RP2040: microcontrolerul Raspberry Pi pentru învățarea automată

RP2040

Raspberry Pi Foundation a lansat mai mult decât plăcile SBC, cu câteva suplimente hardware interesante. Poate unul care nu este la fel de cunoscut ca Raspberry Pi, este important să tratați cipul RP2040, un dispozitiv interesant pentru creatorii care sunt interesați de inteligența artificială și învățarea automată.

În acest articol vom discuta acest lucru în profunzime. complement perfect pentru faimosul SBC.

Ce este RP2040?

Raspberry Pi Ltd a proiectat un circuit numit RP2040, care a fost prezentat în ianuarie 2021 ca parte a noii plăci Raspberry Pi Pico SBC pe care această entitate a lansat-o pe piață. Acest cip RP2040 nu este altceva decât un cip microcontroler pe 32 de biți cu un dual core ARM Cortex-M0+.

ARM Cortex-M0+ este un nucleu CPU special conceput pentru aplicații în sisteme încorporate și microcontrolere. Arhitectura sa pe 32 de biți oferă performanțe îmbunătățite în comparație cu arhitecturile pe 8 sau 16 biți. În plus, se remarcă prin faptul că este un procesor cu putere redusă, ceea ce îl face ideal pentru dispozitivele alimentate cu baterii și alte aplicații care necesită eficiență energetică.

Acest nucleu folosește extensii de instrucțiuni Thumb-2, o combinație de instrucțiuni pe 16 și 32 de biți care îmbunătățește densitatea codului și performanța în aplicațiile cu constrângeri de memorie. Cu o conductă în trei etape, realizează executarea eficientă a instrucțiunilor, menținând un echilibru între performanță și consumul de energie.

ARM Cortex-M0+ încorporează a gestionator eficient de întreruperi pentru a gestiona eficient evenimentele și sarcinile în timp real. Conceput pentru a oferi performanțe rezonabile la un cost competitiv, acest nucleu se găsește în mod obișnuit implementat în microcontrolere utilizate într-o varietate de dispozitive încorporate, de la sisteme de control la aparate de uz casnic și dispozitive medicale.

A devenit astfel primul microcontroler proiectat de Raspberry Pi, deși nucleul IP a fost proiectat complet de Arm. Costul său scăzut i-a permis să fie integrat în Raspberry Pi Pico SBC, cu un preț de doar aproximativ 4 USD, deoarece IC-ul costa doar 1 USD.

Acest cip RP2040 poate fi programat să funcționeze folosind diferite limbaje de programare. Unul dintre ei poate fi asamblatorul ARM, altul C, C++, Free PASCAL, Rust, Go, MicroPython, CircuitPython, Ada etc. În plus, acolo unde atrage cel mai mult atenția, este suficient de puternic pentru a rulați TensorFlow Lite pentru aplicații AI.

TensorFlow Lite este o versiune ușoară și eficientă a TensorFlow, un popular cadru de învățare automată dezvoltat de Google. Proiectat special pentru dispozitive mobile, sisteme încorporate și medii cu resurse limitate, TensorFlow Lite vă permite să rulați modele de învățare automată pe platforme cu constrângeri de memorie și putere de calcul. Oferă instrumente pentru conversia modelelor instruite pe TensorFlow standard într-un format prietenos cu dispozitivele mobile, facilitând implementarea aplicațiilor AI pe smartphone-uri, microcontrolere și alte dispozitive cu capacități de calcul limitate. TensorFlow Lite este o soluție versatilă pentru implementarea modelelor de învățare automată pe dispozitive Edge și IoT, permițând inferențe rapide și eficiente la nivel local, fără a depinde de conexiunile cloud.

Continuând cu subiectul RP2040, trebuie spus că acest cip a fost integrat în mai multe plăci SBC de la diverși producători, precum Adafruit, Arduino, SparkFun, Pimoroni etc. Pe Raspberry Pi, oferă caracteristici importante la un preț scăzut. De exemplu, a fost folosit pentru Raspberry Pi Pico și Pico W, Arduino Nano RP2040, Pimoroni Tiny RP2040, Adafruit Micro, SparkFun Pro Micro etc.

