Raspberry Pi diseña su propia MCU junto con la placa de $ 4

Raspberry Pi ha diseñado su propio microcontrolador (MCU), el RP2040, y lanzó una nueva placa de $ 4 basada en el nuevo MCU, Raspberry Pi Pico, programable en C y MicroPython.

El RP2040 cuenta con un procesador Arm Cortex-M0 + de doble núcleo con 264 KB de RAM interna y soporte para hasta 16 MB de Flash fuera del chip. Una amplia gama de opciones de E / S flexibles incluye I2C, SPI y E / S programables (PIO). El director de operaciones de Raspberry Pi, James Adams, dijo en un blog:“Teníamos tres objetivos de diseño principales para RP2040:alto rendimiento, particularmente para cargas de trabajo enteras; E / S flexible, para permitirnos hablar con casi cualquier dispositivo externo; y por supuesto, de bajo costo, para eliminar las barreras de entrada. Terminamos con un pequeño chip increíblemente poderoso, metiendo todo esto en un paquete QFN-56 de 7 × 7 mm que contenía solo dos milímetros cuadrados de silicio de 40 nm ”.

Añadió que con seis bancos independientes de RAM y un conmutador completamente conectado en el corazón de su estructura de bus, es fácil disponer que los núcleos y los motores DMA funcionen en paralelo sin contención. Además, dado que el Cortex-M0 + carece de una unidad de punto flotante, Raspberry Pi había encargado funciones optimizadas de punto flotante a Mark Owen, autor de las bibliotecas Qfplib; estos son sustancialmente más rápidos que sus equivalentes de biblioteca GCC y tienen licencia para su uso en cualquier producto basado en RP2040.

Adams dijo:“Con dos núcleos rápidos y una gran cantidad de RAM en el chip, RP2040 es una gran plataforma para aplicaciones de aprendizaje automático. Para los usuarios avanzados, ofrecemos un C SDK completo, una cadena de herramientas basada en GCC e integración con Visual Studio Code. Para los principiantes y otros usuarios que prefieren lenguajes de alto nivel, hemos trabajado con Damien George, creador de MicroPython, para construir un puerto pulido para RP2040; expone todas las características de hardware del chip, incluido nuestro innovador subsistema PIO. Y nuestro amigo Aivar Annamaa ha añadido compatibilidad con RP2040 MicroPython al popular Thonny IDE ”.

En su blog, Adams explicó las razones para producir su propio silicio. Dijo que la Raspberry Pi ha tenido bastante éxito en ayudar a unir los mundos del software y el hardware y, como resultado, vendió 37 millones de unidades hasta la fecha. Sin embargo, dijo que las placas existentes tienen límites, por ejemplo, una Raspberry Pi Zero consume del orden de 100 mW; Raspberry Pi por sí solo no admite entrada analógica; y si bien es posible ejecutar software "bare metal" en una Raspberry Pi, el software que se ejecuta en un sistema operativo de propósito general como Linux no es adecuado para el control de baja latencia de pines de E / S individuales.

Añadió que muchas aplicaciones tienden a emparejar su Raspberry Pi con un microcontrolador. Si bien la Raspberry Pi podría hacer el cálculo, el acceso a la red y el almacenamiento, el microcontrolador manejó la entrada analógica y la E / S de baja latencia.

Por lo tanto, al fabricar su propio silicio, podría mejorar el rendimiento, la E / S y el costo. Al desarrollar el RP2040, dijo, habían aprendido las lecciones del uso de otros microcontroladores en productos Raspberry Pi.

Además del microcontrolador y la placa, Raspberry Pi dijo que también ha estado trabajando con varios socios para crear una variedad de otras placas basadas en la plataforma de silicio RP2040, así como accesorios para Raspberry Pi Pico. Estos socios incluyen Adafruit, Arduino, Pimoroni y Sparkfun.

Funciones clave del RP2040

• Brazo de doble núcleo Cortex-M0 + @ 133MHz
• 264 KB (¿recuerda kilobytes?) de RAM en el chip
• Admite hasta 16 MB de memoria flash fuera del chip a través del bus QSPI dedicado
• controlador DMA
• Interpoladores y periféricos divisores de enteros
• 30 pines GPIO, 4 de los cuales se pueden usar como entradas analógicas
• 2 × UART, 2 × controladores SPI y 2 × controladores I2C
• 16 × canales PWM
• 1 × controlador USB 1.1 y PHY, con soporte para host y dispositivo
• 8 × máquinas de estado de E / S programables (PIO) Raspberry Pi
• Modo de arranque de almacenamiento masivo USB con soporte UF2, para programación de arrastrar y soltar.

El tablero de $ 4

Junto con el nuevo microcontrolador, la compañía también presentó una placa de $ 4, la Raspberry Pi Pico. Esto empareja el RP2040 con 2 MB de memoria Flash y un chip de fuente de alimentación que admite voltajes de entrada de 1.8-5.5V. Esto permite que el Pico se encienda desde una amplia variedad de fuentes, incluidas dos o tres pilas AA en serie, o una sola pila de iones de litio.

La placa Pico proporciona un solo botón, que se puede usar para ingresar al modo de almacenamiento masivo USB en el momento del arranque y también como entrada general, y un solo LED. Expone 26 de los 30 pines GPIO del RP2040, incluidas tres de las cuatro entradas analógicas, a pads de paso de 0,1 ”; Los cabezales se pueden soldar a estas almohadillas o sus bordes almenado permiten que Pico se suelde directamente a una placa portadora. Los clientes de volumen podrán comprar unidades Pico preenrolladas. El diseño de la PCB Pico fue co-diseñado con el paquete y el silicio RP2040:una PCB de dos capas con un plano de tierra sólido y una ruptura GPIO que Adams dijo que "simplemente funciona".

Las especificaciones técnicas completas del RP2040, el Raspberry Pi Pico y el kit de desarrollo de software (SDK), ya sea para C / C ++ o MicroPython, están disponibles aquí.