Raspberry Pi projeta seu próprio MCU junto com a placa de $ 4

Raspberry Pi projetou seu próprio microcontrolador (MCU), o RP2040, e lançou uma nova placa de $ 4 baseada no novo MCU, o Raspberry Pi Pico, programável em C e MicroPython.

O RP2040 possui um processador Arm Cortex-M0 + dual-core com 264 KB de RAM interna e suporte para até 16 MB de Flash fora do chip. Uma ampla variedade de opções de E / S flexíveis inclui I2C, SPI, bem como E / S programáveis ​​(PIO). O diretor de operações da Raspberry Pi, James Adams, disse em um blog:“Tínhamos três objetivos de design principais para RP2040:alto desempenho, especialmente para cargas de trabalho inteiras; E / S flexível, para nos permitir falar com quase qualquer dispositivo externo; e, claro, baixo custo, para eliminar as barreiras de entrada. Acabamos com um pequeno chip incrivelmente poderoso, colocando tudo isso em um pacote QFN-56 de 7 × 7 mm contendo apenas dois milímetros quadrados de silício de 40 nm. ”

Ele acrescentou que, com seis bancos independentes de RAM e um switch totalmente conectado no centro de sua estrutura de barramento, é fácil fazer com que os núcleos e os motores DMA funcionem em paralelo sem contenção. Além disso, como o Cortex-M0 + não possui uma unidade de ponto flutuante, o Raspberry Pi encomendou funções de ponto flutuante otimizadas de Mark Owen, autor das bibliotecas Qfplib; estes são substancialmente mais rápidos do que seus equivalentes da biblioteca GCC e são licenciados para uso em qualquer produto baseado em RP2040.

Adams disse:“Com dois núcleos rápidos e uma grande quantidade de RAM no chip, RP2040 é uma ótima plataforma para aplicativos de aprendizado de máquina. Para usuários avançados, fornecemos um C SDK completo, um conjunto de ferramentas baseado em GCC e integração com o Visual Studio Code. Para iniciantes e outros usuários que preferem linguagens de alto nível, trabalhamos com Damien George, criador do MicroPython, para construir uma porta polida para RP2040; ele expõe todos os recursos de hardware do chip, incluindo nosso inovador subsistema PIO. E nosso amigo Aivar Annamaa adicionou suporte RP2040 MicroPython ao popular Thonny IDE. ”

Em seu blog, Adams explicou as razões para produzir seu próprio silício. Ele disse que o Raspberry Pi tem sido muito bem-sucedido em ajudar a unir os mundos do software e do hardware e, como resultado, vendeu 37 milhões de unidades até o momento. No entanto, ele disse que as placas existentes têm limites - por exemplo, uma Raspberry Pi Zero consome da ordem de 100mW; O Raspberry Pi por si só não suporta entrada analógica; e embora seja possível executar software "bare metal" em um Raspberry Pi, o software executado em um sistema operacional de uso geral como o Linux não é adequado para o controle de baixa latência de pinos de I / O individuais.

Ele acrescentou que muitos aplicativos tendem a emparelhar o Raspberry Pi com um microcontrolador. Embora o Raspberry Pi possa fazer a computação, o acesso à rede e o armazenamento, o microcontrolador manipula a entrada analógica e E / S de baixa latência.

Conseqüentemente, ao fazer seu próprio silício, ele poderia melhorar o desempenho, a E / S e o custo. No desenvolvimento do RP2040, disse ele, eles aprenderam as lições com o uso de outros microcontroladores em produtos Raspberry Pi.

Além do microcontrolador e da placa, Raspberry Pi disse que também tem trabalhado com vários parceiros para criar uma variedade de outras placas baseadas na plataforma de silício RP2040, bem como acessórios para o Raspberry Pi Pico. Esses parceiros incluem Adafruit, Arduino, Pimoroni e Sparkfun.

Principais recursos do RP2040

• Braço Dual-core Cortex-M0 + @ 133 MHz
• 264 KB (lembra dos kilobytes?) de RAM no chip
• Suporte para até 16 MB de memória Flash fora do chip por meio de barramento QSPI dedicado
• controlador DMA
• Periféricos interpoladores e divisores inteiros
• 30 pinos GPIO, 4 dos quais podem ser usados ​​como entradas analógicas
• 2 × UARTs, 2 × controladores SPI e 2 × controladores I2C
• 16 × canais PWM
• 1 × controlador USB 1.1 e PHY, com host e suporte ao dispositivo
• 8 × máquinas de estado de E / S programável (PIO) Raspberry Pi
• Modo de inicialização de armazenamento em massa USB com suporte UF2, para programação arrastar e soltar.

O tabuleiro de $ 4

Junto com o novo microcontrolador, a empresa também lançou uma placa de US $ 4, a Raspberry Pi Pico. Isso emparelha o RP2040 com 2 MB de memória Flash e um chip de fonte de alimentação que suporta tensões de entrada de 1,8-5,5V. Isso permite que o Pico seja alimentado por uma ampla variedade de fontes, incluindo duas ou três células AA em série ou uma única célula de íon-lítio.

A placa Pico fornece um único botão, que pode ser usado para entrar no modo de armazenamento em massa USB no momento da inicialização e também como uma entrada geral, e um único LED. Ele expõe 26 dos 30 pinos GPIO no RP2040, incluindo três das quatro entradas analógicas, para pads de pitch de 0,1 ”; os cabeçalhos podem ser soldados a essas almofadas ou suas bordas acasteladas permitem que o Pico seja soldado diretamente a uma placa de suporte. Os clientes de volume poderão comprar unidades pré-bobinadas do Pico. O layout do Pico PCB foi co-projetado com o silício RP2040 e o pacote:um PCB de duas camadas com um plano de aterramento sólido e um breakout de GPIO que Adams disse que “simplesmente funciona”.

As especificações técnicas completas do RP2040, do Raspberry Pi Pico e do kit de desenvolvimento de software (SDK), seja para C / C ++ ou MicroPython, estão disponíveis aqui.