Specificații RP2040

În ceea ce privește Specificații tehnice RP2040, putem găsi următoarele:

  • Chip fabricat cu un nod sau un proces de 40 nm în turnătoria TSMC.
  • Ambalat in tip QFN de 7x7mm cu 56 de contacte si pentru montaj la suprafata sau SMD.
  • CPU ARM Cortex-M0+ dual-core la 133 Mhz, cu suport pentru overclocking. Fiecare miez are un divizor întreg periferic și doi interpolatori.
  • Implementează o memorie SRAM rapidă cu o capacitate de 264 KB, cu 6 bănci independente, patru de 64 KB și două de 4 KB.
  • Nu are memorie flash sau EEPROM internă, prin urmare, după resetare sau oprire, boot-loader-ul se pierde și va fi încărcat prin firmware-ul extern.
  • Controler de magistrală QSPI, care acceptă până la 16 MB de memorie flash externă.
  • DMA sau controler de acces direct la memorie.
  • Bară transversală AHB, complet conectată.
  • LDO (Low-Droout Regulator) integrat pe cip și programabil pentru a genera tensiunea de bază.
  • PLL-uri duale integrate în cip pentru a genera ceasurile de bază și, de asemenea, frecvența USB.
  • 30 GPIO cu 4 ca utilizare opțională a intrărilor analogice.
  • Suport periferic cu controlere: 2x UART-uri, 2x SPI, 2x I2C, 16x PWM, USB 1.1, PHY și 8 PIO sau pini de ieșire programabili pentru stările mașinii.

Utilizări sau aplicații

Cipul RP2040 a devenit piatra de temelie a numeroase proiecte și produse datorită versatilității și capabilităților sale remarcabile. A gasit aplicații pe o varietate de dispozitive și sisteme încorporate, deschizând o serie de posibilități pentru diferiți utilizatori.

Una dintre utilizările sale comune este în domeniul dezvoltării proiecte electronice, fiind deosebit de apreciat de entuziaști și profesioniști pentru crearea de dispozitive personalizate datorită costului redus și capacității de procesare. În plus, a avut un impact semnificativ asupra educației în informatică, fiind folosit în medii educaționale pentru a preda concepte de programare și hardware, oferind studenților o introducere practică în informatică.

În domeniul automatizare si control, RP2040 a fost integrat în sisteme precum dispozitive inteligente pentru casă și proiecte de automatizare industrială, interacționând cu senzori și actuatori pentru a controla și monitoriza mediile. De asemenea, a găsit aplicații în robotică, servind drept creierul roboților și vehiculelor autonome, cu capacitatea adăugată de a rula TensorFlow Lite pentru implementări de învățare automată.

Versatilitatea RP2040 este evidențiată în dezvoltarea de prototipuri rapide, facilitând crearea rapidă de noi produse și tehnologii. Utilitatea sa se extinde la Internet of Things (IoT), unde este folosit în dispozitivele conectate la rețea pentru a colecta date și a trimite informații către cloud, datorită dimensiunii sale compacte și eficienței energetice.

În plus, RP2040 este integrat în proiecte colaborative și open source, încurajând comunitatea de hardware deschis. De la aplicații de divertisment la proiecte de artă interactivă, RP2040 a devenit o alegere populară în domeniul hobby-ului și al divertismentului creativ.


Fii primul care comenteaza

Lasă comentariul tău

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

*

*

  1. Responsabil pentru date: Miguel Ángel Gatón
  2. Scopul datelor: Control SPAM, gestionarea comentariilor.
  3. Legitimare: consimțământul dvs.
  4. Comunicarea datelor: datele nu vor fi comunicate terților decât prin obligație legală.
  5. Stocarea datelor: bază de date găzduită de Occentus Networks (UE)
  6. Drepturi: în orice moment vă puteți limita, recupera și șterge informațiile.