SBC από διάφορους κατασκευαστές, όπως π.χ. Adafruit, Arduino, SparkFun, Pimoroni κ.λπ. Στο Raspberry Pi, παρέχει σημαντικά χαρακτηριστικά σε χαμηλή τιμή. Για παράδειγμα, έχει χρησιμοποιηθεί για τα Raspberry Pi Pico και Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro κ.λπ.
RP2040 Προδιαγραφές
Σχετικά με Τεχνικές προδιαγραφές RP2040, μπορούμε να βρούμε τα εξής:
- Τσιπ που κατασκευάζεται με κόμβο ή διεργασία 40 nm στο χυτήριο TSMC.
- Συσκευάζεται σε τύπο QFN 7x7mm με 56 επαφές και για επιφανειακή τοποθέτηση ή SMD.
- CPU διπλού πυρήνα ARM Cortex-M0+ στα 133 Mhz, με υποστήριξη overclocking. Κάθε πυρήνας έχει έναν περιφερειακό ακέραιο διαιρέτη και δύο παρεμβολείς.
- Υλοποιεί μια γρήγορη μνήμη SRAM χωρητικότητας 264 KB, με 6 ανεξάρτητες τράπεζες, τέσσερις των 64 KB και δύο των 4 KB.
- Δεν διαθέτει μνήμη flash ή εσωτερική EEPROM, επομένως, μετά την επαναφορά ή τον τερματισμό λειτουργίας, ο φορτωτής εκκίνησης χάνεται και θα φορτωθεί μέσω του εξωτερικού υλικολογισμικού.
- Ελεγκτής διαύλου QSPI, που υποστηρίζει έως και 16 MB εξωτερικής μνήμης flash.
- DMA ή ελεγκτής άμεσης πρόσβασης μνήμης.
- Οριζόντια μπάρα AHB, πλήρως συνδεδεμένη.
- LDO (Low-Dropout Regulator) ενσωματωμένος στο chip και προγραμματιζόμενος για την παραγωγή της τάσης πυρήνα.
- Διπλά PLL ενσωματωμένα στο τσιπ για να δημιουργήσουν τα ρολόγια πυρήνα και επίσης τη συχνότητα USB.
- 30 GPIO με 4 ως προαιρετική χρήση αναλογικών εισόδων.
- Περιφερειακή υποστήριξη με ελεγκτές: 2x UART, 2x SPI, 2x I2C, 16x PWM, USB 1.1, PHY και 8 PIO ή προγραμματιζόμενες ακίδες εξόδου για καταστάσεις μηχανής.
Χρήσεις ή εφαρμογές
Το τσιπ RP2040 έχει γίνει ο ακρογωνιαίος λίθος πολλών έργων και προϊόντων λόγω της ευελιξίας και των εξαιρετικών δυνατοτήτων του. Εχει βρει εφαρμογές σε μια ποικιλία συσκευών και ενσωματωμένων συστημάτων, ανοίγοντας μια σειρά από δυνατότητες για διαφορετικούς χρήστες.
Μία από τις κοινές χρήσεις του είναι στον τομέα της ανάπτυξης ηλεκτρονικά έργα, εκτιμάται ιδιαίτερα από τους λάτρεις και τους επαγγελματίες για τη δημιουργία προσαρμοσμένων συσκευών χάρη στο χαμηλό κόστος και την ικανότητα επεξεργασίας. Επιπλέον, είχε σημαντικό αντίκτυπο στην εκπαίδευση στην επιστήμη των υπολογιστών, καθώς χρησιμοποιείται σε εκπαιδευτικά περιβάλλοντα για τη διδασκαλία προγραμματισμού και εννοιών υλικού, παρέχοντας στους μαθητές μια πρακτική εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών.
Στο πεδίο των αυτοματισμού και ελέγχου, το RP2040 έχει ενσωματωθεί σε συστήματα όπως έξυπνες οικιακές συσκευές και έργα βιομηχανικού αυτοματισμού, αλληλεπιδρώντας με αισθητήρες και ενεργοποιητές για τον έλεγχο και την παρακολούθηση περιβαλλόντων. Βρήκε επίσης εφαρμογές στη ρομποτική, που χρησιμεύουν ως εγκέφαλοι ρομπότ και αυτόνομων οχημάτων, με την πρόσθετη δυνατότητα εκτέλεσης του TensorFlow Lite για εφαρμογές μηχανικής μάθησης.
Η ευελιξία του RP2040 τονίζεται στην ανάπτυξη του ταχεία προτυποποίηση, διευκολύνοντας την ταχεία δημιουργία νέων προϊόντων και τεχνολογιών. Η χρησιμότητά του επεκτείνεται στο Internet of Things (IoT), όπου χρησιμοποιείται σε συσκευές συνδεδεμένες στο δίκτυο για τη συλλογή δεδομένων και την αποστολή πληροφοριών στο cloud, χάρη στο συμπαγές μέγεθος και την ενεργειακή του απόδοση.
Επιπλέον, το RP2040 ενσωματώνεται σε έργα συνεργασίας και ανοιχτού κώδικα, ενισχύοντας την κοινότητα των ανοιχτό υλικό. Από εφαρμογές ψυχαγωγίας έως διαδραστικά έργα τέχνης, το RP2040 έχει γίνει μια δημοφιλής επιλογή στον χώρο του χόμπι και της δημιουργικής ψυχαγωγίας.