Raspberry Pi Foundation השיקה יותר מסתם לוחות SBC שלה, עם כמה תוספות חומרה מעניינות. אולי כזה שלא ידוע כמוהו ה-Raspberry Pi, חשוב לטפל בשבב RP2040, מכשיר מעניין עבור יצרנים שמתעניינים בבינה מלאכותית ולמידת מכונה.
במאמר זה נדון בכך לעומק. השלמה מושלמת ל-SBC המפורסם.
מה זה RP2040?
Raspberry Pi Ltd עיצבה מעגל בשם RP2040, שהוצג בינואר 2021 כחלק מהלוח החדש Raspberry Pi Pico SBC שהישות הזו השיקה לשוק. שבב RP2040 זה הוא לא יותר משבב מיקרו-בקר של 32 סיביות עם א כפול ליבה ARM Cortex-M0+.
ARM Cortex-M0+ היא ליבת מעבד שתוכננה במיוחד עבור יישומים ב מערכות משובצות ומיקרו-בקרים. ארכיטקטורת 32 סיביות שלו מספקת ביצועים משופרים בהשוואה לארכיטקטורות 8 סיביות או 16 סיביות. בנוסף, הוא בולט בהיותו מעבד בעל הספק נמוך, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור מכשירים המופעלים על ידי סוללה ויישומים אחרים הדורשים יעילות אנרגטית.
ליבה זו משתמשת בהרחבות הוראות Thumb-2, שילוב של הוראות של 16 סיביות ו-32 סיביות המשפרות את צפיפות הקוד והביצועים ביישומים המוגבלים בזיכרון. עם צינור תלת שלבי, הוא משיג ביצוע יעיל של הוראות, שמירה על איזון בין ביצועים וצריכת חשמל.
ARM Cortex-M0+ משלב א מטפל יעיל בפסיקות לנהל אירועים ומשימות בזמן אמת בצורה יעילה. תוכנן להציע ביצועים סבירים במחיר תחרותי, ליבה זו מיושם בדרך כלל במיקרו-בקרים המשמשים במגוון מכשירים משובצים, ממערכות בקרה ועד למכשירי חשמל ביתיים ומכשור רפואי.
כך הוא הפך למיקרו-בקר הראשון שתוכנן על ידי Raspberry Pi, אם כי ליבת ה-IP תוכננה לחלוטין על ידי Arm. העלות הנמוכה שלו אפשרה לו להשתלב ב-Raspberry Pi Pico SBC, במחיר של כ-4$ בלבד, מכיוון שה-IC עלה רק 1$.
ניתן לתכנת שבב RP2040 זה לפעול באמצעות שפות תכנות שונות. אחד מהם יכול להיות ה-ARM assembler, אחר C, C++, Free PASCAL, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada וכו'. יתר על כן, שם הוא מושך את מירב תשומת הלב, הוא חזק מספיק הפעל את TensorFlow Lite עבור יישומי AI.
בהמשך לנושא RP2040, יש לומר שהשבב הזה שולב במספר לוחות SBC מיצרנים שונים, כגון Adafruit, Arduino, SparkFun, Pimoroni וכו'. ב-Raspberry Pi, הוא מספק תכונות חשובות במחיר נמוך. לדוגמה, הוא שימש עבור Raspberry Pi Pico ו-Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro וכו'.
מפרטי RP2040
כ מפרט טכני RP2040, נוכל למצוא את הדברים הבאים:
- שבב מיוצר עם צומת או תהליך של 40 ננומטר במפעל היציקה של TSMC.
- ארוז בסוג 7x7 מ"מ QFN עם 56 מגעים ולהרכבה משטחית או SMD.
- מעבד ARM Cortex-M0+ כפול ליבה במהירות 133 מגה-הרץ, עם תמיכה ב-overclocking. לכל ליבה יש מחלק מספר שלם היקפי ושני אינטרפולטורים.
- הוא מיישם זיכרון SRAM מהיר של קיבולת 264 KB, עם 6 בנקים עצמאיים, ארבעה של 64 KB ושניים של 4 KB.
- אין לו זיכרון פלאש או EEPROM פנימי, לכן, לאחר האיפוס או הכיבוי, מטעין האתחול אבד וייטען דרך הקושחה החיצונית.
- בקר אוטובוס QSPI, תומך עד 16 MB של זיכרון פלאש חיצוני.
- DMA או בקר גישה ישירה לזיכרון.
- מוט צולב AHB, מחובר במלואו.
- LDO (Regulator Low-Dropout) משולב בשבב וניתן לתכנות ליצירת מתח הליבה.
- PLLs כפולים המשולבים בשבב כדי ליצור את שעוני הליבה וגם את תדר ה-USB.
- 30 GPIO עם 4 כשימוש אופציונלי בכניסות אנלוגיות.
- תמיכה היקפית עם בקרים: 2x UARTs, 2x SPI, 2x I2C, 16x PWM, USB 1.1, PHY ו-8 PIO או פיני פלט ניתנים לתכנות למצבי מכונה.
שימושים או יישומים
שבב RP2040 הפך לאבן הפינה של פרויקטים ומוצרים רבים בשל הרבגוניות והיכולות הבולטות שלו. נמצא יישומים במגוון מכשירים ומערכות משובצות, פתיחת מגוון אפשרויות עבור משתמשים שונים.
אחד השימושים הנפוצים שלו הוא בתחום הפיתוח של פרויקטי אלקטרוניקה, מוערך במיוחד על ידי חובבים ואנשי מקצוע על יצירת מכשירים מותאמים אישית הודות לעלות הנמוכה ויכולת העיבוד שלו. בנוסף, הייתה לו השפעה משמעותית על החינוך למדעי המחשב, בשימוש במסגרות חינוכיות כדי ללמד מושגי תכנות וחומרה, מה שמספק לתלמידים מבוא מעשי למדעי המחשב.
בתחום של אוטומציה ובקרה, ה-RP2040 שולב במערכות כגון מכשירי בית חכם ופרויקטים של אוטומציה תעשייתית, תוך אינטראקציה עם חיישנים ומפעילים כדי לשלוט ולנטר סביבות. הוא גם מצא יישומים ברובוטיקה, המשמשים כמוחות של רובוטים וכלי רכב אוטונומיים, עם יכולת נוספת להפעיל את TensorFlow Lite עבור יישומי למידת מכונה.
הרבגוניות של ה-RP2040 מודגשת בפיתוח של אב טיפוס מהיר, המאפשר יצירה מהירה של מוצרים וטכנולוגיות חדשות. השימושיות שלו משתרעת על האינטרנט של הדברים (IoT), שם הוא משמש במכשירים המחוברים לרשת כדי לאסוף נתונים ולשלוח מידע לענן, הודות לגודלו הקומפקטי ויעילות האנרגיה שלו.
בנוסף, ה-RP2040 משולב בפרויקטים שיתופיים וקוד פתוח, מטפח את הקהילה של חומרה פתוחה. מיישומי בידור ועד פרויקטים אמנותיים אינטראקטיביים, ה-RP2040 הפך לבחירה פופולרית בזירת התחביב והבידור היצירתי.