Raspberry Pi Foundation heeft meer gelanceerd dan alleen zijn SBC-borden, met enkele interessante hardware-add-ons. Misschien eentje die nog niet zo bekend is de Raspberry Pi is het belangrijk om de RP2040 chip te behandelen, een interessant apparaat voor makers die geïnteresseerd zijn in AI en machine learning.
In dit artikel zullen we dit uitgebreid bespreken. perfecte aanvulling op de beroemde SBC.
Wat is de RP2040?
Raspberry Pi Ltd ontwierp een circuit genaamd RP2040, dat in januari 2021 werd gepresenteerd als onderdeel van het nieuwe Raspberry Pi Pico SBC-bord dat deze entiteit op de markt bracht. Deze RP2040-chip is niets meer dan een 32-bits microcontrollerchip met een dubbele kern ARM Cortex-M0+.
De ARM Cortex-M0+ is een CPU-kern speciaal ontworpen voor toepassingen in embedded systemen en microcontrollers. De 32-bits architectuur biedt verbeterde prestaties in vergelijking met 8-bits of 16-bits architecturen. Bovendien valt het op omdat het een energiezuinige processor is, waardoor het ideaal is voor apparaten op batterijen en andere toepassingen die energie-efficiëntie vereisen.
Deze kern maakt gebruik van Thumb-2-instructie-uitbreidingen, een combinatie van 16-bits en 32-bits instructies die de codedichtheid en prestaties verbeteren in toepassingen met beperkt geheugen. Met een drietrapspijplijn wordt een efficiënte uitvoering van instructies bereikt, waarbij een evenwicht wordt gehandhaafd tussen prestaties en energieverbruik.
De ARM Cortex-M0+ bevat een efficiënte interrupthandler om realtime gebeurtenissen en taken effectief te beheren. Deze kern is ontworpen om redelijke prestaties te bieden tegen concurrerende kosten en wordt vaak aangetroffen in microcontrollers die worden gebruikt in een verscheidenheid aan ingebedde apparaten, van besturingssystemen tot huishoudelijke apparaten en medische apparaten.
Het werd daarmee de eerste microcontroller ontworpen door Raspberry Pi, hoewel de IP-kern volledig door Arm was ontworpen. Dankzij de lage kosten kon het worden geïntegreerd in de Raspberry Pi Pico SBC, met een prijs van slechts ongeveer $ 4, aangezien de IC slechts $ 1 kostte.
Deze RP2040-chip kan worden geprogrammeerd om met verschillende programmeertalen te werken. Een daarvan kan de ARM-assembler zijn, een andere C, C++, Free PASCAL, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada, enz. Bovendien is het, daar waar het de meeste aandacht trekt, krachtig genoeg voer TensorFlow Lite uit voor AI-toepassingen.
Als we doorgaan met het onderwerp RP2040, moet worden gezegd dat deze chip is geïntegreerd in verschillende SBC-borden van verschillende fabrikanten, zoals Adafruit, Arduino, SparkFun, Pimoroni, enz. Op de Raspberry Pi biedt het belangrijke functies tegen een lage prijs. Het is bijvoorbeeld gebruikt voor de Raspberry Pi Pico en Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro, enz.
RP2040-specificaties
De RP2040 technische specificaties, kunnen we het volgende vinden:
- Chip vervaardigd met een 40 nm knooppunt of proces in de TSMC-gieterij.
- Verpakt in 7x7mm QFN-type met 56 contacten en voor opbouwmontage of SMD.
- ARM Cortex-M0+ dual-core CPU op 133 MHz, met ondersteuning voor overklokken. Elke kern heeft een perifere gehele deler en twee interpolators.
- Het implementeert een snel SRAM-geheugen met een capaciteit van 264 KB, met 6 onafhankelijke banken, vier van 64 KB en twee van 4 KB.
- Het heeft geen flashgeheugen of interne EEPROM, daarom gaat de bootloader na het resetten of afsluiten verloren en wordt deze via de externe firmware geladen.
- QSPI-buscontroller, ondersteunt maximaal 16 MB extern flashgeheugen.
- DMA of directe geheugentoegangscontroller.
- AHB dwarsbalk, volledig aangesloten.
- LDO (Low-Dropout Regulator) geïntegreerd op de chip en programmeerbaar om de kernspanning te genereren.
- Dubbele PLL's geïntegreerd in de chip om de kernklokken en ook de USB-frequentie te genereren.
- 30 GPIO met 4 als optioneel gebruik van analoge ingangen.
- Randapparatuurondersteuning met controllers: 2x UARTs, 2x SPI, 2x I2C, 16x PWM, USB 1.1, PHY en 8 PIO of programmeerbare uitgangspinnen voor machinestatussen.
Gebruik of toepassingen
De RP2040-chip is de hoeksteen geworden van talloze projecten en producten vanwege zijn veelzijdigheid en uitstekende mogelijkheden. Heeft gevonden toepassingen op een verscheidenheid aan apparaten en embedded systemen, het openen van een scala aan mogelijkheden voor verschillende gebruikers.
Een van de meest voorkomende toepassingen ervan is op het gebied van de ontwikkeling van elektronica projecten, wordt vooral gewaardeerd door liefhebbers en professionals voor het maken van aangepaste apparaten dankzij de lage kosten en verwerkingscapaciteit. Bovendien heeft het een aanzienlijke impact gehad op het informaticaonderwijs, omdat het in onderwijsomgevingen wordt gebruikt om programmeer- en hardwareconcepten te onderwijzen, waardoor studenten een praktische introductie krijgen in de informatica.
Op het gebied van automatisering en controleis de RP2040 geïntegreerd in systemen zoals smart home-apparaten en industriële automatiseringsprojecten, waarbij interactie plaatsvindt met sensoren en actuatoren om omgevingen te controleren en te monitoren. Het heeft ook toepassingen gevonden in de robotica, die dienen als het brein van robots en autonome voertuigen, met de extra mogelijkheid om TensorFlow Lite uit te voeren voor machine learning-implementaties.
De veelzijdigheid van de RP2040 wordt benadrukt bij de ontwikkeling van snelle prototypering, waardoor de snelle creatie van nieuwe producten en technologieën wordt vergemakkelijkt. Het nut ervan strekt zich uit tot het Internet of Things (IoT), waar het wordt gebruikt in apparaten die op het netwerk zijn aangesloten om gegevens te verzamelen en informatie naar de cloud te sturen, dankzij het compacte formaat en de energie-efficiëntie.
Bovendien is de RP2040 geïntegreerd in samenwerkings- en open source-projecten, waardoor de gemeenschap van open hardware. Van entertainmenttoepassingen tot interactieve kunstprojecten: de RP2040 is een populaire keuze geworden in de hobby- en creatieve entertainmentarena.