Fundacja Raspberry Pi wypuszcza na rynek nie tylko płytki SBC, z kilkoma ciekawymi dodatkami sprzętowymi. Może taki, który nie jest tak znany jak Raspberry Pi, ważne jest, aby traktować układ RP2040, ciekawe urządzenie dla twórców zainteresowanych sztuczną inteligencją i uczeniem maszynowym.
W tym artykule omówimy to szczegółowo. doskonałe uzupełnienie słynnego SBC.
Co to jest RP2040?
Raspberry Pi Ltd zaprojektowało układ o nazwie RP2040, który został zaprezentowany w styczniu 2021 roku jako część nowej płytki Raspberry Pi Pico SBC, którą ten podmiot wprowadził na rynek. Ten układ RP2040 to nic innego jak 32-bitowy układ mikrokontrolera z dwurdzeniowy ARM Cortex-M0+.
ARM Cortex-M0+ to rdzeń procesora specjalnie zaprojektowany do zastosowań w systemy wbudowane i mikrokontrolery. Jego 32-bitowa architektura zapewnia lepszą wydajność w porównaniu do architektur 8-bitowych i 16-bitowych. Ponadto wyróżnia się procesorem o niskim poborze mocy, co czyni go idealnym do urządzeń zasilanych bateryjnie i innych zastosowań wymagających energooszczędności.
Rdzeń ten wykorzystuje rozszerzenia instrukcji Thumb-2, czyli kombinację instrukcji 16-bitowych i 32-bitowych, które poprawiają gęstość kodu i wydajność w aplikacjach o ograniczonej pamięci. Dzięki trzystopniowemu potokowi osiąga efektywne wykonywanie instrukcji, zachowując równowagę pomiędzy wydajnością a zużyciem energii.
ARM Cortex-M0+ zawiera: wydajna obsługa przerwań aby efektywnie zarządzać zdarzeniami i zadaniami w czasie rzeczywistym. Zaprojektowany, aby zapewnić rozsądną wydajność po konkurencyjnych kosztach, rdzeń ten jest powszechnie stosowany w mikrokontrolerach używanych w różnych urządzeniach wbudowanych, od systemów sterowania po sprzęt gospodarstwa domowego i urządzenia medyczne.
W ten sposób stał się pierwszym mikrokontrolerem zaprojektowanym przez Raspberry Pi, chociaż rdzeń IP został w całości zaprojektowany przez Arm. Jego niski koszt pozwolił na integrację z Raspberry Pi Pico SBC za cenę zaledwie około 4 dolarów, ponieważ układ scalony kosztuje tylko 1 dolara.
Ten układ RP2040 można zaprogramować do działania przy użyciu różnych języków programowania. Jednym z nich może być asembler ARM, innym C, C++, Free PASCAL, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada itp. Co więcej, tam, gdzie przyciąga najwięcej uwagi, jest wystarczająco potężny, aby to zrobić uruchom TensorFlow Lite do zastosowań AI.
Kontynuując temat RP2040 trzeba powiedzieć, że chip ten został zintegrowany z kilkoma płytkami SBC różnych producentów, jak np. Adafruit, Arduino, SparkFun, Pimoroni itp. W Raspberry Pi zapewnia ważne funkcje w niskiej cenie. Na przykład zastosowano go w Raspberry Pi Pico i Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro itp.
Dane techniczne RP2040
W Dane techniczne RP2040, możemy znaleźć następujące elementy:
- Chip wyprodukowany w procesie lub węźle 40 nm w odlewni TSMC.
- Pakowane w typ QFN 7x7mm z 56 stykami i do montażu powierzchniowego lub SMD.
- Dwurdzeniowy procesor ARM Cortex-M0+ o częstotliwości 133 MHz z obsługą overclockingu. Każdy rdzeń ma peryferyjny dzielnik liczb całkowitych i dwa interpolatory.
- Implementuje szybką pamięć SRAM o pojemności 264 KB, z 6 niezależnymi bankami, czterema po 64 KB i dwoma po 4 KB.
- Nie ma pamięci flash ani wewnętrznej pamięci EEPROM, dlatego po zresetowaniu lub wyłączeniu program ładujący zostanie utracony i zostanie załadowany przez zewnętrzne oprogramowanie sprzętowe.
- Kontroler magistrali QSPI obsługujący do 16 MB zewnętrznej pamięci flash.
- DMA lub kontroler bezpośredniego dostępu do pamięci.
- Poprzeczka AHB, w pełni podłączona.
- LDO (regulator niskiego spadku) zintegrowany w chipie i programowalny w celu generowania napięcia rdzenia.
- Podwójne PLL zintegrowane z chipem w celu generowania zegarów rdzenia, a także częstotliwości USB.
- 30 GPIO z 4 do opcjonalnego wykorzystania wejść analogowych.
- Obsługa urządzeń peryferyjnych ze sterownikami: 2x UART, 2x SPI, 2x I2C, 16x PWM, USB 1.1, PHY i 8 PIO lub programowalne piny wyjściowe dla stanów maszyny.
Zastosowania lub zastosowania
Układ RP2040 stał się kamieniem węgielnym wielu projektów i produktów ze względu na swoją wszechstronność i wyjątkowe możliwości. Znalazł aplikacje na różnorodnych urządzeniach i systemach wbudowanych, otwierając szereg możliwości dla różnych użytkowników.
Jednym z jego powszechnych zastosowań jest rozwój projekty elektroniki, jest szczególnie ceniony przez entuzjastów i profesjonalistów za tworzenie niestandardowych urządzeń ze względu na niski koszt i wydajność przetwarzania. Ponadto wywarł znaczący wpływ na edukację informatyczną, będąc wykorzystywanym w placówkach edukacyjnych do nauczania pojęć związanych z programowaniem i sprzętem, zapewniając uczniom praktyczne wprowadzenie do informatyki.
W dziedzinie automatyka i sterowanieRP2040 został zintegrowany z systemami, takimi jak inteligentne urządzenia domowe i projekty automatyki przemysłowej, wchodząc w interakcję z czujnikami i siłownikami w celu sterowania i monitorowania środowisk. Znalazł także zastosowanie w robotyce, pełniąc funkcję mózgów robotów i pojazdów autonomicznych, z dodatkową możliwością uruchamiania TensorFlow Lite na potrzeby implementacji uczenia maszynowego.
Wszechstronność RP2040 została podkreślona w rozwoju szybkie prototypowanie, ułatwiając szybkie tworzenie nowych produktów i technologii. Jej przydatność rozciąga się na Internet Rzeczy (IoT), gdzie jest wykorzystywana w urządzeniach podłączonych do sieci do gromadzenia danych i przesyłania informacji do chmury, dzięki swoim kompaktowym rozmiarom i energooszczędności.
Ponadto RP2040 jest zintegrowany z projektami opartymi na współpracy i otwartym kodzie źródłowym, wspierając społeczność otwarty sprzęt. Od aplikacji rozrywkowych po interaktywne projekty artystyczne, RP2040 stał się popularnym wyborem w obszarze hobby i kreatywnej rozrywki.