Raspberry Pi ha lanzado dos nuevas especificaciones para conectores PCIe FFC, tanto para cableado como para el nuevo estándar para el HAT+ o HAT Plus. Así se podrá desarrollar hardware o complementos para la Raspberry Pi, concretamente para las versiones 4 y 5, ya que viene con unas especificaciones concretas en cuanto a las dimensiones mecánicas y la compatibilidad a nivel eléctrico.
Pues bien, si te interesa conocer estas especificaciones para desarrollar tu propio HAT o simplemente por curiosidad, aquí tienes todos los detalles…
PCIe FFC conector cableado: especificaciones
La nueva Raspberry Pi 5 fue anunciada hace unos meses, y la Raspberry Pi Foundation ya está moviendo algunas cosas interesantes para esta nueva SBC. Por ejemplo, ha lanzado las especificaciones de este nuevo conector PCIe FFC que puedes ver en la imagen anterior y en el PDF que adjunto más abajo.
Algunas personas pueden haber estado experimentando con él e incluso han lanzando productos como un M.2 HAT para el Raspberry Pi 5 desde entonces, para poder conectar unidades M.2 de almacenamiento, redes, etc., como ya les comentamos anteriormente, a pesar de que el esquema de pines y las especificaciones no estaban disponibles.
Pero ahora Raspberry Pi ha publicado las especificaciones de forma oficial para facilitar las cosas con el conector PCIe FFC que se encuentra en el Raspberry Pi 5, y probablemente en modelos futuros también. El conector FFC de 16 pines con paso de 0.5 mm presenta una interfaz PCIe 2.0 de un solo carril (x1), algo que ya sabíamos, pero ahora también se han puesto a disposición el diagrama de pines y las recomendaciones para el cable FFC (de hasta 50 mm de longitud con impedancia controlada a 90R +/- 10%).
Es verdad que una PCIe Gen 2 puede parecer algo desfasada, ya que en el PC tenemos ya PCIe Gen 5, pero lo cierto es que para esta Raspberry Pi es suficiente por la velocidad que aporta. Por ejemplo, podemos contar con:
- Ancho de Banda: la tasa de transferencia por carril es de hasta 5.0 GT/s (gigatransferencias por segundo) por carril, ese será el máximo que podemos conseguir con este estándar. Esto hace que se tenga una velocidad máxima teórica de 500 MB/s en cada dirección.
- Carriles: como sabrás, el PCIe 2.0 admite configuraciones con diferentes números de carriles, como x1, x2, x4, x8, y x16. Sin embargo, la Raspberry Pi, como he comentado, solo admite la de x1.
- Backward Compatibility: PCIe 2.0 es compatible hacia atrás con la versión anterior, PCIe 1.0. Esto significa que los dispositivos PCIe 1.0 pueden funcionar en ranuras PCIe 2.0 y viceversa, aunque a la velocidad de transferencia de la versión más antigua.
- Latencia: la latencia suele ser más baja en comparación con PCIe 1.0, lo que mejora el rendimiento de las transferencias de datos.
- Energía: PCIe 2.0 incluye características de gestión de energía mejoradas, lo que permite un consumo de energía más eficiente cuando el dispositivo no está en uso.
Es importante tener en cuenta que estas especificaciones son para PCIe 2.0 en general, y las implementaciones específicas pueden variar según el fabricante del chipset y la SBC. Y, como Jeff Geerling demostró, se puede habilitar PCIe Gen 3, aunque esto no sea oficial…
Descargar el PDF de las especificaciones
Raspberry Pi HAT+ estándar: especificaciones
Una vez comentado eso sobre el nuevo conector PCIe FFC, ahora pasamos al HAT, y es que también ha lanzado de forma oficial las especificaciones estándar del Hardware on Top para los sombreros que se lancen para la nueva SBC Raspberry Pi 5, como se introdujo desde 2014 para poder ampliar las capacidades de esta SBC y que ya quedó obsoleta, siendo ahora la nueva especificación del estándar la denominada HAT+ o HAT Plus.
Pues bien, las especificaciones son las siguientes:
- HAT+ deben ser compatibles a nivel eléctrico con el estado de energía STANDBY de la Raspberry Pi 5. Por tanto, la vía de energía de 5V está encendida, pero la vía de 3.3V estará apagada. Esto es así en la Pi 4 y Pi 5, un estado que no está presente en los antiguos modelos de SBC. Además, apuntar dos detalles que pueden ser importantes en este sentido:
- WARM-STANDBY: en este caso, la Raspberry Pi tiene todas las vías de energía habilitadas, modo predeterminado en el que se pone el sistema al realizar un «sudo halt» o una operación de apagado suave con el botón de encendido de la placa. WARM-STANDBY es el predeterminado en Raspberry Pi OS, por lo que tanto 5V como 3.3V están habilitados, y es por eso que medí un consumo de energía de 1.7W para la Raspberry Pi 5 cuando está apagada. Podemos cambiar /boot/config.txt (POWER_OFF_ON_HALT=1, WAKE_ON_GPIO=0) para reducir eso a cerca de cero. Entonces, ¿por qué no está habilitado por defecto? Porque algunos HATs requieren tanto 5V como 3.3V, pero HAT+ solo necesita el de 5V. Eso sí, también se pide que no se interfiera con el acceso a otros conectores y al refrigerador activo de Raspberry Pi 5.
- STANDBY: en este caso solo se tiene la línea de 5V alimentada, por lo que el chip de gestión de energía está alimentado. Sin embargo, no se habilitan otras fuentes de alimentación en el PMIC o la placa. Se puede configurar para que entre en este modo mediante el comando «sudo halt» o con el botón de apagado de la placa usando la EEPROM.
- Ahora no importan tanto las dimensiones físicas del HAT, como antes. Por tanto, las especificaciones en cuanto a dimensiones son menos prescriptivas. Es decir, la placa HAT+ solo necesita conectarse al encabezado GPIO de 40 vías (incluidos los pines ID_*), y tener al menos un agujero de montaje mecánico alineado con uno de los cuatro agujeros de montaje de la Raspberry Pi, el resto es libre para el diseñador.
- En cuanto al contenido de la memoria EEPROM del HAT, ahora se ha simplificado para facilitar las cosas.
- Ahora se admiten una nueva especificación o clase especial de HAT+ que se puede apilar con un HAT+ adicional en la parte superior, pudiendo crear una pila de hasta 2 HATs.
- Por otro lado, las placas HAT+ serán electrónicamente retrocompatibles con los modelos antiguos, por lo que se pueden usar en placas SBC Raspberry Pi anteriores a la Pi 4 y 5. Pero solo a nivel electrónico, ya que podrían necesitar un firmware y software actualizados para funcionar correctamente. Agregar también que una razón por la cual la recién lanzada especificación HAT+ todavía está en fase preliminar es que las utilidades de EEPROM aún deben actualizarse para los nuevos parámetros de EEPROM más simples.
Descargar el PDF con las especificaciones